绿色装配式钢结构建筑体系及实践分析

张明勋

摘 要：当前，随着我国经济的飞速发展，人们对环保的要求越来越高，建筑业由于其自身高耗能、重污染的特点，与当前绿色可持续发展理念相矛盾，近几年国家大力发展和推广装配式钢结构建筑，大大减少了传统硅酸盐材料的使用量，减轻了对环境的压力，提高了建筑业的社会效益和环保效益。因此，必须全面认知绿色装配式建筑体系的内容，根据环境要求，提高装配式钢结构的运行效益，这对于推动我国建筑业持续健康发展具有重要意义。基于此，对装配式钢结构的特点进行分析，并结合该体系内容提出應用建议和发展趋势。

关键词：绿色;装配式钢结构;结构体系

随着我国城市化脚步的推进，建筑行业的发展水平也得到了显著提升。当前，传统建筑体系由于其高耗能、重污染，对环境形成巨大压力，已经难以满足可持续发展的要求，装配式钢结构建筑体系由于其独特的优势已逐渐引起了社会各界的重视，因此装配式钢结构必然会成为今后我国建筑行业的主要发展方向之一。由于装配式钢结构本身就具备强度高、自重轻、工业化程度高、钢材可回用等特点，除了能减轻对资源的消耗，还能大大降低建筑施工对环境产生的负面影响。针对这种情况，本文将详细分析绿色装配式钢结构建筑体系，以期为我国建筑行业的稳定发展提供有效帮助。

一、绿色装配式钢结构建筑体系具有以下优势：

第一，强度高，自重轻，可适宜大跨度及超高层建筑。从建筑结构角度来分析，钢材由于具备较高的抗压性能与抗拉性能，在高层建筑与大跨结构中可充分发挥其高强优势，易实现大空间功能，能够有效满足居民对居住空间的个性化需求，广泛应用于体育场馆、车站、会展中心等大型公用建筑。第二、抗震性能好，历次大地震表明，钢结构体系可通过其高延性减轻地震反应，并能通过钢构件的塑性变形耗能，其在地震中受损率远低于混凝土结构，抗震性能也大大优于混凝土结构。第三，环保效果好，运用钢结构建筑体系，可大大减少砂石的用量，减轻对环境的破坏，同时钢材回收利用率能够达到70.0%以上，与混凝土结构相比可有效减少了建筑垃圾约60.0%以上，碳排放量大约减少40.0%，环保效应明显。第四、钢结构工业化程度高，施工速度快于混凝土结构，钢结构体系可结合BIM技术进行深化设计，深化图可以直接由工厂加工成钢构件，现场只需将构件进行吊装拼接，大大减少了现场作业量，可节约工期10%～20%。

二、绿色装配式钢结构建筑体系的应用情况

（一）“模块化”装配式钢结构房

“模块化”装配式结构房主要用于小型临时性用房，由于其拆装方便，工业化程度高、施工速度快，应用较为广泛，主要代表建筑为类集装箱房与活动板房。此类建筑可按标准模数工业化生产，其中集装箱房在工厂用薄壁型钢组装，配套相应的岩棉夹心墙板，在工厂制作成品，运至现场即可用，工厂化率100%;活动板房采用标准单元预制，钢骨架现场螺栓拼接，配以标准化墙板、门窗构件，可实现快装快拆，工厂化率达到90%。“模块化”结构房通过工业化生产，材损大幅度降低，制安效率大幅度提高，成本相对于传统建筑业亦有所降低，充分的发挥出装配式钢结构优势。

（二）广泛应用于大型公用建筑和工业建筑中

随着我国经济的飞速发展，建筑外观和使用功能要求越来越高，传统的混凝土结构由于其自重大，难以满足造型和大空间功能，而装配式钢结构体系恰好能利用钢材的优势，通过网架、桁架、索膜结构等，创造建筑大空间功能和美观的造型，大跨度钢结构在国内许多重点工程已得到充分利用，如国家体育馆鸟巢、水立方、各大高铁站、飞机场，应用效果良好，充分展示了我国钢结构产业建设水平。近年来，钢结构在轻钢厂房、重钢厂房工业厂房的应用已非常广泛，解决了过去混凝土厂房存在的各种问题，应用效果良好。

（三）广泛应用于超高层建筑

国内超高层建筑基本采用全钢结构或钢结构-混凝土核心筒结构，如武汉绿地中心、上海环球金融中心、深圳地王大厦等，均采用装配式钢结构体系。装配式钢结构体系，配合各类建筑幕墙、新型墙材的使用，既保证了建筑节能效果、又可灵活布置空间，具有巨大优越性。

（四）装配式钢结构在住宅中的应用情况

我国钢结构住宅起步晚，虽然近年发展较快，先后出现了钢框架结构、框架支撑体系、钢管束剪力墙结构体系、钢板剪力墙结构体系，但应用于住宅案例并不多，究其原因是我国建筑户型较多，难以形成标准化，且钢结构主体结构与墙体材料性能差异较大，难以很好融合。

三、发展趋势分析

随着我国经济的飞速发展，钢结构建筑体系已大量应用，但总体来说，还有很大的提升空间，主要表现如下：

（一）国家大力鼓励装配式钢结构住宅的发展。装配式住宅是绿色建筑的典型代表，有利于减少能源消耗与垃圾排放，同时装配式钢结构住宅有利于实现建筑产业工业化升级。我国钢结构住宅占比非常小，随着钢结构住宅体系的不断完善和新型材料的进步，以及国家大力支持，钢结构住宅有很大潜力可挖。

（二）大跨度结构、大型公用建筑、高层建筑、大型工业厂房采用装配式钢结构体系已逐渐成为趋势。此类建筑由于对外观和使用空间的要求及抗震性能的特殊要求，传统混凝土结构已难以满足要求，再加上大型建筑对工期和质量要求高未来此类型的建筑将会优先采用装配式钢结构体系。

（三）化解钢铁产能过剩和环保的要求将会促使装配式钢结构体系的大力发展。钢结构体系的大力应用既能化解我国过剩的钢铁产能，又可以藏钢于建筑，同时随着我国居民环保意识的增强，也更加青睐钢结构建筑

四、结语

综上所述，绿色装配式钢结构体系不仅能提高房屋建筑的功能，满足人们对建筑的外观和大空间使用功能的要求，还存在较大的环保意义，应用前景广阔。但装配式钢结构在未来的发展应重点考虑提高工业化程度，不断完善建筑材料性能，开发新型墙材，大力推进BIM技术的应用，推进建筑产业工业化、数字化。

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