钢结构在装配式建筑中的应用研究

马 倩

山东德建集团有限公司

1 引言

随着我国建筑部门的发展，我国在施工技术方面的研究也得到了很大的提升，随着国民经济的发展和人口结构的老化，我们需要一种不同于传统的高强度建筑方法来适应社会发展的变化，所以装配式的建筑方法因此而出现了。预制装配式建筑分为装配式混凝土建筑，装配式钢结构建筑以及装配式木结构。如果装配式预制结构的垂直部分由预制单位承担，则这些单位的力传输就特别不可靠，尤其是一些结构靠着剪力来传递更是会影响到结构的发展效果。然而，由于其负载能力有限，只能在较低的建筑物中使用预制结构；鉴于其承重能力高和抗震能力高，城乡住房和建筑部也在积极促进装配式钢结构的建造[1]。

2 装配式钢结构建筑特点

利用装配式钢结构建造性能优良、综合性能好的建筑，推动新产品研究，不仅极大地促进了国家建设而且还便于我国对于装配式结构的研究。主要体现在两个方面：第一，钢结构更轻、更偏向于工业化。用钢结构建造的建筑物通常重量轻并且强度高，不仅如此，在这基础上使用的钢材更加能够承受重量。第二，钢结构大大提高了结构工程师的工作效率，装配式钢结构的使用使得工期的时间大大缩短，确保许多金融交易的安全。

3 我国装配式钢结构在实际施工中所具有的优势

3.1 装配式钢结构，建筑内容较为集成

建筑钢结构有一个独特的优势即优化建筑物的表面和扩大内部范围，而且承重剪力墙的结构也因此而被大大减少。从建筑的角度出发，我们可以把我们的利益结合在优化建筑物内部的设计，比如优化管道，在翻修期间，把管道、电线等埋设在墙内。这样一来不仅不损害其稳定和安全，还能提高建筑结构的美学效果，满足了现代人口日益增长的物质和精神需求[2]。

3.2 我国钢结构装配式建筑的使用效果较好

用于钢结构组装的建筑材料主要由加工厂的预制件制造，预制件的制造主要在工厂大规模进行，不仅生产效率很高，很大程度上经济效益也明显得到了提高。在建筑行业推行这项制度的目的是大幅度降低材料成本，避免现场建设项目产生的废物污染。使用装配式钢结构不仅降低了建筑总成本，还保证了一定的生态效益。施工现场的运行结合了网络技术和数字加控技术，这样一来也大大减少了施工总成本。

3.3 装配式钢结构的抗震性能强且钢结构自身质量轻

建筑钢结构所用的建筑材料主要是轻型建筑材料为主，薄墙钢管和热轧钢材主要运用于建筑承重墙结构。这些材料最明显的特征就是质量小并且受力均匀。因此，建筑钢结构不仅最大限度地提高了建筑材料的效率，还减少了建筑结构自身的质量。建筑物的稳定性、质量和地震影响都得到了有效的改善[3]。

4 存在于我国装配式钢结构建筑中的问题

（1）目前，墙体安装方法不合理，因为所使用的材料不符合店主要求设计的规范，更不能满足钢结构在空气循环中的需求，如温度、湿度、防火要求等。

（2）有关人员对钢结构施工的技术标准不统一，导致无论是在安全生产方面，还是在施工结束后的质量验收环节，都缺乏合理的可靠性，工程质量验收更加缺乏专业验收标准，这些因素往往直接导致工程质量的不安全性。

（3）装配式钢结构的投入使用必须依靠国家政策的支持，预制构件还没有完全集成化、标准化、科学化，互操作性也很低，所以工业化进程还在继续，这就要求我们更加致力于研究和发展装配式钢结构。

5 装配式钢结构建筑的设计

5.1 装配式钢结构建筑

根据建筑物的功能和抗震能力，预制钢结构可选择以下结构系统：钢结构、框架结构、大型结构的管道结构、移动桥梁结构、交错桁架结构等。钢结构的设计应简单化、标准化和对称，其垂直定位应在刚性和质量变化方面保持一致，以减少挥发性和质量变化，同时应考虑到温度和降水的不利影响。所以装配式钢结构设计应该设置伸缩缝、抗震缝或者沉降缝来抵抗一些外界因素的影响。预制钢结构的结构系统必须有明确的计算表和合理的传输路径，而且在整个结构已经失去了承受荷载的能力时，应对钢结构较为脆弱的部位采取有效的保护措施，加强钢结构建筑的薄弱部位，以应对因某些结构或部分受损而造成的风力压力和地震。钢材和压力钢板相对较高的工业化水平减少了实地的工作量，节省了时间[4]。

5.2 对于钢管树结构应用的分析

钢基础结构主要由钢管组成，其构件以标准化、模型化的钢管为主，钢底连接形成钢基础，然后在钢管内专门施工浇筑混凝土。钢底构件的生产和使用主要作为装配楼的主要承重构件和抗侧力构件，由于其独特的技术优势，在现代建筑中得到了广泛的应用，提高了建筑的整体安全性和稳定性。除了上述的一些钢梁结构有效应用之外，钢管束结构的优势越来越明显，在实际施工中更多地被运用和操作，不仅如此，还严格按照现行标准的技术要求进行钢管束施工，以保证钢梁的结构优势，从而保证总装楼的整体安全与稳定。总结以下几点。

（1）标准层面必须密切监控相关操作，包括《建筑抗震设计规范》。如果预制钢结构是高层建筑，建筑材料的使用必须符合在《高层民用建筑中建造钢结构的技术规格》的具体要求。

（2）对于装配式钢结构质量的要求，国家主要以q235钢为主且质量等级不能低于B级。不仅如此，对于现行国家标准《碳结构钢》的具体要求也是需要满足的。

（3）混凝土强度的要求。钢管底部的混凝土加固层和控制的混凝土强度必须要超过C30，混凝土在浇筑期间必须要结合钢管底部的混凝土剪力墙的具体要求使用，只有这样才能保证水泥的质量，因为混凝土的质量得到保证，那么钢管束结构整体的安全性和稳定性也得到保证。如果情况允许，整个预制建筑通常由钢管混凝土厚度不到20cm的高密度混凝土组成，进行灌溉并最终由钢丝束系统确保其安全和稳定，或者根据实际情况可以使用普通混凝土[5]。

5.3 装配是钢结构外围护栏结构

在连接缝隙、连接材料或者连接宽度时，应将不同温度、立方面积、墙体材料与结构层之间的流动性、外墙与标志物之间的相容性结合起来，从而保证墙体外部的弹性密封材料在正常使用时具有坚实的性能。同时，连接的设计也是外围保护的一个重要因素，在有限的状态下，必须避免对连接的损坏，如果单个连接节点发生故障，外部连接板是不应该掉落的，以确保连接节点有单独的连接节点，要保证连接节点处的构造是合理的，受力是均匀明确的，还要保证连接节点处牢固可靠。同时，如果钢结构和外围栏采用的钢体结构变形，此时最有效的解决措施就是采用柔性连接方式，保证节点施工有利于安装且与外围栏相关的钢结构的持续时间也满足设计时间的要求，并应避免外围栏的板破碎、组件组装和塑性变形[6]。

6 结束语

预制钢结构为我国低碳经济的发展和建筑部门的进步提供了良好的发展前景，各部在这方面也提供了许多政治保障。随着我国的经济发展和技术的提高，以及经济全球化的不断发展，我国更加注重对外交流，尤其是经济和技术方面，这就使得我国已经逐渐形成了研究制造以及施工的一系列生产链，这为我国钢结构的发展创造了有利的背景。不仅如此这对我国建筑施工方面的技术以及设计技术的影响也是非常大的，很大程度上促进了我国建筑业的发展。