浅析装配式钢结构关键技术

湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421002

引言

根据国家统计局最新数据，2019 年全国钢材产量达到12亿吨，钢材出口量为6429 万吨，且每年钢材产量增量在20%以上，因此我国的钢材主要是内需消耗，2018 年我国建筑业总产值达到23 万亿元，比2017 年增长了28.55%，建筑业占GDP 约为7%，基于此，建筑行业去钢材产量库存，钢结构发展能够助力钢铁去产能。而钢结构又具有抗震性能好、施工速度快等特点，这更加速了装配式钢结构的快速发展。因此将来，装配式钢结构将成为我国建筑施工的主要方式之一，因此，研究装配式钢结构技术对提升我国建筑施工水平有现实意义。

1 装配式钢结构的优势

1.1 主体构件尺寸小

钢结构材料具有轻质高强的特点，装配式钢结构相比传统混凝土结构，钢结构构件尺寸小，墙体、柱等构件占用空间位置少，从而可以大幅度提高建筑物的使用面积，通过查阅相关资料表明钢结构建筑墙柱竖向构件占用面积大约为10%，远小于混凝土建筑墙柱构件占用面积。

1.2 低碳环保

传统的混凝土建筑在建造过程中，现场大量的湿作业，模板、木材、混凝土等消耗很大，施工中常常会产出大量的建筑废弃物，若没有对废弃物进行有效的处理，会对项目周围的土体、水体、空气等自然环境产生严重的污染，这也是传统建造方式的一个痛点。从节能环境的视角来看，这种高耗能高污染的现状急需改善，基于此而采用装配式钢结构施工技术，能够有效降低污染物数量，从而满足建设行业的节能减排、保护环境的要求。

1.3 工业化生产

钢结构易于实现标准化、模数化、工业化生产，在流水线上生产效率更高更好，质量有保证。同时釆用智能化、信息化的流水线，避免了施工现场人为因素造成的质量隐患，从而使得质量得到有效控制。同时工厂化生产方式，将现场建筑工人转变成装配式钢结构的产业工人，工人岗前培训，执证上岗，既改善了工作环境，又降低了的劳动强度及安全隐患。

2 政府政策的支持

2.1 资金补贴

在建筑工业化发展道路上，各地政府相继出台了相关补贴政策。比如江苏某地对获得省级建筑产业现代化示范基地，给予每个示范基地50 万元的政府资金补贴；河北统筹国土、规划、住建等部门，将装配式建筑园区和基地建设纳入政府规划，优先安排建设用地，同时对进行技术革新的钢结构生产制造企业，符合国家规定条件的，可以享受15%的企业税收减免。这些政府补贴的支持，进一步促进了钢结构生产企业和钢结构建设项目更好的发展。

2.2 容积率和建筑面积补贴

在容积率和建筑面积补贴方向，各地相继出台了相关政策。比如河北在《加快推进钢结构建筑发展方案》中，凡是采用钢结构建设的商品住宅项目，在办理规划报批手续时，只要建筑面积不超过规划总建筑面积的3%时，其外墙预制部分建筑面积可不计；同时在2020 年12 月31 日前，对新开工建设的城镇钢结构商品住宅和农村自行建设的钢结构住房项目，当地政府予以资金补贴，按100 元/平方米计算。发达地区上海市装配整体式建筑政府补贴100 元/平方米，单个示范项目工地最高可以补贴1000 万元，其他单个示范项目工地最高补贴600 万元，并给予不超过3%的容积率奖励。

3 装配式钢结构关键建造技术［1-3］

3.1 结构体系

欧美装配式钢结构体系经过三十多的产品更新换代发展，现在技术十分成熟，密肋型结构体系具有自重轻、造价低等优点，很受市场欢迎。国内近二十年来装配式钢结构发展迅速，在政府部门的积极推动下，越来越多的科研院所和建筑企业开始专注于钢结构体系的研发，从传统的钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系、钢框架-核心筒体系到重大突破性技术成功用于实际工程，代表性的有：薄板钢骨住宅体系、节点斜撑加强型钢框架结构体系、新型分层的装配式支撑钢结构体系等。这些体系的出现，提升了钢结构标准化和装配化施工的特点，受到业内同行的一致好评。

3.2 围护体系

装配式钢结构外挂墙板体系，主要起分隔室内与室外空间的建筑外围护体系，功能上为保温、隔热、隔声的作用，特别是在北方地区，建筑外墙的保温性是建筑外墙的主要性能指标。目前新型墙体材料种类多更新速度快，代表性的材料主要有：蒸压混凝土板材、混凝土空心砌块、、水泥钢网泡沫塑料夹芯板等。外墙保温做法也比较多，常见的有外墙外保温做法，其构造形式包括：装饰面层、保温层及基墙三个部分，具体构造做法有轻钢龙骨干挂系统、薄抹灰外墙保温系统、保温装饰一体板系统三种类型，随着新材料新技术的出现，围护体系系列产品更新速度较快。

3.3 楼板体系

国内钢结构的楼板体系比较多，最具有代表的是以下三种，具体性能参数见表1。

通过上述性能参数的比较，三种类型的楼板体系各有特点，在实际工程中根据项目特点，施工企业施工技术水平择优选择最适合的方案。

3.4 智能建造技术

随着大数据、云计算、物联网等信息技术的发展，建筑工程领域技术更新很快，BIM 技术在国家大力推广下，已经深入到装配式钢结构建筑建造的各阶段。BIM 技术最大功能之一是提供可视化界面，众所周知传统的二维视图已不能充分的表达出实际工程多样性、复杂性的需求。借助BIM 模型的三维可视化设计，可以提高设计师、工程师对建筑的整体性认识，使建筑功能分区更加清晰化，空间布置更加合理化。其次，BIM 可以借助计算机平台，实现虚拟建造整个施工过程，让项目参与方更加直观、准确的把握项目施工进度。

表1 楼板性能对比分析

4 结语

综上所诉，装配式钢结构基于具有主体构件尺寸小、低碳环保、可工业化生产等自身优点，借力国家钢材产量过剩去库存的机会，趁着各地政府给予的优惠政策，包括资金补贴、容积率、建筑面积等的背景下。笔者对装配式钢结构关键技术展开了探究，针对结构体系、围护体系、楼板体系、智能建造技术等进行了具体分析，通过各方案技术经济性参数的比较，指出了未来我国装配式钢结构施工技术的方向发展。