浅谈钢结构在装配式建筑中的应用

摘  要：在节能环保和绿色发展背景下，绿色建筑是推动城市绿色发展的关键。当前，我国城市发展进程越来越快，城市建筑的数量和种类也不断增加。钢结构在中国建筑发展中有着悠久的发展历史，并且符合中国可持续发展要求，因此其在建筑业中有着广泛的应用。本文主要对钢结构在装配式建筑中的优势和应用现状进行简要探析，以期推动装配式钢结构的进一步发展。

关键词：钢结构;装配式建筑;应用探析

中图分类号：TU391    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）06-0000-00

“低碳式”装配式建筑的发展极大促进了我国绿色建筑的发展。装配式建筑结构有“标准化设计、工厂生产、装配施工、建筑、装饰、信息管理、智能集成应用”等六大特点，能达到环保和节能要求，装配式建筑施工使用预制产品组件，可大大节省资源，减少浪费。因此积极研究装配式建筑技术和装配式建筑发展中存在的问题，可以促进中国绿色建筑业的发展，提高现代建筑和绿色建筑在中国的发展，开发一套装配式建筑技术使其适合中国绿色建筑的发展。

1 钢结构在装配式建筑中的应用优势

1.1 自重轻，运用灵活

装配式钢结构建筑选用的材料基本是重量轻的绿色建筑材料。装配式钢结构本身具备重量轻、强度高、施工速度快等特点。相对于装配式混凝土建筑来说，由于承重结构是钢材，其重量轻且强度高能够有效作为维护系统的新型建筑材料，满足当前建筑产业的发展需求。

装配式钢结构建筑在建筑领域具有较大的发展空间，由于其砖混结构的承重剪力墙结构相对少，空间布局相对合理，建筑可用面积大，住户可以按照自己的想法和习惯，把空间装修进行合理分割，在装修过程中也可以将管线、管道埋在墙上，且这种布置方式不会影响结构的稳定性和安全性，会给住户带来便捷。从降低建筑重量角度考虑，选择热轧钢模型、截面受力均匀薄壁钢管用于建筑承重墙。充分发挥建筑材料的特点，选用高强度、高塑性、高延性等材料，提高施工的安全性、稳定性、抗振动性、抗变形性，最大限度地从施工、安装、材料运输等方面降低施工成本。

1.2 符合可持续发展理念

装配式建筑结构在材料选择、施工，后续拆迁，修理等方面能体现节能减排的绿色概念，材料选择、装配式部分可直接在现场进行安装、减少施工噪声、减少灰尘和避免产生建筑垃圾，因此对环境的破坏和污染较小，相比钢筋混凝土结构，装配式建筑材料的拼装在拆除和改造中，相对简单，而且产生的建筑垃圾可以进行回收利用。并可有效的减少水泥、沙子等材料的消耗。实现建筑的可持续发展。

1.3 施工周期短

装配式结构建筑设计师需要按照具体的设计需求，选择合适的设计体系，开展相应的设计工作。设计过程中要始终秉持着简单规则和对称的原则，满足具体的建设构造。要采取合理的措施做好结构材料的选择工作，尤其是在模板设置过程中，要安装好预制混凝土楼板或是钢板的组合楼板，根据实际的结构和功能需求选择合适的材料。

装配式钢结构节点施工周期相对较短。钢结构装配式建筑，从设计到生产，再到施工安装，整个工程周期相对较短。现场安装方式主要采用螺栓与自攻螺钉连接，很少发生焊接工作。整个作业工作操作过程不受季节影响。每个区域的每个组件只需要按照图来连接，操作简单快捷，大大减少工作量，从而加快施工进度，提高施工精度和效率。由于装配式钢结构本身在使用过程中具有防火和防腐等功效。实际应用过程中，可以根据现场的实际选择合适的防火防腐工艺，施工人员要严格按照施工方案和施工要求进行施工，保证其功能和水平能够更好的发挥出来。

1.4 综合效益高

装配式钢结构预制部件具有标准化、科技化和产业化特征，在其发展过程中技术人才较为缺乏，会对与其发展产生较深远的影響。另外预制钢结构建筑的材料选择和施工工艺的选择，大大降低了建筑施工的成本和费用，也降低了工作难度。钢结构建筑是一种工业全装配式结构，从屋面板到墙板，以及保温层和承重结构，形成了一个高度系列化和组装的完整体系，因此可进行批量生产从而降低了人工成本，降低了整个建筑的成本，提高使用性能及建筑性价比。

2 钢结构在装配式建筑中的应用2.1 钢结构装配式建筑在多层公寓中的应用

以天津某一公寓楼为例：该公寓楼一共有6层，总面积3700m，公寓建筑高度19.4m。结构框架为钢结构，如图1所示。

其外墙结构采用保温装饰一体板，并采用粘和挂相结合的方式进行安装;内墙板则运用蒸压砂加气混凝土板即ALC（蒸压砂加气混凝土板厚度为100mm/150mm，山墙和分户墙用150mm厚）防火性能为A级，保温功能和隔音功能都很好，内部配置8mm粗的钢筋，其抗冲击性能良好。四种连接方式：直角钢件法、U型卡法、沟头螺栓法、管卡法。

问题分析，墙板在不同楼层存在不同程度的裂缝，在条板拼缝位置存在局部微裂缝，绝大部分为竖向裂缝，裂缝几乎都集中室内分隔墙和分户墙位置，裂缝主要是2单元和3单元的2到5层，1层和6层的裂缝相对较少。

这是由于住户在冬季使用暖气取暖，室内温度较高而造成板材干缩产生裂缝，以及板墙内嵌安装的直角钢件节点，不容易适应钢梁的变形而导致的裂缝。故在进行钢结构装配式建筑时，要选用在自然条件下长时间静置过，干缩比较完全的板材。施工过程中，要注意把板墙安装和板缝砂浆填补的两个工序的时间拉长，保证板材自然干缩的时间足够长。

为了符合绿色可持续发展战略，该公寓采用地源热泵，有雨水回收装置，新风系统，以及太阳能光热，LED光源，智能家居，整体卫浴等绿色节能装置。

2.2 钢结构装配式建筑在抗震中的应用

鋼结构主体本身重量相对较轻。在相同强度的地震作用下，其受力比普通混凝土结构受力小。这种钢结构的主体本身重量轻的特点，具有良好的防震功能。如图2所示。

在抗震设防区内，钢结构装配式房屋可以在地震作用下保持结构功能的完整性;在强度大的地震的作用下，这种建筑物不会发生倒塌。部分钢结构还能很好地利用蒙皮效应，提高其抗变形、不易倒塌等特点。在地震发生时，钢结构通过紧固件连接形成一个稳定的盒子，将伴随着上下或左右振动，且不会导致地板下降或由于地面的震动导致墙倒塌，有效地保护人民的生命和财产安全。同时，钢结构预制房屋良好的抗震性能也体现在房屋延性上，大大降低了地震对房屋结构的影响和减少铰接处受振动和变形影响。因此，为了降低建筑承载力要求可使用具有延性的钢结构装配式建筑。通过其自身的变形-来抵抗地震作用。

2.3装配式钢结构建筑在保障房中的应用

以武汉蔡甸区保障房为例，该保障房层数为两层，高度7m，占地面积有272m，主体结构总用钢量48t。只用了32个小时便完成了整体框架的搭建。

该保障房墙体采用轻钢龙骨灌浆墙体;楼板用的是钢桁架楼板;屋架使用三角钢桁架。钢桁架楼模板采用钢框架结构形式。整个建筑分解为结构模块、墙板模块、楼板模块、屋面模块，部品模块等几部分，其均可在工厂预加工完成，且以上模块可直接在现场拼接安装，施工现场湿作业及粉尘、垃圾、噪音等污染都可避免，且具有质量可靠、施工高效、可循环利用等诸多优势。

3 结语

装配式钢结构建筑属于绿色建筑范畴，其工业化程度高，需要的工人数目少，施工效率高，施工周期短，质量易保证;且施工占地少，可干燥施工，避免湿施工，从而节约用水，降低施工产生的噪音及粉尘污染;此外钢材料可回收后再利用，避免环境污染和减少建筑垃圾;钢结构的重量轻、强度高、可塑性好，是一种可持续发展的产业，同时其能不断突破建筑物的高度和跨度，在增大建筑物利用空间的同时拥有良好的抗震、减震功能，对住户的安全有着较大保障。

参考文献

[1] 王雪辉.钢结构在装配式建筑中的应用研究[J].居舍，2020（5）：36.

[2] 马倩.钢结构在装配式建筑中的应用研究[J].绿色环保建材，2020（3）：198+201.

[3] 许文俊.钢结构在装配式建筑中的应用研究[J].大众标准化，2020（6）：37+39.

收稿日期：2020-05-12

作者简介：王宁（1986—），男，山东泰安人，工学博士，研究方向：建筑结构。

Talking about the Application of Steel Structure in Prefabricated Building

WANG Ning

（Shenzhen Country Garden Real Estate Development Co.， Ltd.，  Shenzhen  Guangdong  518000）

Abstract： In the context of energy conservation， environmental protection and green development， green buildings are the key to promoting urban green development. At present， my country's urban development process is getting faster and faster， and the number and types of urban buildings are also increasing. Steel structure has a long history of development in China's construction development， and meets the requirements of China's sustainable development， so it has a wide range of applications in the construction industry. This article mainly analyzes the advantages and application status of steel structures in prefabricated buildings， in order to promote the further development of prefabricated steel structures.

Keywords： steel structure; fabricated building; application analysis