吐鲁番市建设工程质量监督站 新疆吐鲁番市 邮编：838000
摘要：目前，装配式建筑已不再陌生，装配式钢结构建筑已经在美国、日本、澳大利亚等发达国家广泛应用，可以给社会带来巨大的综合效益，同时带动其它行业的快速发展。目前，装配式钢结构建筑在中国属于刚起步阶段，且主要以多层建筑为主，在高层建筑中应用很少，本文在此对装配式钢结构在高层住宅建筑中的应用优势进行研究。
关键词：装配式钢结构；高层住宅建筑；应用优势
引言：传统建筑的建造方式采用现场现浇或焊接的工艺，其现场施工条件差、工程质量难以保证，资源浪费严重，产生大量的建筑垃圾，无法满足建筑工业化的发展需求。装配式钢结构建筑的建造方式是将建筑中的主要构件和部品在工厂制造完成，再运输到现场，经机械化安装后，形成满足预定功能要求的建筑物。装配式钢结构建筑具有抗震性能好、建筑品质高、制作简单、施工快、绿色、环保等优点。
1项目概况
该建设项目位于深圳市，由住宅、公寓、还迁住宅、养老酒店等8栋高层建筑组成，占地6.7万平方米，计容建面33.7万平方米。本文选取8栋建筑中具有代表性的4号建筑进行研究。其结构高度179.6m，结构高宽比10.1，地上55层，层高3.1m(避难层4.0m)。平面尺寸投影尺寸23.1m×42.1m，其中标准层面积约710㎡，每层6户(3种户型)，地上总面积约4万㎡。本地区抗震设防烈度7度(0.1g)，设计地震分组为第一组，场地类别Ⅱ类，场地特征周期Tg=0.35s。10年一遇风荷载0.45kN/㎡，50年一遇风荷载0.75kN/㎡，100年一遇风荷载0.9kN/㎡。
2本项目采用钢结构的优势
相比于传统混凝土结构，本项目采用钢结构体系具有多个方面的优势。由于采用消能减震钢框架-支撑结构体系，上部结构重量约降低34%，这有助于降低基础造价(约25%)；降低地震作用，提高结构的抗震性能。由于住宅类建筑对建筑使用功能要求高，通过采用钢结构体系，有效地提升了建筑品质。建筑墙厚可由700mm降低到450mm(降低36%)，建筑使用面积增加。支撑布置于公共交通区域的隔墙位置，室内户型可任意分割(大空间可变户型)，同时保证外立面视觉通透性。将钢管混凝土柱扁长化和采用内部装修技术，有效解决室内露梁露柱等建筑功能问题。
3抗风舒适度
本项目所在地区10年一遇风荷载达到0.45kN/㎡，且结构高宽比较大，结构风振下的舒适度问题需要重点关注。若采用混凝土结构，需通过增大结构构件截面尺寸或增加剪力墙，提高结构刚度，改善结构的风振舒适度，但是会进一步增强结构的地震作用，这种方法不够经济，且效率低。针对本项目的特点，提出采用钢结构体系，在满足结构基本刚度（层间位移角、剪重比、刚重比等）的前提下，通过有效地布置黏滞阻尼墙，充分发挥耗能减振（震）作用，可有效控制结构的风振加速度，同时降低结构的地震作用。
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4结构体系设置
由于本项目结构高宽比达到10.1，且水平风荷载大，导致结构设计难度很大。针对这类高层住宅建筑，传统做法是采用混凝土结构，通过增大构件截面、设置剪力墙等方法来增加结构刚度，以满足结构安全性与舒适性的需求。但是传统做法对建筑品质有较大影响，且施工工期较长，无法实现建筑工业化的目标。为解决以上难点，采用装配式钢结构进行设计，以满足业主高标准的要求。钢结构方案的结构体系构成：CFT柱型钢框架+支撑+黏滞阻尼墙。支撑布置于公共交通区域与建筑隔墙的位置，黏滞阻尼墙布置于结构的中上部，共72片。
5 BIM技术助力科学设计
在方案设计阶段引入BIM技术，配合结构体系、三板体系、卫生间与阳台等选型工作，为实现钢结构建筑的结构系统、外围护系统、内装系统、设备与管线系统集成一体化设计提供信息化支撑。借助BIM技术，整合钢结构体系与建筑功能之间的关系，优化结构体系与结构布置；选取合适的内外墙体系，细化建筑节点构造，实现建筑功能高标准的要求。
6施工工期优势
钢结构大部分构件在工厂生产，运往现场后整体组装，施工工期短。根据调研结果，钢结构建筑地上主体结构标准层施工速度约为4天。混凝土结构受施工过程中各因素的制约，工期较长，一般地上主体结构标准层施工速度约为6天。本项目地上55层，如采用混凝土结构，需要工期约为330天；如采用钢结构，需要工期约为220天，可节约施工工期110天（约3.7个月）。施工周期缩短，有助于实现原定项目进度要求。对于本项目来说，与混凝土结构相比，钢结构的预售期可提前146天（约5个月）。房屋预售期提前，有助于业主提前资金回笼，缓解资金压力。
7发展、推广装配式钢结构住宅的有利条件和政策
7.1物质基础
自改革开放以来，我国钢产量飞速增长：从1978年年产量3000万吨，到2004年超过2亿吨，再到2008年钢产量突破5亿吨，已连续多年位居世界钢产量首位，我国已逐步迈向钢铁强国行列。钢铁产业的迅猛发展不仅体现在产量上的增长，目前我国装配式钢结构住宅所用的轧制H型钢、冷弯薄壁型钢、高频焊接矩形截面型钢均已在莱钢、鞍钢和杭萧钢构等企业形成规模化生产。此外，国内建筑材料技术在近几年也取得了较大进展，各种形式压型钢板、ALC板、太空板、SP板、玻璃棉、石膏板、防火板、水泥纤维板都可以生产，各种螺栓以及防水密封材料都可以买到，这都为装配式钢结构住宅的发展提供了强有力的物质基础。
7.2技术条件
从大量引进国外先进钢结构生产、施工技术（如美国的巴特勒公司、ABC公司、澳大利亚的BHP公司、瑞士的ASTRON公司等），到逐渐形成具有研发、制造、施工能力的钢结构产业链，经历数十年的发展，我国钢结构产业已日趋成熟。目前，全国有资质的钢结构施工企业有3000多家，建成钢结构建筑面积上千万平方米，积累了大量的设计、生产以及施工经验。这为转型发展集成化程度更高的装配式钢结构住宅体系打下坚实基础。
近几年，以湖南远大、山东莱钢、宝钢为代表的大型钢结构企业，着眼未来建筑市场前景，纷纷加快了建筑工业化的进程，致力于发展装配式钢结构建筑。目前已与同济大学、湖南大学、北京工业大学等高等院校的土木工程专业开展多项有关新型装配式钢结构民用建筑体系研究的课题合作，并取得了一批成果，助推了装配式钢结构住宅体系的技术发展。
7.3政策支持
国家提出推进“建筑工业化”的发展道路，倡导发展钢结构建筑以及预制装配式钢筋混凝土结构体系等；再到党的十八大报告中，明确提出具有我国特殊的“新型工业化道路”，倡导新型建筑的工业化发展。可以看出，我国在不断推进住宅产业化和建筑工业化的发展。这些政策的颁布和实施为推广应用标准化、绿色环保、可再生重复利用的装配式钢结构住宅体系提供了有力的政策保障。
结束语
装配式钢结构住宅体系易于实现工业化、标准化制作，而与之相配的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，可再生重复利用，符合可持续发展战略，因此装配式钢结构住宅的推广必将大大促进住宅产业化的快速发展，将带动住宅施工行业的革新。
参考文献：
[1] 郝际平, 孙晓岭, 薛强,等. 绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J]. 工程力学, 2017, 34(1):1-13.
[2] 陈曦. 装配式钢结构住宅体系的发展与应用[J]. 住宅与房地产, 2016(36).
论文作者:哈斯也提.司马义
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/28
标签：钢结构论文; 建筑论文; 结构论文; 体系论文; 住宅论文; 工期论文; 荷载论文; 《防护工程》2017年第17期论文;