摘要：发展钢结构建筑，可化解钢铁产业过剩产能，推进建筑绿色化、工业化、信息化。在国家政策推动下，我国装配式钢结构建筑从 1.0 时代快速迈向 2.0 时代，发展了以传统钢结构形式为基础的改进型建筑体系，模块化新型建筑体系和工业化住宅建筑体系。新形势下，预制混凝土构件解决了钢结构的传统难题，不同墙体交叉应用发展了新型围护系统，信息化技术促进了建筑业跨越式发展。全装配钢框架和盒子型模块化装配体系是新型低、多层模块化建筑体系，其采用“建筑元器件”的设计概念，以结构构件或建筑功能单元为基本元件组合而成，具有构件装配化、围护一体化、生产工厂化等特点。
关键词：钢结构；装配式；体系创新；工业化；模块化；
1 绿色装配式钢结构及产业政策
在供给侧结构性改革大背景下，去产能、去库存、去杠杆成为了社会热词。通过大力推广、发展钢结构建筑，既可化解钢铁产业过剩产能，也可推进建筑绿色化、工业化、信息化，实现传统产业转型升级。
装配式钢结构建筑是指：标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，支持标准化部品部件的钢结构建筑。发展装配式钢结构建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。
2 国内外装配式钢结构建筑体系
装配式建筑一般从结构材料上分为：预制装配式混凝土结构体系、装配式钢结构体系、装配式混合结构体系。钢结构具有良好的机械加工性能，易拼装，轻质高强，适合建筑的模块化、标准化、工厂化、装配化和信息化，符合创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。
2.1 国外装配式钢结构建筑
国外的钢结构建筑产业化主要集中在低层装配式钢结构。澳大利亚冷弯薄壁轻钢结构体系应用广泛，如图 1 所示。该体系主要由博思格公司开发成功并制定相关企业标准，具有环保和施工速度快，抗震性能好等显著优点。
图 1 冷弯薄壁轻钢结构
意大利 BSAIS 工业化建筑体系适用建造 1 层~8层钢结构住宅，具有造型新颖、结构受力合理、抗震性能好、施工速度快、居住办公舒适方便，在欧洲、非洲、中东等国家（地区）大量推广应用。
瑞典是世界上建筑工业化最发达的国家，其轻钢结构建筑预制构件达到 95 %。此外，较为典型的装配式建筑体系还有：美国的 LSFB 轻型钢框架建筑体系、日本给水住宅株式会社的 Sekisui 和 ToyotaHomes 住宅体系等。国外装配式多高层钢结构建筑比较具有代表性的结构体系是美国《钢结构抗震设计规范》中规定的 Kaiser Bolted Bracket体系，其使用范围一般局限于多层建筑，如图 2、图 3所示。另外一种是日本提出的高层巨型钢结构建筑体系，该建筑将结构构件与各房间的建筑构成分离开，结构主体为由钢柱、钢梁及支撑构成的纯钢框架。
图 3 ConXtechConXR 和 ConXL 型连接节点
国外装配式复合墙板主要是在 1970 年以后发展起来的，美国的轻质墙板以各种石膏板为主，以品种多、规格全、生产机械化程度高而著称；日本石棉水泥板、蒸压硅钙板、玻璃纤维增强水泥板的生产居世界领先水平[6]；英国以无石棉硅钙板为主；德国、芬兰以空心轻质混凝土墙板生产为主。
2.2 国内装配式钢结构建筑
我国装配式钢结构建筑起步较晚，但在国家政策的大力推动下，钢构企业和科研院所投入大量精力研发新型装配式钢结构体系，钢结构建筑从 1.0时代快速迈向 2.0 时代。1.0 钢结构建筑仅是结构形式由混凝土结构改为钢结构，建筑布局、围护体系等一般采用传统做法。2.0 钢结构建筑实现了建筑布局、结构体系、围护体系、内装和机电设备的融合统一，从单一结构形式向专用建筑体系发展，呈现出体系化、系统化的特点。目前，国内钢结构建筑体系主要分为三类。
（1）以传统钢结构形式为基础，开发新型围护体系，改进型建筑体系。
设计阶段摒弃“重结构、轻建筑、无内装”的错误概念，实行结构、围护和内装三大系统协同设计。以建筑功能为核心，主体以框架为单元展开，尽量统一柱网尺寸，户型设计及功能布局与抗侧力构件协同设置；以结构布置为基础，在满足建筑功能的前提下优化钢结构布置，满足工业化内装所提倡的大空间布置要求，同时严格控制造价，降低施工难度；以工业化围护和内装部品为支撑，通过内装设计隐藏室内的梁、柱、支撑，保证安全、耐久、防火、保温和隔声等性能要求，如图 4 所示。
图 4 工业化围护和内装部品
（2）“模块化、工厂化”新型建筑体系。
模块化建筑体系可以做到现场无湿作业，全工厂化生产[7]，较有代表性的体系包括拆装式活动房和模块化箱型房。其中，拆装式活动房以轻钢结构为骨架，彩钢夹芯板为围护材料，标准模数进行空间组合，主要构件采用螺栓连接，可方便快捷地进行组装和拆卸；箱型房以箱体为基本单元，主体框架由型钢或薄壁型钢构成，围护材料全部采用不燃材料，箱房室内外装修全部在工厂加工完成，不需要二次装修，如图 5 所示。
3展望
实现由建筑产业大国向建筑产业强国的转变，已经成为新时期我国建筑产业发展面临的重大课题。未来钢结构发展规划应重点考虑以下几方面：
（1）进一步完善现有钢结构体系在各类建筑中的应用，扩大应用范围，大力研发适用于不同建筑类型的钢结构新体系。
（2）推动建造方式创新，推广装配式钢结构建筑，为实现钢结构建筑产业化提供成套技术，通过标准化设计、工厂化生产、装配式施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，促进建筑产业转型升级。
图5.箱型房
（3）健全建筑法律法规和标准规范体系，钢结构设计标准逐步与国际接轨，加快推进修订相关标准规范，促进关键技术和成套技术研究成果转化为标准规范。
参考文献
[1]尹静，查晓雄. 箱式集成房折叠单元刚性试验及有限元分析[J]. 工业建筑，2010，40（增刊 1）：446-448.
[2]秦姗，伍止超，于磊. 日本 KEP 到 KSI 内装部品体系的发展研究[J]. 建筑学报，2014（7）：17-23
[3]陆烨，李国强. 日本一种建设产业化的高层巨型钢结构住宅体系[J]. 建筑结构，2005，35（6）：28-31.
论文作者:何红标
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：建筑论文; 钢结构论文; 体系论文; 结构论文; 内装论文; 构件论文; 日本论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;