关键词：装配式钢结构；结构体系；绿色建筑
引言：
装配式钢结构建筑作为一种性能优越的建筑形式，受到了国内外建筑业界的一致推崇，并在大量工程实践中的得到了深入的研究。钢结构装配式建筑因其强度高、抗震性能强、施工方便、热工性能良好等优点而被广泛应用。钢结构的装配式建筑从用途上分为重型钢结构建筑和轻型钢结构建筑。重型钢结构建筑的特点一般为跨度大、空间大、强度高、刚度大，比如高层钢结构、设备钢结构、桥梁钢结构等。而轻型钢结构主要是指普通的房屋建筑，比如普通住宅、度假村建筑、临时类建筑等，具有拆卸方便、结构安全、建筑设计年限短等特点。
1装配式钢结构建筑技术
1.1建筑户型技术要点
建筑的户型产品设计从钢结构住宅自身特性出发，采用标准化、模块化（包括居室模块、起居厅模块、交通核模块、整体卫生间模块、整体厨房模块等）与多样化相结合的设计手法。其要点包括：通过不同模块的组合形成多样的户型；使结构布置简洁合理，结构构件规格统一；充分利用钢结构大空间、分割灵活的优势，为住宅全生命周期内的户型可变性提供条件；通过各专业的密切配合，让边柱外偏，中柱偏向次要空间，使室内空间不露梁、不露柱，既塑造一个有线条的外立面，又营造一个整洁的户内空间，使空间利用率增加4%～7%。
1.2机电系统技术要点
采用装配式建筑水电施工，采用架空地板、墙面等，可以避免开槽、湿作业，且布线更加自由，减少工序，降低成本。采用综合支吊架，预支机电系统。由于采用模型虚拟建造，达到工程标准化预制、现场装配化安装，该项目施工精准度高、效果整洁美观。
1.3内装技术要点
地面采用架空地板，架空地面系统由支撑脚、隔音垫、基层板、装饰面层（瓷砖、地板或地毯等）构成。采用这种做法的优点包括：架空空间可用于管线铺设，维修方便；支撑脚高度可调，地面无需找平；隔声性能和振动吸收性能优越；全过程干式作业，无飞尘、无污染。
2装配式钢结构建筑结构体系概述
2.1钢管混凝土装配式建筑体系
该体系以钢管混凝土为基本受力构件，同时设置钢板、核心筒、钢支撑等抗侧力构件。其围护结构以轻质混凝土砌块或新型轻质墙板为主，新型轻质墙板根据构造方式分为内嵌式、外挂式以及嵌挂结合式，内嵌式墙板需要设置钢支撑，施工工序复杂，限制了其应用推广。常用的外挂式墙板有轻质混凝土夹芯板、太空复合板、增强夹芯板，嵌挂结合板有DK复合板、ALC板等。该体系使用装配化的楼板，免去了支模施工工序，实现了部分装配化。与传统的钢柱建筑和钢筋混凝土建筑相比，装配化率达到70%左右，力学性能、抗震性能和热工性能都优良，具有节省钢材、降低了造价、施工工期短等优点。但是，钢管混凝土装配式结构没有实现主体结构系统与外围护系统、内部管线设备系统的一体化建造。楼板施工中的水电管线等设备大都需要敷设在现浇层内，这还有待研究开发。
2.2新型模块化钢结构
新型模块化钢结构建筑体系一般用于工业建筑，装配化率超过90%。该体系目前主要有两类，模块化可建模式和盒子建筑。模块化钢结构建筑体系的主体结构包括装配式主板和斜向支撑。装配式主板由工厂预制好，并与斜向支撑立柱共同组成空间受力体系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆装配式主板由压型钢板组合板、支撑钢桁架组成，装配式主板内部嵌入空调、消防、水电等管线设备[1]。该体系具有施工速度快、现场安装无垃圾等优点。同时，建筑的户型以及门窗的位置可自由改变。但该结构还存在结构受力构件裸露以及隔音效果差等问题。盒子建筑，是先将传统建筑房间按功能区域进行划分，由工厂提前预制好模块的立柱、墙体、楼板、门窗等构件，然后将箱型模块运输到现场进行整体吊装组合，其装配化程度高，建筑自重轻，工期短。盒子建筑在国内应用较少，目前还在研究阶段。对工厂要求较高，由于盒子建筑的构件尺寸较大，运输、吊装、施工都有困难，成本问题也是制约原因。
2.3钢管混凝土组合异形柱结构
钢管混凝土组合异形柱建筑体系通过竖向构件相互连接，并按设计要求设置纵横向加劲肋。从而能够使各异形柱之间形成有效地空间格构式整体结构，相互之间协同工作，具有很强的抗震能力[2]。异形柱的截面尺寸较小，方便隐藏在墙体内部，房间布置灵活，可用于小高层项目中。
2.4整体式空间钢网格盒式结构
空间钢网格盒式结构多应用于高层建筑中。空间钢板网格结构或钢框架-核心筒结构作为竖向承重外墙及分户墙，横向钢网格楼盖作为建筑的楼板，两者连接后其结构形式就形成了三维受力结构。空间钢板网格结构或钢框架-核心筒结构可以根据建筑功能自由划分，居室布置较为灵活。
2.5钢管束组合剪力墙结构
该体系由钢管束剪力墙作为竖向承重构件，钢筋桁架作为楼板体系。在钢管束内浇筑混凝土，使钢管束和混凝土协同工作。同时，可根据需要将钢管任意排列，解决了梁柱在室内容易暴露的问题[3]。其缺点是用钢量多，施工工作量大。
3装配式钢结构施工体系技术分类
钢结构住宅施工技术按照不同的划分方式，可划分为“三大体系”,即结构支撑体系、外围护体系和内装体系。
3.1结构支撑体系
钢结构住宅的结构体系可划分为：钢框架体系、钢框架-混凝土剪力墙结构体系、钢框架-钢支撑结构体系、钢框架-核心筒体系等，随着技术进步，会出现更新型的结构体系。钢框架体系和钢框架-混凝土剪力墙结构体系较为常见。钢框架结构体系建筑平面布置灵活，可做成需要大空间的会议室、餐厅、办公室等。钢框架-混凝土剪力墙结构体系有效的将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点结合起来。变形较小，舒适性好，且造价较低，易于推广[4]。
3.2外围护体系
外围护体系按照构造形式分类主要有砌块式、条板式、大板式等。应用比较广泛的有幕墙、PC挂板等；但成本较高，只能应用于高档项目。为了推广应用，应加强研发外围护与保温装饰一体化产品，研发外墙板与钢结构的连接技术，其连接节点更加适应钢结构建筑。
3.3内装体系
目前内装体系与结构体系不分离的特点，严重制约着钢结构装配式产业现代化工业化的发展；而装配式建筑设备管线分离，水电管线埋在装饰层中，同时还应进一步加强研发一体化产品及其与钢结构的连接技术。
结语：
总之，进行钢结构装配式建筑体系设计和施工时，应基于建筑功能设计装配式钢结构构件，满足安全性、个性化，充分考虑实用性、经济性，不断推动建筑行业可持续发展。
参考文献：
[1]周雄亮,周观根,刘伟,朱丹丹.装配式钢结构建筑集成系统创新与实践[J].施工技术,2018,47(15):39-42+86.
[2]于竞宇,张龙雨,王静峰,钟治峰,朱力.钢结构建筑产业化政策分析与推进机制研究[J].建筑钢结构进展,2018,20(02):1-12.
[3]秦迪,陈进宝.我国装配式钢结构建筑的发展及现状研究[J].智能城市,2017,3(11):19-21.
[4]刘永霞.预制装配式钢结构建筑设计要点及经济性研究[J].中国新技术新产品,2016(21):167-168.
论文作者:赵丹
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷21期
论文发表时间:2020/3/14
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