关键词:绿色装配;钢构;应用装配模式
引言:
绿色装配模式在钢构建筑施工中得到越来越广泛的应用。其核心主旨是通过合规设计的方式在企业工厂中对主体结构构件进行预制,并运输到施工现场通过焊接、螺栓咬合等方式进行装配,从而完成钢构建筑的框架施工。从上述的应用主旨中我们不难发现其对于施工现场的环境扰动、施工周期缩短等方面均具有积极意义,是一种值得广泛应用的未来施工组织模式。本文将就其具体的应用要点进行分析,从而为后续实际施工提供保障。
1、钢结构建筑特点及应用情况
钢结构与其它结构相比,在使用功能、设计、施工,以及综合经济效益方面都具有优势,在民用建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:
(1)安全(提高建筑防灾减灾能力):钢结构有较好的延性,当结构在动力冲击荷载作用下吸收较多的能量,可降低脆性破坏的危险程度,因此其抗震性能好,尤其在高烈度震区,使用钢结构更为有利。
(2)钢结构建筑产业化程度高,有利于推动我国建筑行业的现代化发展,促进生产力进步。产业生产关联度高,能够带动冶金、机械、建材以及其它相关行业的发展。
(3)建筑领域钢结构建筑是建设“资源节约型、环境友好型、循环经济、可持续发展社会”的有效载体,优良的钢结构建筑是“绿色建筑”的代表:
①节能:钢结构部件及制品均轻质高强,建造过程大幅减少运输、吊装能源消耗。②节地:钢结构“轻质高强”的特点,易于实现高层建筑,可提高单位面积土地的使用效率。③节水:钢结构建筑以现场装配化施工为主,建造过程中可大幅减少用水及污水排放,节水率80%以上。④节材:钢结构高层建筑自重约为900-1000kg/m2,传统混凝土约为1500-1800kg/m2,其自重减轻约40%。可大幅减少水泥、沙石等资源消耗;建筑自重减轻,降低地基及基础技术处理难度,同时减少地基处理及基础费用约30%。⑤环保:装配化施工,降低施工现场噪音扰民、废水排放及粉尘污染,绿色建造,保护环境。⑥低碳建造:实际统计,建造钢结构建筑CO2排放量约为480kg/m2,较传统混凝土碳排放量740.6kg/m2降低35%以上。
2绿色装配模式特征与流程
从现有的理论研究以及相关实践中我们不难发现绿色装配模式其主要具有如下几方面特征:一是应用的多样性。从预制钢构的应用范畴来看,一方面其可以作为预制混凝土结构的龙骨体系,为加速混凝土浇筑工艺提供便捷[2]。另一方面则可以形成钢结构支撑,组成建筑的应力结构,如穹顶、工业厂房等。而在技术不断完善的今天,钢构建筑与材料水平的提升也使得钢构建筑得到了更大规模的应用。如南昌第一高建筑(113m)全部由预制钢结构组件拼装而成,并在9个月内完工。二是钢构拼装模式的绿色环保属性。钢构施工在工程现场中的主要操作为拼装,而其具体的拼装工艺则以螺栓与焊接为主。上述两种模式均不会对环境产生严重的扰动与污染。尤其是在扬尘污染以及地下水污染控制方面的效能更高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆三是钢构拼装模式的成本属性[2]。其成本优势来源于两个方面。一方面是由于工期的缩短而导致人工成本的显著下降。另外通过大量降低土木工程的施工量来达到有效的成本控制,在此方面规避了建筑材料成本较高的弊端;另一方面成本优势则体现在工期周期上[3]。钢构建筑不仅在施工速率方面与传统建筑施工模式相比具有显著的优势,更能够形成工厂、运输以及现场拼装的全过程同步协调,进而进一步提升了施工的效能,从而达到了提升盈利、降低成本的目的。
3绿色装配模式在钢构建筑中的应用
按照不同的应用领域,绿色装配模式在钢构建筑中的应用可以分为全部应用以及部分应用等两种。其中所谓的部分应用主要是指在传统建筑中引入部分钢构结构来实现特定的功能。如商场中高举架穹顶的实现;空中花园以及连廊的实现;大型建筑异形结构的实现等。在此部分应用中由于其仅仅负担很小的应力承载,故而对于钢构部分的承载力要求相对较低。为此,实际的设计与应用环节中仅需要从其稳定性的角度来加以注意[4]。具体而言,一方面需要做好钢构部分与传统部分之间的联合体构建;另一方面则需要做好钢构部分自身结构特性的联合。基于上述目的,通过绿色装配体系的应用能够达到如下三方面效果:
一是能够使得装配过程具有显著的标准性,规范每一个装配人员的行为,并在技术标准的统一指导下形成更高维度的质量遵从;二是能够形成总体效应。通过绿色装配模式能够预判装配过程中可能存在的问题,并在装配之前予以有效规避及解决,为进一步提升其施工质量贡献力量;三是提高施工效能。绿色装配技术的应用进一步提升了钢构部分的施工效率,尤其是在对旧有工程的改造中可以达成不影响建筑功能的实现与表达,从而具有较高的竞争优势[5]。在全部应用方面则主要是指在具体的项目施工过程中,除了必要的地基以及硬化之外,其与建筑主体部分均采用钢构的模式来进行实现。
此种建筑模式在应用绿色装配体系作为实现手段时,除了上文所探讨的效率以及成本的优势之外,其应用的具体作用还表现为如下几方面。
第一,结构稳定性较好。就一般程度而言,基于螺栓的绿色装配模式具有一定的延展性与伸缩性。这一特性能够使得钢构部分在设计合理的情况下可以根据具体的应力分布自动微调自身的节点特征,从而极大的提升了建筑的稳定性;第二,可维护性较好。钢构建筑在具体的维护过程中可以通过加固、防腐等手段来进行,必要时可以对于局部钢构元件进行更换。由于其属于预制件,故而更换尺寸与标准相对统一,在后续建筑使用中具有较高的优势。在上述两方面应用的基础上,在大规模应用绿色装配对钢构建筑进行实现的过程中我们需要格外注意防腐问题。尤其是针对连接处的防腐问题要格外加以注意[6]。在具体的施工中该节点的防腐有效性容易受到破坏。从实际的事故中也可以得到进一步认证。为此,我们有必要对其进行二次防腐处理[6]。除此之外,在具体装配的过程中可以采用具有记忆功能的压力器作为拼装操作的监督手段,从而增加具体施工人员的遵从性,客观上保障建筑的总体质量。
4总结
绿色装配是未来钢构建筑施工的主要方式及其技术发展方向之一。在此背景下,本文系统分析了此种模式的优势,并对其具体应用以及在应用过程中的注意事项加以总结,希望能够为后续该技术的推广与普及提供必要保障。
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]刘潇睿. 绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J]. 住宅与房地产,2017(15):00093-00093.
[3]杨宝宁. 绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J]. 建筑工程技术与设计,2017,34(15):1-13.
[4]王艳军. 绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J]. 城市建设理论研究(电子版),2017(24).
[5]孟祥奎. 绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J]. 工程技术:全文版,2017(2):00038-00038.
[6]程江淮. 基于绿色发展的装配式钢结构建筑体系研究[J]. 建筑安全,2018(1):24-26
论文作者:栾海锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/23
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