鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的應(yīng)用

劉海峰

（甘肅第二建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730050）

0 引言

現(xiàn)代建筑業(yè)的飛快發(fā)展使得越來越多的建筑結(jié)構(gòu)被廣泛運(yùn)用到不同的工程建設(shè)中。傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)主要以木質(zhì)和磚瓦結(jié)構(gòu)為主，而當(dāng)前工程建設(shè)過程建筑的結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)為主。現(xiàn)代建筑的主流形式便是裝配式，現(xiàn)階段的裝配式建筑結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土為主，而鋼結(jié)構(gòu)則很少被運(yùn)用在裝配式建筑中。然而，如果在裝配式建筑中有效應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，那么就可以將裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)更好的發(fā)揮出來。因此，如何將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用到裝配式建筑中也成為了現(xiàn)階段建筑行業(yè)的研究重點(diǎn)。

1 裝配式建筑優(yōu)勢分析

1.1 布置靈活，較高集成化

相比于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑而言，在建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)大內(nèi)部空間尺寸，同時(shí)住戶還可以根據(jù)自己的想法對空間進(jìn)行布置。鋼結(jié)構(gòu)的使用能夠提高建筑結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)給予用戶更大的空間來按照自己的喜好，對建筑內(nèi)部進(jìn)行分隔和裝修。鋼結(jié)構(gòu)的使用能夠很好的將水電管線融入墻壁和樓板中，以此來使得室內(nèi)結(jié)構(gòu)的更加美觀合理。

1.2 自重較輕，抗震效果好

對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)而言，薄壁方管和H型熱軋鋼的承重大小，代表著自身的主要承重量同時(shí)其具有質(zhì)量較輕、受力合理等特點(diǎn)。對于建筑自身而言，采用質(zhì)量較輕的材料來進(jìn)行墻體和樓面的建設(shè)能夠有效降低建筑的重量。建筑材料本身具有高強(qiáng)度、強(qiáng)塑性以及延展性較好等特點(diǎn)，如果在裝配式建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)就能夠?qū)⒔ㄖ牧系淖罴研Ч行Оl(fā)揮出來，從而產(chǎn)生良好的抗震效果，在一定程度上確保了建筑的安全可靠。同時(shí)，在確保安全的情況下選用質(zhì)量較輕的材料能夠有效降低工程的投入成本。

1.3 建設(shè)周期短，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化及產(chǎn)業(yè)化

對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)是有一定順序的，前期主要是由工廠來進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)制，而后期的生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝是同時(shí)進(jìn)行的。不同的工序進(jìn)行有效的配合和協(xié)調(diào)，才能有效提高施工的效率。通過對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)控機(jī)床技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，從而實(shí)現(xiàn)對施工量的精準(zhǔn)控制，進(jìn)而才能確保施工項(xiàng)目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)順利完工。

1.4 綜合效益較高

對于鋼結(jié)構(gòu)而言，雖然它的結(jié)構(gòu)件截面較小、重量較輕，但是能夠在整體上提高裝配式建筑的承重能力，同時(shí)在一定程度上還可以減少施工材料的浪費(fèi)以及降低施工難度和成本投入。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中使用到的住宅結(jié)構(gòu)件一般都是通過委托工廠采取先進(jìn)的流水線的方式進(jìn)行生產(chǎn)加工，這在一定程度上就減少了人工方面的費(fèi)用投入和模板費(fèi)。因此，降低了住宅建造的成本，這就給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 當(dāng)前裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展存在問題分析

現(xiàn)階段，由于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的起步比較晚，所以，在缺乏先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的條件下，其發(fā)展和應(yīng)用過程中會(huì)存在許多問題：①相關(guān)企業(yè)沒有一套完整的材料結(jié)構(gòu)維護(hù)系統(tǒng)和鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系；②裝配式建筑需要的要求較高，其主要表現(xiàn)在保溫、通氣、以及防火方面，但是，當(dāng)前的墻體材料和安裝方法無法滿足需求，同時(shí)也就無法促進(jìn)裝配式建筑的進(jìn)一步發(fā)展；③現(xiàn)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)質(zhì)部件很難做到標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、科技化、產(chǎn)業(yè)化和集成化；④缺少專業(yè)技能較高的人才。現(xiàn)階段很少有人會(huì)對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)進(jìn)行研究，這就造成了專業(yè)人才較少的局面，這樣必然會(huì)阻礙裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的長期發(fā)展。

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用要點(diǎn)分析

3.1 做好裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)工作

對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系而言，在實(shí)際的應(yīng)用過程中按照建筑功能和抗震設(shè)防烈度可以分為以下幾類：鋼框架機(jī)構(gòu)、鋼框架-延性墻板結(jié)構(gòu)、鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)、門式鋼架結(jié)構(gòu)、交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)、低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)等。在對裝配式結(jié)構(gòu)建筑體系進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)工作時(shí)：①要按照建設(shè)的具體要求選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系，只有在前期確定好結(jié)構(gòu)體系類型，才能確保后期設(shè)計(jì)工作的順利完成；②在對裝配式鋼結(jié)構(gòu)的體系進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要確保其建筑平面的布置達(dá)到簡單、規(guī)則、對稱的效果，同時(shí)設(shè)置好伸縮縫、沉降縫和防震縫的大小，從而才能確保裝配式結(jié)構(gòu)建筑的功能得到有效發(fā)揮以及符合用戶的構(gòu)造要求；③在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，要通過力學(xué)的方法來進(jìn)行受力性能的分析，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的傳力路徑，對受力不均勻的薄弱部位要進(jìn)行加強(qiáng)；④裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用樓板類型較多，相關(guān)施工人員要選擇最佳的結(jié)構(gòu)材料，比如：壓型鋼板組合樓板、預(yù)制混凝土疊合樓板、預(yù)制應(yīng)力空心樓板以及鋼筋桁架樓承板組合樓板等。

3.2 做好裝配式結(jié)構(gòu)建筑外圍護(hù)系統(tǒng)建設(shè)工作

對裝配式鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行外圍護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)而言，首先要根據(jù)施工所在地的氣候條件來對施工性能和功能進(jìn)行有效的判斷，同時(shí)，還要提高屋面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能強(qiáng)度。其次，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑外圍護(hù)系統(tǒng)類型的選擇主要是依據(jù)建筑類型和結(jié)構(gòu)的形式來確定的，現(xiàn)階段主要運(yùn)用的外圍護(hù)連接形式為內(nèi)嵌式、外掛式以及嵌掛結(jié)合式。在具體的建設(shè)過程中，不同的建設(shè)區(qū)域應(yīng)選擇最佳外圍護(hù)連接形式。再次，由于存在外板墻材料，結(jié)構(gòu)層間位移以及溫度變形等因素的影響，那么就要對這些影響因素進(jìn)行全方位的考慮，選擇最佳的接縫寬度和材料，并確保其滿足實(shí)際的建設(shè)需求。最后，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中要對連接點(diǎn)進(jìn)行力學(xué)性能進(jìn)行分析，根據(jù)其受力大小來確定材料的耐久性是否符合實(shí)際需求，從而才能有效提高其使用壽命，進(jìn)而才能提高外圍護(hù)系統(tǒng)建設(shè)的整體質(zhì)量。

3.3 加強(qiáng)與裝配式建筑的適應(yīng)性

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)存在一定的規(guī)律性，只有遵循這種規(guī)律才能設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)的鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑。同時(shí)，相關(guān)管理者要提出措施來對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效管理，確保其結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化以及在建筑的實(shí)踐應(yīng)用中給大眾帶來良好的體驗(yàn)，從而才能拓寬裝配式建筑應(yīng)用的渠道。其次，相關(guān)單位可以統(tǒng)一規(guī)定板材的尺寸，在板材標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上來加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)的規(guī)范性。異形板的多次使用會(huì)給施工現(xiàn)場帶來許多不利影響，對現(xiàn)場板材裁截量進(jìn)行有效的控制才能在確保安全的情況下縮短工期，進(jìn)而才能提高施工效率。最后，以開放性和標(biāo)準(zhǔn)化為原則的平面布置設(shè)計(jì)要表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化的效果，符合大眾的審美要求。

3.4 做好裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑防火、防腐工作

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的材料主要是鋼材，所以，在對材料的實(shí)際應(yīng)用過程中要對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行防火防腐等工作處理。現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)采取的防火措施主要是通過防火板和防火涂料以及鋼柱結(jié)構(gòu)外包防火砌塊的使用等。在實(shí)際施工過程中，施工人員要以施工區(qū)域的實(shí)際情況為基礎(chǔ)選擇最佳的防火、防腐工藝，并按照前期的設(shè)計(jì)方案和施工要求進(jìn)行施工，這樣才能有效提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火、防腐效果。

3.5 注重戶型美觀，強(qiáng)化環(huán)保節(jié)能

由于現(xiàn)階段大眾審美水平的提高，這就使得人們心目中理想建筑戶型的要求越來越高。因此，在對鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑進(jìn)行優(yōu)化施工過程中，要充分展現(xiàn)公共區(qū)的開放性和私人區(qū)域的私密性，將施工面積的利用率達(dá)到最大化的同時(shí)還要提高建筑的美觀，確保給消費(fèi)者帶來良好的第一印象。此外，如今的建筑更傾向于向節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。對于鋼結(jié)構(gòu)而言，它不僅可以有效減少建筑材料的消耗，還能夠提高資源的使用效率，確保建筑在節(jié)能環(huán)保方面的可持續(xù)發(fā)展，在一定程度上還可以降低施工建設(shè)對城市自然環(huán)境的影響。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中產(chǎn)生的垃圾量相比于傳統(tǒng)混凝土建筑施工中產(chǎn)生的垃圾量減少了80%，因此，在建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)能夠有效促進(jìn)建筑的綠色環(huán)保發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，在實(shí)際的施工建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)較之鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，鋼結(jié)構(gòu)更能發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展受到了諸多外力因素的影響，相關(guān)的施工人員沒有真正了解鋼結(jié)構(gòu)對裝配式建筑的促進(jìn)作用。因此，只有將鋼結(jié)構(gòu)和裝配式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行有效的結(jié)合，才能在裝配式建筑中成功應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，進(jìn)而才能促進(jìn)現(xiàn)代建筑業(yè)的長期順利發(fā)展。