裝配式鋼結構的幾點介紹

李晨夢 劉興旺 郭丙釗

【摘?要】裝配式鋼結構是一種新興產業，由于其輕、快、好、省等優勢在越來越多的建筑工程中發揮了其高質量、高收益、低成本的優勢。不僅如此，裝配式鋼結構還具有抗震性能的等特點。本文針對裝配式鋼結構的設計要求及優勢展開分析，并通過對現代關鍵技術及鋼鐵產業的發展進行分析，進一步闡明裝配式鋼結構良好的發展前景。

【關鍵詞】裝配式鋼結構;優勢;抗震性能;設計要求;關鍵技術

1 裝配式鋼結構的設計要求

1.1 裝配式鋼結構防火設計要求

裝配式鋼結構防火的設計是建筑設計的重要要求。對于容易發生火災的危險建筑，要滿足以下的設計要求。1.首先要進行墻表面的防火，采用防火性能好的材料。2.墻體要采用防火性較強的石膏板從而加強防火的措施增強安全性。

1.2 裝配式鋼結構防腐設計要求

裝配式鋼結構的防腐設計主要是對表面的防腐設計，凡是外露的鋼結構構件，除了需要防火保護范圍外的都需要嚴格進行防腐處理。首先應該除銹，將基層清洗徹底，除銹后必須在六個小時之內進行防腐處理[1];其次清洗時要采用規定的清洗設備，要保證表面和角落都要清洗干凈，不得存有雜質;最后針對防腐薄弱的地方如角落、搭接、等地進行細致的檢查，保證底料噴涂到位。

2 裝配式鋼結構體系的優勢

相較于傳統建筑而言裝配式鋼結構體系具有很多優勢，因此被廣泛利用。下面將從兩個方面對其優勢進行詳細介紹。

2.1 鋼結構的構件小、自重輕

相對于鋼筋混凝土結構來說，鋼結構的自重非常輕。將自重輕的構件應用于高層建筑，由于自身自重荷載小使抗震性能提高對于建筑安全有很好的幫助。除此之外鋼結構的構件小，使得尺寸縮減從而使空間得到了釋放，增加了實際使用面積。

2.2節省時間、空間、成本

時間上的節省主要表現在施工工時的減少，裝配化的施工使現場的人力減少，從而節約了大量的時間;空間上的節省主要是因為具有較高比強度的鋼材使結構面積減少，使實際使用的面積增加。研究顯示，同樣的建筑面積，裝配式鋼結構體系相比較其他建筑體系實際大概增加5%-8%;成本上的節省是由于裝配式鋼結構現場施工少，可以節約水、電，減少材料的使用。得益于鋼材可以回收利用的優點，裝配式鋼結構的的回收利用率非常高，符合綠色建筑的標準。

下表（表1）是裝配式鋼結構和其他結構各種性能的對比具體圖

3裝配式鋼結構的抗震分析

3.1裝配式鋼結構節點的抗震性能

現如今梁柱節點作為裝配式鋼結構的關鍵的受力樞紐，可以說鋼結構節點的連接強度將直接影響裝配式鋼結構的抗震性能。鋼結構節點連接方式主要是焊接連接，鋼結構節點的破壞方式主要分為焊縫開裂、脆性破壞等。研究發現裝配式鋼結構的節點具有如下特性：裝配式鋼結構梁柱節點克服了施工繁瑣等方面的缺點，其節點銜接緊密為后期焊接工作以及建成后的結構的抗震穩定性提供了便利及優勢。

3.2裝配式鋼結構體系的抗震性能研究

裝配式鋼結構作為一種新型的結構體系，具體的抗震性能只是停留在實驗測試階段。經過多為學者的研究總結出裝配式結構具有較強的側向剛性，之所以這樣是因為裝配式鋼結構采用的是大部分鋼結構部件從工廠預制的方式，可以間接避免鋼結構節點的焊接工作，減少施工工藝的同時提高了裝配式鋼結構體系的整體性。由于裝配式鋼結構是工廠批量生產的，相較于鋼結構現場制造其結構體系的穩定性較高，從而具有更高的抗震性能[2]。

4裝配式鋼結構的應用

隨著建筑行業的不斷發展，裝配式建筑已經逐漸普及，現如今的現場施工多數會應用到裝配式結構。作為裝配式建筑方式的推廣，裝配式鋼結構充分吸收了裝配式建設的優點，同時也從多方面或多或少的克服了傳統鋼結構的缺點，因此裝配式鋼結構現如今雖然沒有被廣泛應用但是其優點顯著必將受到建筑行業的認可。

4.1裝配式結構應用的關鍵技術

裝配式鋼結構作為鋼結構的一種創新形式在傳統的鋼框架-支撐體系、鋼框架-剪力墻體系上進行創新發展，現出現多種代表性的裝配式鋼結構體系如：節點斜撐加強型鋼框架結構體系、新型分層裝配式支撐鋼結構體系等。隨著信息化的發展，裝配式鋼結構也逐漸融和智能建造技術。現如今BIM是裝配式鋼結構智能應用的一個主要平臺之一，BIM的應用實現了裝配式結構的可視化大大提高了裝配式鋼結構的施工效率。

4.2裝配式建筑應用的物質基礎

在中國實行了改革開放后，整個中國社會的勞動生產力突飛猛進，其中增量明顯的便是近幾年在中國蓬勃發展的鋼鐵產業。據統計，1978年我國鋼鐵年產量為3000萬噸;到2004年，鋼鐵年產量將達到2億噸;2008年，中國鋼鐵年產量達到5億噸，逐漸成為世界鋼鐵大國之一。鋼鐵行業的不斷發展不僅反映在一年一度的鋼鐵產量的增加，而且在使用各種各樣的鋼鐵產品，如冷彎薄壁部分;高頻焊接矩形部分和其他形式的大規模生產在中國發展，如組裝鋼結構住宅建筑。此外，國內建材技術近年來也取得了很大的進步，各種類型的建筑材料可以投入生產，擴大市場的規模在一定程度上，對裝配式鋼結構的可持續發展奠定了強大的物質基礎，具有重要的現實意義。

5結束語

本文分別從裝配式鋼結構設計要求、裝配式鋼結構體系的優勢、裝配式鋼結構的抗震分析以及裝配式鋼結構的應用四個方面對裝配式鋼結構進行的分析。首先對裝配式鋼結構設計要求進行了分析，并分別從防火、防腐兩個方面對其進行設計，其次分析了裝配式鋼結構體系的優勢，然后對裝配式鋼結構體系進行了抗震性能分析，最后得出現代化技術的應用以及鋼鐵含量的巨增為裝配式鋼結構體系的發展提供了強大的物質基礎。由于其自身的優勢加之關鍵技術的應用以及強大的物質基礎，相信在未來我國裝配式鋼結構一定會得到迅猛的發展。

參考文獻：

[1]Chen，Y. Analysis on New Type of Wall Plate Assembled Steel Structure Residential System and Its Technical Points. 2018. 中國吉林長春.

[2]劉洋，et al.，柱承重式鋼結構模塊建筑抗震性能試驗研究. 天津大學學報（自然科學與工程技術版），2021. 54（02）：p. 122-132.

（作者單位：河北農業大學）