鋼結構在裝配式建筑中的應用研究

馬 倩

山東德建集團有限公司

1 引言

隨著我國建筑部門的發展，我國在施工技術方面的研究也得到了很大的提升，隨著國民經濟的發展和人口結構的老化，我們需要一種不同于傳統的高強度建筑方法來適應社會發展的變化，所以裝配式的建筑方法因此而出現了。預制裝配式建筑分為裝配式混凝土建筑，裝配式鋼結構建筑以及裝配式木結構。如果裝配式預制結構的垂直部分由預制單位承擔，則這些單位的力傳輸就特別不可靠，尤其是一些結構靠著剪力來傳遞更是會影響到結構的發展效果。然而，由于其負載能力有限，只能在較低的建筑物中使用預制結構；鑒于其承重能力高和抗震能力高，城鄉住房和建筑部也在積極促進裝配式鋼結構的建造[1]。

2 裝配式鋼結構建筑特點

利用裝配式鋼結構建造性能優良、綜合性能好的建筑，推動新產品研究，不僅極大地促進了國家建設而且還便于我國對于裝配式結構的研究。主要體現在兩個方面：第一，鋼結構更輕、更偏向于工業化。用鋼結構建造的建筑物通常重量輕并且強度高，不僅如此，在這基礎上使用的鋼材更加能夠承受重量。第二，鋼結構大大提高了結構工程師的工作效率，裝配式鋼結構的使用使得工期的時間大大縮短，確保許多金融交易的安全。

3 我國裝配式鋼結構在實際施工中所具有的優勢

3.1 裝配式鋼結構，建筑內容較為集成

建筑鋼結構有一個獨特的優勢即優化建筑物的表面和擴大內部范圍，而且承重剪力墻的結構也因此而被大大減少。從建筑的角度出發，我們可以把我們的利益結合在優化建筑物內部的設計，比如優化管道，在翻修期間，把管道、電線等埋設在墻內。這樣一來不僅不損害其穩定和安全，還能提高建筑結構的美學效果，滿足了現代人口日益增長的物質和精神需求[2]。

3.2 我國鋼結構裝配式建筑的使用效果較好

用于鋼結構組裝的建筑材料主要由加工廠的預制件制造，預制件的制造主要在工廠大規模進行，不僅生產效率很高，很大程度上經濟效益也明顯得到了提高。在建筑行業推行這項制度的目的是大幅度降低材料成本，避免現場建設項目產生的廢物污染。使用裝配式鋼結構不僅降低了建筑總成本，還保證了一定的生態效益。施工現場的運行結合了網絡技術和數字加控技術，這樣一來也大大減少了施工總成本。

3.3 裝配式鋼結構的抗震性能強且鋼結構自身質量輕

建筑鋼結構所用的建筑材料主要是輕型建筑材料為主，薄墻鋼管和熱軋鋼材主要運用于建筑承重墻結構。這些材料最明顯的特征就是質量小并且受力均勻。因此，建筑鋼結構不僅最大限度地提高了建筑材料的效率，還減少了建筑結構自身的質量。建筑物的穩定性、質量和地震影響都得到了有效的改善[3]。

4 存在于我國裝配式鋼結構建筑中的問題

（1）目前，墻體安裝方法不合理，因為所使用的材料不符合店主要求設計的規范，更不能滿足鋼結構在空氣循環中的需求，如溫度、濕度、防火要求等。

（2）有關人員對鋼結構施工的技術標準不統一，導致無論是在安全生產方面，還是在施工結束后的質量驗收環節，都缺乏合理的可靠性，工程質量驗收更加缺乏專業驗收標準，這些因素往往直接導致工程質量的不安全性。

（3）裝配式鋼結構的投入使用必須依靠國家政策的支持，預制構件還沒有完全集成化、標準化、科學化，互操作性也很低，所以工業化進程還在繼續，這就要求我們更加致力于研究和發展裝配式鋼結構。

5 裝配式鋼結構建筑的設計

5.1 裝配式鋼結構建筑

根據建筑物的功能和抗震能力，預制鋼結構可選擇以下結構系統：鋼結構、框架結構、大型結構的管道結構、移動橋梁結構、交錯桁架結構等。鋼結構的設計應簡單化、標準化和對稱，其垂直定位應在剛性和質量變化方面保持一致，以減少揮發性和質量變化，同時應考慮到溫度和降水的不利影響。所以裝配式鋼結構設計應該設置伸縮縫、抗震縫或者沉降縫來抵抗一些外界因素的影響。預制鋼結構的結構系統必須有明確的計算表和合理的傳輸路徑，而且在整個結構已經失去了承受荷載的能力時，應對鋼結構較為脆弱的部位采取有效的保護措施，加強鋼結構建筑的薄弱部位，以應對因某些結構或部分受損而造成的風力壓力和地震。鋼材和壓力鋼板相對較高的工業化水平減少了實地的工作量，節省了時間[4]。

5.2 對于鋼管樹結構應用的分析

鋼基礎結構主要由鋼管組成，其構件以標準化、模型化的鋼管為主，鋼底連接形成鋼基礎，然后在鋼管內專門施工澆筑混凝土。鋼底構件的生產和使用主要作為裝配樓的主要承重構件和抗側力構件，由于其獨特的技術優勢，在現代建筑中得到了廣泛的應用，提高了建筑的整體安全性和穩定性。除了上述的一些鋼梁結構有效應用之外，鋼管束結構的優勢越來越明顯，在實際施工中更多地被運用和操作，不僅如此，還嚴格按照現行標準的技術要求進行鋼管束施工，以保證鋼梁的結構優勢，從而保證總裝樓的整體安全與穩定?？偨Y以下幾點。

（1）標準層面必須密切監控相關操作，包括《建筑抗震設計規范》。如果預制鋼結構是高層建筑，建筑材料的使用必須符合在《高層民用建筑中建造鋼結構的技術規格》的具體要求。

（2）對于裝配式鋼結構質量的要求，國家主要以q235鋼為主且質量等級不能低于B級。不僅如此，對于現行國家標準《碳結構鋼》的具體要求也是需要滿足的。

（3）混凝土強度的要求。鋼管底部的混凝土加固層和控制的混凝土強度必須要超過C30，混凝土在澆筑期間必須要結合鋼管底部的混凝土剪力墻的具體要求使用，只有這樣才能保證水泥的質量，因為混凝土的質量得到保證，那么鋼管束結構整體的安全性和穩定性也得到保證。如果情況允許，整個預制建筑通常由鋼管混凝土厚度不到20cm的高密度混凝土組成，進行灌溉并最終由鋼絲束系統確保其安全和穩定，或者根據實際情況可以使用普通混凝土[5]。

5.3 裝配是鋼結構外圍護欄結構

在連接縫隙、連接材料或者連接寬度時，應將不同溫度、立方面積、墻體材料與結構層之間的流動性、外墻與標志物之間的相容性結合起來，從而保證墻體外部的彈性密封材料在正常使用時具有堅實的性能。同時，連接的設計也是外圍保護的一個重要因素，在有限的狀態下，必須避免對連接的損壞，如果單個連接節點發生故障，外部連接板是不應該掉落的，以確保連接節點有單獨的連接節點，要保證連接節點處的構造是合理的，受力是均勻明確的，還要保證連接節點處牢固可靠。同時，如果鋼結構和外圍欄采用的鋼體結構變形，此時最有效的解決措施就是采用柔性連接方式，保證節點施工有利于安裝且與外圍欄相關的鋼結構的持續時間也滿足設計時間的要求，并應避免外圍欄的板破碎、組件組裝和塑性變形[6]。

6 結束語

預制鋼結構為我國低碳經濟的發展和建筑部門的進步提供了良好的發展前景，各部在這方面也提供了許多政治保障。隨著我國的經濟發展和技術的提高，以及經濟全球化的不斷發展，我國更加注重對外交流，尤其是經濟和技術方面，這就使得我國已經逐漸形成了研究制造以及施工的一系列生產鏈，這為我國鋼結構的發展創造了有利的背景。不僅如此這對我國建筑施工方面的技術以及設計技術的影響也是非常大的，很大程度上促進了我國建筑業的發展。