淺析裝配式鋼結構關鍵技術

湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421002

引言

根據國家統計局最新數據，2019 年全國鋼材產量達到12億噸，鋼材出口量為6429 萬噸，且每年鋼材產量增量在20%以上，因此我國的鋼材主要是內需消耗，2018 年我國建筑業總產值達到23 萬億元，比2017 年增長了28.55%，建筑業占GDP 約為7%，基于此，建筑行業去鋼材產量庫存，鋼結構發展能夠助力鋼鐵去產能。而鋼結構又具有抗震性能好、施工速度快等特點，這更加速了裝配式鋼結構的快速發展。因此將來，裝配式鋼結構將成為我國建筑施工的主要方式之一，因此，研究裝配式鋼結構技術對提升我國建筑施工水平有現實意義。

1 裝配式鋼結構的優勢

1.1 主體構件尺寸小

鋼結構材料具有輕質高強的特點，裝配式鋼結構相比傳統混凝土結構，鋼結構構件尺寸小，墻體、柱等構件占用空間位置少，從而可以大幅度提高建筑物的使用面積，通過查閱相關資料表明鋼結構建筑墻柱豎向構件占用面積大約為10%，遠小于混凝土建筑墻柱構件占用面積。

1.2 低碳環保

傳統的混凝土建筑在建造過程中，現場大量的濕作業，模板、木材、混凝土等消耗很大，施工中常常會產出大量的建筑廢棄物，若沒有對廢棄物進行有效的處理，會對項目周圍的土體、水體、空氣等自然環境產生嚴重的污染，這也是傳統建造方式的一個痛點。從節能環境的視角來看，這種高耗能高污染的現狀急需改善，基于此而采用裝配式鋼結構施工技術，能夠有效降低污染物數量，從而滿足建設行業的節能減排、保護環境的要求。

1.3 工業化生產

鋼結構易于實現標準化、模數化、工業化生產，在流水線上生產效率更高更好，質量有保證。同時釆用智能化、信息化的流水線，避免了施工現場人為因素造成的質量隱患，從而使得質量得到有效控制。同時工廠化生產方式，將現場建筑工人轉變成裝配式鋼結構的產業工人，工人崗前培訓，執證上崗，既改善了工作環境，又降低了的勞動強度及安全隱患。

2 政府政策的支持

2.1 資金補貼

在建筑工業化發展道路上，各地政府相繼出臺了相關補貼政策。比如江蘇某地對獲得省級建筑產業現代化示范基地，給予每個示范基地50 萬元的政府資金補貼；河北統籌國土、規劃、住建等部門，將裝配式建筑園區和基地建設納入政府規劃，優先安排建設用地，同時對進行技術革新的鋼結構生產制造企業，符合國家規定條件的，可以享受15%的企業稅收減免。這些政府補貼的支持，進一步促進了鋼結構生產企業和鋼結構建設項目更好的發展。

2.2 容積率和建筑面積補貼

在容積率和建筑面積補貼方向，各地相繼出臺了相關政策。比如河北在《加快推進鋼結構建筑發展方案》中，凡是采用鋼結構建設的商品住宅項目，在辦理規劃報批手續時，只要建筑面積不超過規劃總建筑面積的3%時，其外墻預制部分建筑面積可不計；同時在2020 年12 月31 日前，對新開工建設的城鎮鋼結構商品住宅和農村自行建設的鋼結構住房項目，當地政府予以資金補貼，按100 元/平方米計算。發達地區上海市裝配整體式建筑政府補貼100 元/平方米，單個示范項目工地最高可以補貼1000 萬元，其他單個示范項目工地最高補貼600 萬元，并給予不超過3%的容積率獎勵。

3 裝配式鋼結構關鍵建造技術［1-3］

3.1 結構體系

歐美裝配式鋼結構體系經過三十多的產品更新換代發展，現在技術十分成熟，密肋型結構體系具有自重輕、造價低等優點，很受市場歡迎。國內近二十年來裝配式鋼結構發展迅速，在政府部門的積極推動下，越來越多的科研院所和建筑企業開始專注于鋼結構體系的研發，從傳統的鋼框架-支撐體系、鋼框架-剪力墻體系、鋼框架-核心筒體系到重大突破性技術成功用于實際工程，代表性的有：薄板鋼骨住宅體系、節點斜撐加強型鋼框架結構體系、新型分層的裝配式支撐鋼結構體系等。這些體系的出現，提升了鋼結構標準化和裝配化施工的特點，受到業內同行的一致好評。

3.2 圍護體系

裝配式鋼結構外掛墻板體系，主要起分隔室內與室外空間的建筑外圍護體系，功能上為保溫、隔熱、隔聲的作用，特別是在北方地區，建筑外墻的保溫性是建筑外墻的主要性能指標。目前新型墻體材料種類多更新速度快，代表性的材料主要有：蒸壓混凝土板材、混凝土空心砌塊、、水泥鋼網泡沫塑料夾芯板等。外墻保溫做法也比較多，常見的有外墻外保溫做法，其構造形式包括：裝飾面層、保溫層及基墻三個部分，具體構造做法有輕鋼龍骨干掛系統、薄抹灰外墻保溫系統、保溫裝飾一體板系統三種類型，隨著新材料新技術的出現，圍護體系系列產品更新速度較快。

3.3 樓板體系

國內鋼結構的樓板體系比較多，最具有代表的是以下三種，具體性能參數見表1。

通過上述性能參數的比較，三種類型的樓板體系各有特點，在實際工程中根據項目特點，施工企業施工技術水平擇優選擇最適合的方案。

3.4 智能建造技術

隨著大數據、云計算、物聯網等信息技術的發展，建筑工程領域技術更新很快，BIM 技術在國家大力推廣下，已經深入到裝配式鋼結構建筑建造的各階段。BIM 技術最大功能之一是提供可視化界面，眾所周知傳統的二維視圖已不能充分的表達出實際工程多樣性、復雜性的需求。借助BIM 模型的三維可視化設計，可以提高設計師、工程師對建筑的整體性認識，使建筑功能分區更加清晰化，空間布置更加合理化。其次，BIM 可以借助計算機平臺，實現虛擬建造整個施工過程，讓項目參與方更加直觀、準確的把握項目施工進度。

表1 樓板性能對比分析

4 結語

綜上所訴，裝配式鋼結構基于具有主體構件尺寸小、低碳環保、可工業化生產等自身優點，借力國家鋼材產量過剩去庫存的機會，趁著各地政府給予的優惠政策，包括資金補貼、容積率、建筑面積等的背景下。筆者對裝配式鋼結構關鍵技術展開了探究，針對結構體系、圍護體系、樓板體系、智能建造技術等進行了具體分析，通過各方案技術經濟性參數的比較，指出了未來我國裝配式鋼結構施工技術的方向發展。