論裝配式鋼結構設計如何加強自身承載力防止墻體裂變

吳銘輝

【摘要】裝配式鋼結構具有高質量、高強度、高效能等優勢，目前在全世界范圍內得到廣泛應用。本文論述裝配式鋼結構的起源及在國內外建筑行業的應用。通過裝配式鋼結構技術應用難點的分析，提出了如何加強裝配式鋼結構加強自身承載力，防止墻體裂變的方法。

【關鍵詞】裝配式;鋼結構;承載力;墻體裂變

【中圖分類號】TU2

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）11-0074-02

1.裝配式鋼結構的起源與發展

裝配式鋼結構應用在建筑上主要源于歐美國家，并且在地震多發的日本得到深入的研究和開發。20世紀初期，美國針對工業化住宅建造及安全標準實行了一系列的法律規范化標準，從而提升了裝配式鋼結構的安全性、高質性，對裝配式鋼結構的發展起到了重要作用;在歐洲，工業化比較發達的德國也采用了高標準、高程序化、高質量的裝配式建筑體系，而法國從流水線式的工業化生產，到精巧的高質量美觀的設計，無不凸顯裝配式鋼結構建筑在建筑行業里越來越成為主流工藝。

在日本，地質條件不太好，地震災害發生頻繁。從20世紀90年代起就提出裝配式鋼結構工業化、系統化的生產，并建立起一系列高層住宅建筑設計生產體系化、工業化標準，推動了鋼結構標準化、規模化生產。每年日本的鋼結構住宅占70%左右，采用高強度鋼結構為主體，其生產的建筑結構經歷了7級以上的地震強震考驗。裝配式鋼結構建造模式，可以做到施工難度低、施工效率快，便于組裝拆卸，降低環境污染和施工成本。

2.裝配式鋼結構在我國的應用

裝配式鋼結構是我國目前建筑行業發展的主要建筑結構形式之一，隨著我國基礎設施建設和房地產開發建設的發展，裝配式鋼結構這一新技術，在我國建筑行業應用越來越廣泛。裝配式鋼結構對我國建筑行業規范化生產起到重要作用。從設計、生產到施工一體化，統籌發展，提高我國城市化建設的效率，加快我國城市化建設的步伐，完善裝配式建筑形式，推進裝配式鋼結構在我國的全面發展，塑造綠色環保、高效能的新型建筑產業結構。在技術上，我國積極推行《裝配式鋼結構建筑技術標準》，使得我國裝配式鋼結構更加標準化、規范化。

我國鋼結構的發展空間廣大，鋼結構應用范圍廣，從公共基礎設施建設、國家級場館建設，拓展到國際化大都市的建設、大型交通樞紐建設等方面，向更廣闊的方面發展。

3.裝配式鋼結構的技術難點

裝配式鋼結構在技術上的難點主要體現在三個方面：第一，設計難度大。第二，生產難度大。第三，施工技巧高。

3.1設計方面

裝配式剛結構設計復雜，涉及面廣。從初步的現場勘查到初步的設計、功能化分區，工藝標準應用，各個專家進行技術功能論證，再到修改設計、圖紙評定以及終極定圖。其中初步設計和功能分區很重要，涉及方面多。從自然地理地質情況，到設計施工標準的劃分，從水電等功能設施需一次性設計，之后通過專家論證，符合各方面標準化，在將圖紙工廠批量生產零部件，都是一體成型，所以設計勘察是重中之重。施工過程包括工廠生產都是按照最初評定的設計施工圖紙來進行。工廠按照圖紙生產、施工工人按照圖紙在現場進行吊裝等施工，因此，設計難度大，設計圖是重中之重。

例如：鳳凰國際傳媒中心工程，建筑高度是54m，建筑面積是6.5萬m2，用鋼量是7860t。是復雜的超高層連體結構。其主體采用鋼筋混凝土結構，外殼采用空間鋼結構體系。工程采用鋼筋混凝土梁板式筏形基礎。辦公樓為10層框架—剪力墻結構，地上最大輪廓為74.6m×26.3m的蠶豆形，外框架均為斜柱形，抗震防裂度8度。地上辦公室采用莫比烏斯環造型，分內外兩層，其設計獨特新穎，施工難度大，是裝配式鋼結構在我國得到發展的典型案例。

3.2生產難度大

怎樣讓設計施工一體化？零部件生產尤為重要。工廠按照設計要求制造模具，要求一次性成型，這就要求生產工藝精確度高，鋼筋鋼材生產質量是建筑中最重要的環節之一。鋼結構的厚度、強度、抗壓性能等要求精確度高，且要求一次成型。這就考驗工廠工作人員的技術能力，以及工廠先進化設備的應用程度，也直接促進工廠的轉型和提高。

例如：寧夏國際會議中心建設工程，采用框剪結構、框架支撐結構，建筑面積7.59萬m2，建筑高度41m，用鋼量5900t。在設計施工中存在難度大，異形鋼構件多樣等情況，從材料的切割、組對、鉆孔、焊接、拼裝等在生產制造過程中要求精確度高，運輸難度大，成品保護難度高是鋼構件生產過程中最大的難題。

3.3施工技巧高

在裝配式鋼結構施工過程中，安全生產是首要位置。這要求現場施工負責人、安全員、設計，以及施工工人完美的配合。一個節點需要兩至三人同時配合完成，如何在保證安全生產的前提下，按照操作規范，提高操作效率，這需要施工人員達到一定的熟練程度。施工過程中裝配式鋼結構需要吊車等大型機械化裝配配合，這對操作人員、安全員、施工負責人之間的配合度要求高。怎樣精確地吊裝，怎樣保證施工安全，怎樣提高生產效率，樓板連接，將板縫控制在最小范圍內，保證結構的平整度，這些都考驗著現場工作人員。

安全生產是各行各業在工作中的前提條件。如何準確高效地完成裝配式鋼結構施工，要在施工前進行工人作業培訓，模擬吊裝、實驗安裝是非常必要的，既能保障安全也能有效提高工作效率[1]。

4.綜合考慮承載力

在裝配式鋼結構中，外墻所占比例約為70%，其性能直接關乎裝配式鋼結構的推廣與發展。現今，裝配式鋼結構沒有大規模推廣的原因之一，就是因為與結構主體相配套的外墻技術研究滯后。因此，如何加強自身承載力，防止墻體裂變，在裝配式鋼結構建筑中尤為重要。

（1）處理好鋼筋在裝配式鋼結構剪力墻體內的錨固和預埋件的定位，并通過信息化技術進行表達。在定制整體墻模板的制作安裝過程中需要進行精密的測算和精確的施工。這是一個不斷調整達到最佳數值的過程。在鋼筋定位準確后，進行墻體模板的定位和加固，工作人員需要精準地進行測量和放線，在這個過程中進行局部或者整體的調整，混凝土的澆筑才能夠順利進行。

（2）解決裝配式鋼結構墻體的連接縫隙問題。先用鋼筋螺栓焊接錨固，以保證墻體的安全性，通過對預埋件的焊接達到固定墻體的作用。再在接縫處進行膠粘或者在接縫處鋪設鋼筋拼接網進行焊接，使得墻體更加穩固。要提前在預制板上預留可供現場澆灌混凝土的溝槽，以防止墻體后期拉伸強度大而開裂。

在施工過程中的大構件都是在工程預定生產，現場只留工人進行組裝，這大大降低了施工成本和工人的勞動力消耗，縮短了工期，預制構件在施工中不受氣候的影響，裝配式鋼結構施工過程中可多部門、多部件聯合協作，多樓層同時進行，大大提高了建筑效率。運用機械化程度高，鋼模板和構件的連接減少了工人的勞動力，也讓施工安全得到保障。鋼筋準確的定位，現場吊裝配合的合理性，保證了施工質量。

裝配式鋼結構的各個支撐點受力均勻，能夠加大承載力，降低墻體裂變等施工中產生的問題。在裝配式鋼結構設計和勘察初期將承載力充分地考慮在設計重點之中是非常必要的[2]。

5.結語

裝配式鋼結構便于大工業化生產，具有高效能、抗震能力強、生產效率高等特點。隨著我國鋼結構水平的不斷提高，裝配式鋼結構工藝在建筑行業的應用前景廣闊。目前我國大力倡導裝配式鋼結構的應用，裝配式鋼結構這一新技術在建筑行業正在逐步普及，向規模化、程式化方向發展。建筑是基礎行業，是關系國計民生的重要支柱型產業，加大裝配式鋼結構在建筑行業的應用，對于促進我國建筑行業的發展，具有重要的現實意義。

參考文獻

[1]鈕鵬，姜繼紅，梁棟，李健康，張莉莉.裝配式鋼結構設計與施工[J]. 2017（2）：36-95.

[2]沈祖炎，陳揚驥，陳以一.鋼結構基本原理[J].2005（3）：155-210.

（作者單位：泉州職業技術大學）