绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用论文_刘树茂

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摘要:建筑产业化是指通过标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理来实现满足高效、绿色、环保、节能、安全等要求的建筑施工方法。装配式钢结构建筑是指按照建筑产业化的要求,采用统一标准的建筑部品规格将钢构件制作成房屋单元或部件,然后运至施工现场装配就位而生产的建筑。这种生产方式改变了采用传统钢筋混凝土结构、砌体结构等传统结构形式建筑砖、瓦、沙、石的现场湿作业,是建筑产业迈向现代化的重要标志。

关键词:钢结构;绿色装配;应用

1绿色装配式钢结构及产业

在供给侧结构性改革大背景下,去产能、去库存、去杠杆成为了社会热词。通过大力推广、发展钢结构建筑,既可化解钢铁产业过剩产能,也可推进建筑绿色化、工业化、信息化,实现传统产业转型升级。装配式钢结构建筑是指:标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用,支持标准化部品部件的钢结构建筑。发展装配式钢结构建筑是建造方式的重大变革,是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措,有利于节约资源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平,有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。

2国内外装配式钢结构建筑体系

2.1国外装配式钢结构建筑

国外的钢结构建筑产业化主要集中在低层装配式钢结构。澳大利亚冷弯薄壁轻钢结构体系应用广泛。该体系主要由博思格公司开发成功并制定相关企业标准,具有环保和施工速度快,抗震性能好等显著优点。

意大利BSAIS工业化建筑体系适用建造1层~8层钢结构住宅,具有造型新颖、结构受力合理、抗震性能好、施工速度快、居住办公舒适方便,在欧洲、非洲、中东等国家(地区)大量推广应用。瑞典是世界上建筑工业化最发达的国家,其轻钢结构建筑预制构件达到 95 %。

2.2国内装配式钢结构建筑

2.2.1以传统钢结构形式为基础,开发新型围护体系,改进型建筑体系

设计阶段摒弃“重结构、轻建筑、无内装”的错误概念,实行结构、围护和内装三大系统协同设计。以建筑功能为核心,主体以框架为单元展开,尽量统一柱网尺寸,户型设计及功能布局与抗侧力构件协同设置;以结构布置为基础,在满足建筑功能的前提下优化钢结构布置,满足工业化内装所提倡的大空间布置要求,同时严格控制造价,降低施工难度;以工业化围护和内装部品为支撑,通过内装设计隐藏室内的梁、柱、支撑,保证安全、耐久、防火、保温和隔声等性能要求。

2.2.2模块化、工厂化”新型建筑体系

模块化建筑体系可以做到现场无湿作业,全工厂化生产,较有代表性的体系包括拆装式活动房和模块化箱型房。其中,拆装式活动房以轻钢结构为骨架,彩钢夹芯板为围护材料,标准模数进行空间组合,主要构件采用螺栓连接,可方便快捷地进行组装和拆卸;箱型房以箱体为基本单元,主体框架由型钢或薄壁型钢构成,围护材料全部采用不燃材料,箱房室内外装修全部在工厂加工完成,不需要二次装修。工厂化钢结构建筑体系从结构、外墙、门窗,到内部装修、机电,工厂化预制率达到 90 %,颠覆了传统建筑模式。工厂化钢结构采用制造业质量管理体系,所有部品设计经过工厂试验验证后定型,部品生产经过品管流程检验后出厂,安装工序经过品管流程检验才允许进入下一道工序,确保竣工验收零缺陷。由于采用工厂化技术,使得生产、安装、物流人工效率提高6倍一10倍,材料浪费率接近零,总成本比传统建筑低20%-40%。

3装配式钢结构民用建筑的选型

3.1结构构件选型

结构构件(梁、柱、支撑)宜选用能高效利用截面刚度、代替焊接截面的各类高效率结构型钢(冷弯或热轧各类型钢),如:热轧H型钢、冷弯矩型钢管等。随着建筑钢结构产业的不断发展,各类结构型钢品种、规格也在不断丰富,例如:冷弯矩型钢管可供货规格已达到700x22mm ,若钢框架柱采用钢管混凝土柱,基本满足百米高层结构设计。

3.2围护结构体系

钢结构建筑从结构上比较容易解决完善,而与之相配套的墙体材料选材及构造还需因地制宜,开发研制轻质、坚固、节能、耐久且装配工艺简便、经济合理的围护墙体,并形成高度产业化的生产制造与现场安装体系。从国内外应用实践看,围护结构重点是外墙的研发是推广应用钢结构建筑特别是钢结构住宅的关键问题。内隔墙:应根据隔声、防火要求及综合造价等因素合理选用,内隔墙常用种类:蒸压加气混凝土条板、蒸压加气混凝土砌块、轻质混凝土条板、脱硫石膏条板、轻钢龙骨隔墙等。按使用习惯,居住类建筑易选用实体类墙体。

外围护墙:相比内隔墙,对外墙的耐久、隔声、防火、密闭性、保温等功能要求更高。严寒地区,由于单一墙体材料难以满足外墙的全部要求,如保温隔热、防水隔汽、隔声等性能要求,常常需要复合一些功能材料,以辅助提高外墙的整体性能。功能层根据用途不同,可以分为保温隔热层、防水层、隔汽层、空气屏障和隔声层等几种。通过研发,下列两种复合墙体应用于实际工程,具有创新性,收到良好的效果。

结束语

综上所述,我们有理由相信:在中国已经拥有了世界第一钢产量的今天,在这片深化改革开放的土地上,在党中央和各级政府相关利好政策的推动与鼓励下,在经历了各种钢结构工程实践锻炼的钢结构业内同仁的鼎力支持下,我国的钢结构住宅事业必将扮演重要的角色我们更有理由相信“天时、地利、人和”皆已具备,此刻即是钢结构住宅大力推广的黄金时期,此刻即是钢结构住宅加快发展的历史机遇,此刻即是钢结构行业期盼已久的春天。让我们共同努力,珍惜机遇,精诚合作,携手前行,一起拥抱钢结构的春天。

参考文献

[1]刘泽龙.装配式斜支撑节点钢框架弹塑性动力时程分析[D].湖南大学,2015.

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[3]席位.钢结构住宅预制墙板的开发与应用研究[D].吉林建筑大学,2015.

[4]梁栋,宋彪,沈重.装配式钢结构建筑研究及应用[J].建设科技,2016,Z1:79-81.

论文作者:刘树茂

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月上

论文发表时间:2017/6/8

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