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浅谈绿色装配式钢结构建筑体系的发展与应用

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：寇怀亮李宝杰毕旺亮

[导读] 摘要：随着我国经济的不断发展，钢结构在我国已经取得了突破性的发展，如何有效推进和研发绿色、高效的钢结构是目前研究的主要课题。

        山东科技大学山东青岛 266590
        摘要：随着我国经济的不断发展，钢结构在我国已经取得了突破性的发展，如何有效推进和研发绿色、高效的钢结构是目前研究的主要课题。装配式钢结构建筑由于具有绿色、环保和高效的特点，在建筑行业得到了广泛的应用。纵观我国的装配式钢结构的发展，已经从传统的建筑施工形式转化为现代化和集成化的方式。目前在建筑领域中，绿色装配式钢结构已经得到了广泛应用。
        关键词：钢结构；装配式；模块化；体系创新
        1 引言
        最近几十年，我国的建筑行业也发生了较大的变化，传统的建筑行业逐渐在向新型建筑模式过渡。在我国大力推行实施可持续、低污染的环境模式下，对于装配式绿色建筑的重视度也不断提高。钢结构是我国天然的装配式结构，和传统的钢筋混凝土结构相比具有较强的优势。由于装配式钢结构能能够适应建筑模块化和标准化、工厂化、信息化的发展要求，同时符合我国“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念。随着我国装配式钢结构的不断发展，其已经逐渐成为我国绿色环保建筑结构的重要组成部分。
        2 装配式钢结构的优点
        2.1 空间布置灵活
        虽然在结构形式方面钢结构与混凝土结构的差别不是很大，但是钢材的抗压强度与抗拉强度比较高，因此可以在一些跨度比较大的建筑当中进行应用，从而使得不同人群对于空间的多样需求得到充分的满足，而且这种结构的墙体为填充墙，所以就结构布置上来说，钢结构比混凝土结构更加灵活简单。
        2.2绿色环保、可持续发展
        在钢结构当中，绿色环保又是一个非常重要的特点。在钢结构建筑当中，其是通过各种构件经过拼接组装而连接起来的，所以拆建起来比较方便，并且能够对使用过的钢材进行回收利用，减少建筑垃圾的产生。此外，由于是采用装配式的方式来进行建造的，所以所需要的施工场地不会太大，在施工过程中产生的噪音也比较小，对施工现场周边的居民所产生的影响也比较小。总的来说，使用这种形式，能够使得建筑的绿色环保水平得到提升，从而与国家的可持续发展理念相适应。
        2.3自重轻、承载力高
        钢结构材料的特点是轻质高强，所以在建筑钢结构工程中，使用比较少的材料就能够承担其更大的荷载，相比于混凝土来说，如果要承担相应的荷载就需要混凝土截面增大，这样又会使得结构的自重变大。自重增大的话就会对结构基础产生不利的影响，而结构的自重减小所承担的荷载也会变小，这样的话对基础的要求也会降低，与此同时还能够降低基础工程的施工成本。
        2.4质量优良、抗震性能优越
        由于装配式钢结构是在工厂中进行加工生产的，在出厂的过程中会经过严格的质量检测，所以每一个构件的质量能够得到充分的保证。除此之外，由于钢材的塑性、强度较高，并且韧性也比较好，所以在抗震方面表现出很大的优势。
        3 装配式钢结构绿色节能建筑的应用现状及发展趋势
        我国实施绿色节能建筑的发展较晚，发展规模还不是很强，绿色节能技术在国际上的认可度不高。随着近些年来国家加大对绿色节能建筑的认识度的不断提高，以及出台了一系列相应的政策来加以扶持。
        装配式建筑是我国未来建筑的发展趋势。装配式建筑是我国建筑行业的主要发展趋势，由于在装配式中钢结构的应用不多，起步较晚，因此建筑行业需要紧跟绿色节能建筑的发展趋势，抓住机遇实现转型，也是我国建筑行业发展的主要趋势。积极借鉴国外的绿色建筑发展经验，大力发展装配式钢结构绿色节能建筑，同时还需要不断完善结构体系和技术标准来体现装配式钢结构的施工以及其应用优势。根据相关专家和学者的分析，不难看出，我国的钢结构具有较广的发展前景。

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        4 装配式钢结构建筑体系分析
        4.1“模块化、工厂化”新型建筑体系
        在装配式钢结构建筑体系之中，模块化的建筑体系的代表性很强，主要包括模块化箱型房与可活动性房。在这两种当中，采用的是薄壁型钢或者是轻钢结构，使用的围护材料也具有防火性能，使用起来比较方便，造价成本也比较低。
        工厂化钢结构建筑体系将传统的建筑模式摒弃，对制造业质量管理体系进行了利用，对每一个产品从设计到生产的每一道工序都进行了非常严格的审查，使得每一个产品都能够与标准相符，不仅将质量进行了提高，还使得建设成本效益大大提高。
        4.2“工业化住宅”建筑体系
        为了有效解决在住宅建筑中出现的梁柱问题，提出了“工业化住宅”建筑体系。工业化住宅建筑体系是由标准化和模数化的钢管组合在一起，其内部是由钢筋混凝土组合而成的钢管束组成，楼板是采用装配式钢筋架楼板。由于传统的钢结构体系造价较高，适应性不强，因此难以适应复杂的平面户型和梁柱裸露的现象，在这种背景下提出了箱型钢板剪力墙结构体系，由于这一体系的优势较为突出，能够有效解决传统钢结构体系出现的问题，且此种方式能够有效降低用钢量。
        5 绿色装配式钢结构建筑体系的应用与发展
        5.1 装配式钢结构体系+PC构件
        虽然装配式钢结构建筑体系具有很多优势，但是在实际的应用过程中也存在着一些问题。为了使得这些问题得到有效地解决，在施工过程中可以利用预制混凝土来将生产效率提高，使得生产质量得到充分的保证。并且预制混凝土具有环保型，可以将其在楼板、楼梯等构件中进行应用，作为钢结构的有利补充。
        5.2 围护墙体、构造做法的交叉应用
        在建筑物当中，墙体是重要的组成部分。在框架结构的施工过程中，维护墙体是最后部分，在近些年来得到了充分的发展，各个方面的功能都得到了一定的提高，使其具有较强的耐久性。但是墙体又各不相同，所以每一种墙体又具有不同的优点与缺点，所以要想使得这一问题得到良好的解决，就需要避免墙体的单一化。为了能够与发展要求相适应，可以将各种墙体的材料进行混合应用，从而使其融合在一起。
        5.3 装配式钢结构与BIM技术的深度结合
        1)施工图设计阶段及深化图设计阶段，装配式钢结构建筑当中，所有的建筑品与零件都可以依据工厂制造的需要，采用物理信息数字化的方式来进行表达，从而可以直接提供给制造厂。建立建筑信息模型，不仅能够达到碰撞检查的作用，还能够起到虚拟建造的效果，从而为现场施工的优化提供可视化依据；2)工厂制造阶段，在使用BIM技术的过程中，可以将建筑信息模型当中的相关信息直接输入到数控机床与智能机器人当中，从而实现数字化制造；3)现场安装阶段，可以利用信息化技术，对实际安装过程中存在的误差问题及时的向钢结构制造厂进行反馈，从而对后续构件的加工进行调整，将安装精度大大提升，从而达到精细化管理的目的。
        6 结语
        综上所述，装配式钢结构主要包括PC+装配式钢结构体系，通过在楼梯和楼板等处加入混凝土，能够有效解决钢结构的问题，同时还能够有效保护环境，符合我国可持续发展的要求。从当前来看，钢结构建筑的发展，可以一定程度上消化钢铁行业生产的钢铁产品，加快钢材去产能，因此要在现有基础上，加大力度提高其质量，使其更符合人们的要求。争取以其高质量，绿色节能环保，求得在市场中的更大发展。
        参考文献
        [1]李宇,吴鹏.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].工程技术:文摘版:149.
        [2]程江淮.基于绿色发展的装配式钢结构建筑体系研究[J].建筑安全,2018(1):24~26.
        [3]刘晓艳,张以庆.探讨预制装配式建筑结构体系与设计[J].住宅与房产,2016(6).
        [4]曹杨,陈沸镔,龙也.装配式钢结构建筑的深化设计探讨[J].钢结构,2016,02:72-76.