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摘要:装配式钢结构也被称为集成钢结构,是一种由多个模块组成并集绿色规划设计、绿色建筑材料、绿色现场施工等于一体的新型结构体系。其施工过程是先在工厂中对不同模块构件进行标准化加工制作,然后将各个制作完成的模块统一运送到施工现场,最后利用高强螺栓将不同的模块进行快速拼接装配,形成一个整体结构。我国装配式钢结构相较于欧洲起步较晚,但在国家政策的支持下得到了迅速的发展。目前,装配式钢结构在我国建筑中已经占据了重要位置。使用钢结构不仅有利于节能减排,还能促进我国建筑行业的可持续发展。
关键词:装配式钢结构;钢结构;具体应用
引言
人类消耗资源的速度加快,建立资源节约型、环境友好型社会是未来发展的大趋势。作为传统的资源高消耗型的建筑行业,更是急切地需要探索出一种新的生产和发展方式。在这个过程中,装配式建筑走入人们的视野。装配式建筑指把传统建造方式中的大量需要在工地进行的工作,预先在工厂中完成,加工建造房屋需要的楼板、楼梯和阳台等配件,将这些配件运送到施工现场,通过可靠的方式进行连接,快速完成施工。
1装配式建筑和钢结构建筑概述
装配式建筑是现代化工业生产方式的代表。装配式建筑可以理解为用搭积木的形式建房。其主要构件都是在加工厂完成,完成后送到现场进行组装。装配式建筑主要有三种类型,分别是混凝土结构、钢结构、现代木结构。钢结构建筑是用钢材料所组成的建筑,有非常大的优势。和传统的混凝土相比,钢结构产生的垃圾比较少,特别是减少了建筑垃圾的产生。除此之外,它的优势就是工期比较短,可以尽快完成作业。钢结构建筑最大的优点就是工业化程度非常高,因此有较高的工程质量。而且现场湿作业非常少,方便那些冬季混凝土施工不便的地区。钢结构建筑产生的污染较少。与传统方式相比,钢结构建筑所产生的污染会小很多。当钢结构建筑完工后,拆除和迁移工作是非常容易的,这些钢材料还可以继续使用,减少了资源的浪费。钢结构建筑还有一个特点就是自重轻,能提高建筑物的净高,使之拥有一个更为开放的空间。
2钢结构在装配式建筑中的应用优势
2.1 拥有良好的综合效益
在装配式钢结构建筑中,来自加工厂的预制品部件是主要的建筑材料。这些预制品部件主要是由工厂规模化生产的,非常方便,生产效率和效益非常高。应用这些材料,降低了材料的费用,也减少了建筑垃圾。而且现场施工经常应用互联网技术、数控加工等技术,工作难度和人工费用也会相应减少。因此,装配式钢结构建筑具有非常良好的生态效益。
2.2抗震能力强,重量轻
钢结构装配式建筑的主要施工材料是较轻的材料。例如在建筑承重墙方面,选用的材料是经过复杂的材料力学计算,既满足承重要求,又能使自重尽可能低的薄壁钢管和高强度角钢。正是由于使用了自重轻、高强度、塑性和韧性好的材料,才能使房屋在地震中保持稳
2.3符合可持续发展的理念
相较于传统的钢筋混凝土,装配式钢结构更符合现在的可持续发展理念。这种结构不会破坏生态环境,而且这些材料是可以循环再利用的,能进行快速的拆迁和改建,充分显示出这个结构的绿色和环保性。在施工的时候,装配式钢结构是工厂加工之后在现场进行拼装,减少了能源的消耗,也防止产生较大的噪声,符合我国的可持续发展理念
3装配式钢结构的应用特征
近年来,装配式钢结构在我国得到了广泛的应用。从应用过程中可得到装配式钢结构的3个基本应用特征:(1)建设周期短。在现代化工程设计软件和高精度的数控机床的计算和控制下,构件设计更加合理,施工更加科学,在保证精确度的前提下可有效缩短工期。(2)工业化程度加深。
装配式钢结构的构件是预先在工厂中制造,然后运往现场进行组装,使得各个流程衔接紧密,大大提高了工程建设的工业化程度。(3)效益明显。一方面,极大地缩减了建设施工的材料,并在保证施工周期的同时,实现成本的合理控制;另一方面,装配式钢结构具有较高的刚度和抗压性能,可在提升工程质量的同时,保障工程的耐久性。
4具体应用
4.1钢结构工程
本工程主要构件为钢柱、钢梁、钢梯、构造柱等,安装顺序:钢柱→钢梁(先主后次)→支撑构造柱,形成稳的单元体系后,向后面轴线推进。每节柱的安装高度为3层楼层高度为宜。每节柱安装三层钢梁,同一流水段内的钢柱随机安装,主次钢梁按照从低到高的安装,同节柱的钢梁安装至二层后开始焊接,同号楼在二个施工段内流水作业。钢柱、钢梁、钢梯等主要构件临时固定后,立即进行校正,并永久性固定,固定有高强螺栓连接和焊接,根据工程特点,遵循先焊接梁柱接头再焊接钢柱对接接头的原则,尽可能减少因焊接引起的钢柱垂直度偏差。
4.2连接节点力学性能
在梁柱连接节点方面,为实现快速化和绿色化施工,全螺栓常被用于连接装配式钢结构的梁柱节点,其与传统的焊接相比具备更佳的延性。研究成果显示装配式斜支撑节点钢框架具备较佳的延性和水平荷载抵抗能力。提出了一种全新的装配式钢结构连接节点,并采用有限元与试验相结合的方法对其极限承载能力和抗弯刚度进行分析,结果表明该节点的转动刚度较大,极限承载能力高。采用有限元与试验相结合的方法分析了螺栓孔径大小等参数对Z字形装配式钢结构连接节点抗震性能的影响。钢管柱间通常通过法兰试件来进行连接,法兰试件的受力性能直接关系到连接可靠性,是学者们研究的热点。多种组合变形条件下法兰连接试件的受力特性,获得了法兰厚度、螺栓边缘距离等参数对试件力学性能的影响规律,在此基础上提出了屈服承载力的计算公式。
4.3砌筑工程
±0.000(-0.300)以下墙体均采用MU20混凝土普通砖,用Mb10水泥砂浆砌筑。±0.000以上住宅部分外墙为轻质蒸压砂加气混凝土条板,分户墙及商业部分所有墙体,均采用200厚轻质蒸压砂加气混凝土砌块,强度等级A5.0,干密度级别为B06,用M7.5专用砂浆砌筑。住宅套内隔墙采用120厚水泥基复合夹芯墙板,均为干法施工。砌筑工程自下而上进行,砌筑前准备好过梁、墙拉筋及预埋件、木砖等,砌筑前在钢柱上划出皮数,确保洞口标高正确。在砌筑施工中主要应用了砂加气混凝土砌块施工、砂加气混凝土条板安装以及水泥基复合夹芯墙板安装技术,施工过程中要加强对特殊部位木砖(固定块)预埋处理。各种材料采用施工电梯垂直运输,楼上水平运输采用架子车,材料运输前合理布置好运输路线以及堆放位置,避免材料二次运输,保护成品。
结束语
装配式钢结构住宅具有重量轻、强度高、抗震性能好、使用空间灵活可变以及绿色环保等优点,是未来住宅建筑产业化的发展方向。装配式住宅钢结构体系应按照不同的层数和高度合理采用适合的体系,为了满足住宅建筑使用功能和美观的要求,新型构件、新型节点、新型结构体系也将不断涌现和改进。装配式钢结构住宅的进一步推广和应用,亟待从围护体系及配套技术、钢结构的防腐防火技术、标准化模数体系等方面入手,解决装配式钢结构建筑中存在的一系列关键问题。
参考文献
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