裝配式鋼結(jié)構(gòu)的幾點介紹

李晨夢 劉興旺 郭丙釗

【摘?要】裝配式鋼結(jié)構(gòu)是一種新興產(chǎn)業(yè)，由于其輕、快、好、省等優(yōu)勢在越來越多的建筑工程中發(fā)揮了其高質(zhì)量、高收益、低成本的優(yōu)勢。不僅如此，裝配式鋼結(jié)構(gòu)還具有抗震性能的等特點。本文針對裝配式鋼結(jié)構(gòu)的設計要求及優(yōu)勢展開分析，并通過對現(xiàn)代關(guān)鍵技術(shù)及鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進行分析，進一步闡明裝配式鋼結(jié)構(gòu)良好的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】裝配式鋼結(jié)構(gòu);優(yōu)勢;抗震性能;設計要求;關(guān)鍵技術(shù)

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)的設計要求

1.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)防火設計要求

裝配式鋼結(jié)構(gòu)防火的設計是建筑設計的重要要求。對于容易發(fā)生火災的危險建筑，要滿足以下的設計要求。1.首先要進行墻表面的防火，采用防火性能好的材料。2.墻體要采用防火性較強的石膏板從而加強防火的措施增強安全性。

1.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)防腐設計要求

裝配式鋼結(jié)構(gòu)的防腐設計主要是對表面的防腐設計，凡是外露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，除了需要防火保護范圍外的都需要嚴格進行防腐處理。首先應該除銹，將基層清洗徹底，除銹后必須在六個小時之內(nèi)進行防腐處理[1];其次清洗時要采用規(guī)定的清洗設備，要保證表面和角落都要清洗干凈，不得存有雜質(zhì);最后針對防腐薄弱的地方如角落、搭接、等地進行細致的檢查，保證底料噴涂到位。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)建筑而言裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系具有很多優(yōu)勢，因此被廣泛利用。下面將從兩個方面對其優(yōu)勢進行詳細介紹。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件小、自重輕

相對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來說，鋼結(jié)構(gòu)的自重非常輕。將自重輕的構(gòu)件應用于高層建筑，由于自身自重荷載小使抗震性能提高對于建筑安全有很好的幫助。除此之外鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件小，使得尺寸縮減從而使空間得到了釋放，增加了實際使用面積。

2.2節(jié)省時間、空間、成本

時間上的節(jié)省主要表現(xiàn)在施工工時的減少，裝配化的施工使現(xiàn)場的人力減少，從而節(jié)約了大量的時間;空間上的節(jié)省主要是因為具有較高比強度的鋼材使結(jié)構(gòu)面積減少，使實際使用的面積增加。研究顯示，同樣的建筑面積，裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系相比較其他建筑體系實際大概增加5%-8%;成本上的節(jié)省是由于裝配式鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工少，可以節(jié)約水、電，減少材料的使用。得益于鋼材可以回收利用的優(yōu)點，裝配式鋼結(jié)構(gòu)的的回收利用率非常高，符合綠色建筑的標準。

下表（表1）是裝配式鋼結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)各種性能的對比具體圖

3裝配式鋼結(jié)構(gòu)的抗震分析

3.1裝配式鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的抗震性能

現(xiàn)如今梁柱節(jié)點作為裝配式鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵的受力樞紐，可以說鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的連接強度將直接影響裝配式鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接方式主要是焊接連接，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的破壞方式主要分為焊縫開裂、脆性破壞等。研究發(fā)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點具有如下特性：裝配式鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點克服了施工繁瑣等方面的缺點，其節(jié)點銜接緊密為后期焊接工作以及建成后的結(jié)構(gòu)的抗震穩(wěn)定性提供了便利及優(yōu)勢。

3.2裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的抗震性能研究

裝配式鋼結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)體系，具體的抗震性能只是停留在實驗測試階段。經(jīng)過多為學者的研究總結(jié)出裝配式結(jié)構(gòu)具有較強的側(cè)向剛性，之所以這樣是因為裝配式鋼結(jié)構(gòu)采用的是大部分鋼結(jié)構(gòu)部件從工廠預制的方式，可以間接避免鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的焊接工作，減少施工工藝的同時提高了裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的整體性。由于裝配式鋼結(jié)構(gòu)是工廠批量生產(chǎn)的，相較于鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場制造其結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性較高，從而具有更高的抗震性能[2]。

4裝配式鋼結(jié)構(gòu)的應用

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，裝配式建筑已經(jīng)逐漸普及，現(xiàn)如今的現(xiàn)場施工多數(shù)會應用到裝配式結(jié)構(gòu)。作為裝配式建筑方式的推廣，裝配式鋼結(jié)構(gòu)充分吸收了裝配式建設的優(yōu)點，同時也從多方面或多或少的克服了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的缺點，因此裝配式鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)如今雖然沒有被廣泛應用但是其優(yōu)點顯著必將受到建筑行業(yè)的認可。

4.1裝配式結(jié)構(gòu)應用的關(guān)鍵技術(shù)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)作為鋼結(jié)構(gòu)的一種創(chuàng)新形式在傳統(tǒng)的鋼框架-支撐體系、鋼框架-剪力墻體系上進行創(chuàng)新發(fā)展，現(xiàn)出現(xiàn)多種代表性的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系如：節(jié)點斜撐加強型鋼框架結(jié)構(gòu)體系、新型分層裝配式支撐鋼結(jié)構(gòu)體系等。隨著信息化的發(fā)展，裝配式鋼結(jié)構(gòu)也逐漸融和智能建造技術(shù)?，F(xiàn)如今BIM是裝配式鋼結(jié)構(gòu)智能應用的一個主要平臺之一，BIM的應用實現(xiàn)了裝配式結(jié)構(gòu)的可視化大大提高了裝配式鋼結(jié)構(gòu)的施工效率。

4.2裝配式建筑應用的物質(zhì)基礎

在中國實行了改革開放后，整個中國社會的勞動生產(chǎn)力突飛猛進，其中增量明顯的便是近幾年在中國蓬勃發(fā)展的鋼鐵產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，1978年我國鋼鐵年產(chǎn)量為3000萬噸;到2004年，鋼鐵年產(chǎn)量將達到2億噸;2008年，中國鋼鐵年產(chǎn)量達到5億噸，逐漸成為世界鋼鐵大國之一。鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展不僅反映在一年一度的鋼鐵產(chǎn)量的增加，而且在使用各種各樣的鋼鐵產(chǎn)品，如冷彎薄壁部分;高頻焊接矩形部分和其他形式的大規(guī)模生產(chǎn)在中國發(fā)展，如組裝鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑。此外，國內(nèi)建材技術(shù)近年來也取得了很大的進步，各種類型的建筑材料可以投入生產(chǎn)，擴大市場的規(guī)模在一定程度上，對裝配式鋼結(jié)構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展奠定了強大的物質(zhì)基礎，具有重要的現(xiàn)實意義。

5結(jié)束語

本文分別從裝配式鋼結(jié)構(gòu)設計要求、裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢、裝配式鋼結(jié)構(gòu)的抗震分析以及裝配式鋼結(jié)構(gòu)的應用四個方面對裝配式鋼結(jié)構(gòu)進行的分析。首先對裝配式鋼結(jié)構(gòu)設計要求進行了分析，并分別從防火、防腐兩個方面對其進行設計，其次分析了裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢，然后對裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系進行了抗震性能分析，最后得出現(xiàn)代化技術(shù)的應用以及鋼鐵含量的巨增為裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展提供了強大的物質(zhì)基礎。由于其自身的優(yōu)勢加之關(guān)鍵技術(shù)的應用以及強大的物質(zhì)基礎，相信在未來我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)一定會得到迅猛的發(fā)展。

參考文獻：

[1]Chen，Y. Analysis on New Type of Wall Plate Assembled Steel Structure Residential System and Its Technical Points. 2018. 中國吉林長春.

[2]劉洋，et al.，柱承重式鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑抗震性能試驗研究. 天津大學學報（自然科學與工程技術(shù)版），2021. 54（02）：p. 122-132.

（作者單位：河北農(nóng)業(yè)大學）