鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的發(fā)展及技術(shù)體系特點

引言2020年一場突如其來的“新冠”疫情打亂了人們原本的正常生活，也將裝配式建筑這個新的建筑體系帶入了人們的視野，在全國人民的見證下，建筑單位在短短十日內(nèi)完成了火神山的建設(shè)、十八日之內(nèi)完成了雷神山的建設(shè)；2021年初，河北石家莊的疫情，裝配式集成房屋再一次發(fā)揮巨大的作用，僅僅幾日，3000套集成房屋拔地而起，凸顯了鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的巨大作用，同時也讓人們逐漸了解鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑。鋼結(jié)構(gòu)在居住類房屋建筑中的發(fā)展應(yīng)用，需要具有較高的技術(shù)水平，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土的建筑相比，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的工程造價相對較高，但因其在相同條件下占地面積較小，得房率高[1]，施工速度快，受環(huán)境因素影響較小等多重優(yōu)點而逐漸被接受。特別是國內(nèi)的一些大中型城市，因人口密度大[2]、土地稀缺等因素，多采用高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，這也是我國工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢[3]。同時建筑用鋼構(gòu)件、PC預(yù)制構(gòu)件等均由預(yù)制生產(chǎn)廠家在工廠內(nèi)完成下料、切割機焊接、澆筑、養(yǎng)護等，達到齡期后運送到施工現(xiàn)場進行安裝，為后續(xù)現(xiàn)場工作提供了極大的便利。該種建造方式不受季節(jié)的影響，全年均可正常施工，省去了現(xiàn)場養(yǎng)護的時間，無需按跳倉等工序，可實現(xiàn)連續(xù)施工，大大縮短了工期。并且就建筑的功能性而言，因鋼結(jié)構(gòu)裝配式具有重量輕、強度高、抗震性能好、易于加工等特點，也更易于被開發(fā)者采用。1、鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國1996年開始成為全球鋼材生產(chǎn)量第一的國家，此后鋼材產(chǎn)量更是不斷增加，然而用鋼量卻很有限，導(dǎo)致產(chǎn)能嚴重過剩。國內(nèi)當時采用較為傳統(tǒng)的建造方式，建筑中含鋼量只是總鋼材量的4%，但當時發(fā)達國家總的用鋼量為30%，而國內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)也僅占鋼材總量的5%，遠低于其他發(fā)達國家。因此，國家出臺多項利好政策鼓勵鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，消耗過剩鋼材產(chǎn)能。2016年國務(wù)院總理李克強在政府工作報告中提出了要大力推廣綠色建筑和綠色建筑材料，積極倡導(dǎo)推進裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑，同時要提高裝配式領(lǐng)域的規(guī)范等[4]。這是國家首次在政府層面提出發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑的工作報告，隨后幾年，越來越多的省市、自治區(qū)頒布相關(guān)政策，鼓勵建筑單位應(yīng)用裝配式建造的方式開展建設(shè)工作。2020年河北、浙江、四川、山西、云南等多個省市陸續(xù)出臺關(guān)于推動鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑發(fā)展的政策，其中河北省政策指出要開展為期3年的建設(shè)試點，建設(shè)不少于5萬平方米的鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑，建設(shè)中要著重提高建筑的品質(zhì)，大力開展應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)裝配式的部品部件和節(jié)點技術(shù)[5]。

1.2國外發(fā)展現(xiàn)狀20世紀70年代，裝配式建筑形式開始應(yīng)用于美國。1976年，美國國會通過了《國家工業(yè)住宅建設(shè)和安全法案》。同年，國會制定了一套更為嚴格的規(guī)范，目前也在應(yīng)用。如今美國的裝配式建筑不僅注重住宅的品質(zhì)，在性能方面也做出了很多關(guān)注。德國的裝配式房屋建筑體系，主要應(yīng)用剪力墻、混凝土、組合板等，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的強度和耐久性能，并且德國是目前推進低能耗建筑速度最快的國家，走在了大部分國家的前列。英國正大力推進裝配式建筑的發(fā)展。政府指出要努力提升施工現(xiàn)場的發(fā)展，減低生產(chǎn)成本，提升裝配率，節(jié)省現(xiàn)場施工時間，提高建筑品質(zhì)及安全性能，最后增加產(chǎn)出利潤率10%；通過新產(chǎn)品開發(fā)，強化組織和工業(yè)生產(chǎn)。1968年，日本提出了預(yù)制房屋的概念。1990年，日本引進了中高層住宅生產(chǎn)體系，采用構(gòu)件化、工業(yè)化的生產(chǎn)模式，生產(chǎn)效率高，住宅內(nèi)部結(jié)構(gòu)多變，適應(yīng)了居民的各種不同需求。在推進規(guī)模和工業(yè)化結(jié)構(gòu)調(diào)整的過程中，住宅產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了從標準化、多元化、工業(yè)化到集約化、信息化的不斷演進和完善過程。新加坡的裝配式建筑推廣速度較快、范圍廣，住房政策和裝配式住房發(fā)展理念被多數(shù)國家認同。2、鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑體系的技術(shù)特點

唐山啟新C01三棟高層鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅項目，采用金隅特色高層鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑體系，解決傳統(tǒng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)滲漏、防腐、保溫冷橋、露梁露柱及設(shè)備安裝式結(jié)構(gòu)破壞等常見問題，是金隅智造房屋極具代表性的樣板工程。2019年，憑借領(lǐng)先的技術(shù)和優(yōu)異的工程質(zhì)量，項目榮膺“十三五國家重點研發(fā)計劃綠色建筑及建筑工業(yè)化重點專項示范工程”和河北省裝配式建筑示范工程。

該項目基于高層鋼結(jié)構(gòu)裝配式的建設(shè)形成了多套施工技術(shù)體系，方便施工的同時，大大的縮短了建設(shè)周期，并能保障施工質(zhì)量，所采用技術(shù)均獲得了良好的施工效果，并收獲了一致好評。

2.1支撐體系技術(shù)2.1.1鋼桁架樓承板倒掛式支撐技術(shù)可重復(fù)利用鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅桁架樓承板倒掛式支撐系統(tǒng)（如圖所示），該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，能滿足大開間、靈活分割的要求，施工簡單，實現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅工程的多層同時施工，大大縮短了工期[6]。倒掛式支撐系統(tǒng)2.1.2PC疊合樓板支撐三腳架該三腳架式獨立支撐施工技術(shù)，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在一定范圍內(nèi)高度可調(diào)節(jié)，適用于各種建筑工程疊合樓板支撐。PC疊合樓板支撐三腳架模型如圖所示。PC疊合樓板支撐三腳架模型2.1.3可拆卸空調(diào)板支撐支架可拆卸空調(diào)板支撐支架，將支架固定在鋼結(jié)構(gòu)的型鋼鋼梁上，無需在地面搭建腳手架即可實現(xiàn)多層樓板同時施工，進而大大縮短施工工期。該支架利用螺栓頂住鋼梁的上下翼緣之間，無需在鋼梁上打孔、焊接。

2.2鋼梁預(yù)制栓釘技術(shù)鋼結(jié)構(gòu)工程中，栓釘屬于一種高強度剛度連接的緊固件，用于各種鋼結(jié)構(gòu)工程中，在不同連接件中起剛性組合連接作用（如圖所示）。栓釘用在鋼結(jié)構(gòu)表面用來連接表面的混凝土層，起到增大連接面積，增加接觸面抗剪強度，使鋼梁與混凝土表層牢固結(jié)合、共同受力等作用。通過合理設(shè)計改變栓釘焊接方式，工廠焊接既能保證焊接精度，同時不影響模板鋪設(shè)，提高施工質(zhì)量，節(jié)省人力物力縮短施工工期。鋼梁預(yù)制栓釘2.3預(yù)制鋼管柱成套技術(shù)采用鋼管柱工廠預(yù)灌注混凝土的方法解決了小截面方管柱不安全、質(zhì)量不穩(wěn)定、工期較長等問題（如圖所示）。每層可有效節(jié)約工期1.5天，顯著提升了施工效率及施工質(zhì)量。采用鋼管柱工廠預(yù)制灌漿通過鋼柱內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)，對預(yù)制鋼管混凝土柱進行現(xiàn)場對接安裝，并進行灌注高強灌漿料補強。與傳統(tǒng)施工方式造成鋼管柱灌漿不密實的弊病相比，該技術(shù)提高整體施工質(zhì)量；能夠降低施工過程造成的噪音、揚塵等不良影響；受氣候條件制約小，節(jié)約項目冬施成本費用。

2.4鋼管混凝土柱防火節(jié)點處理技術(shù)鋼管混凝土柱的防火處理組合方案：厚型防火涂料+加氣混凝土防火板，加氣混凝土防火板能夠有效解決反水、潮濕問題；厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保溫隔熱性能好，耐火、耐候、防腐性能優(yōu)異，粘結(jié)牢，附著力強，直接噴涂和抹涂施工，施工方便快捷，干燥固化快。3、鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑體系的優(yōu)勢

唐山啟新C01三棟高層鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅項目，其鋼結(jié)構(gòu)裝配式有以下四方面的優(yōu)勢，一是質(zhì)量可控：工廠標準化生產(chǎn)，尺寸精確到毫米，現(xiàn)場裝配化施工，隱蔽工程少，質(zhì)量透明；二是工期可控：現(xiàn)場用工量減少，工期可縮短；三是施工受天氣和氣候影響??；四是成本可控：工程量計算精確，工程變更少、簽證少，成本易于控制。結(jié)語

目前高層鋼結(jié)構(gòu)