摘要:装配式钢结构建筑体系以建筑产业为背景,结合生态、绿色理念进行实践和应用,确保建筑经济和生态建设更加合理。装配式钢结构建筑采用“一体化”的设计理念,减少了传统工程建筑的材料消耗,可以在生态的基础上提高建筑业的社会效益。因此,工作人员应全面了解绿色装配式建筑体系的内容,根据环境需要提高装配式钢结构的运行效率,可为推动我国建筑业的发展提供良好的推力。在此基础上,探讨了装配式钢结构建筑体系及其技术特点,为提高装配式钢结构建筑的施工效率和工程质量提供参考。
关键词:装配式建筑;钢结构;技术体系
引言
按照建筑材料的分类,装配式构件包括混凝土装配、木结构装配和钢结构装配三种类型。木结构装配式房屋历史最悠久。钢结构装配式建筑以其强度高、抗震性能强、施工方便、热工性能好等优点得到了广泛的应用。钢结构装配式建筑可分为重型钢结构建筑和轻型钢结构建筑。重型钢结构建筑的特点一般是跨度大、空间大、强度高、刚度大,如高层钢结构、设备钢结构、桥梁钢结构等;轻型钢结构主要是指普通建筑,如普通住宅、度假建筑等,具有拆卸方便、结构安全、设计寿命短等特点的临时建筑物等。
1 装配式钢结构建筑特点
装配式钢结构有许多优点。随着装配式钢结构建筑的推广,可促进新型建筑材料的研发;装配式钢结构建筑自重轻,强度高,可降低基础工程造价;装配式钢结构建筑的产业化程度很高,能够满足工业化、量产化的需要,促进生产力的发展;装配式钢结构建筑施工周期短,投资效益要提前发挥,资金回报率高加快建设进度,降低建设成本。装配式钢结构房屋具有强度高、延性好、抗震性能好等特点。预制构件主要由预制构件组成,采用现场安装的方法完成施工。最大的优势体现在:尽量节约资源,减少现场施工产生的垃圾和污染。
2? 装配式钢结构建筑结构体系介绍
2.1 钢管混凝土装配式建筑体系
该系统以钢管混凝土为基本受力构件,同时设置钢板、芯管、钢支撑等抗侧力构件。其围护结构主要由轻质混凝土砌块或新型轻质墙板组成。新型轻质墙板按结构形式分为嵌壁式、外挂式和嵌挂组合式。预埋墙板需要钢支撑,施工工艺复杂,限制了其应用和推广。常用的外墙板有轻质混凝土夹芯板、空间复合板、钢筋夹芯板、预埋复合板DK复合板、ALC板等。
系统采用拼装式楼板,避免了模板施工过程,实现了局部拼装。
与传统钢柱建筑和钢筋混凝土建筑相比,装配率在70%左右,力学性能、抗震性能和热工性能优良,具有节约钢材、降低造价、缩短工期的优点。然而,钢管混凝土装配式结构并没有实现主体结构体系、外部围护体系和内部管道设备体系的一体化。地板施工中的水电管道等设备大多需要铺设在现浇层内,需要进行研究和开发。
2.2 新型模块化钢结构
新型模块化钢结构建筑体系普遍应用于工业建筑,装配率达90%以上。目前,该系统主要有模块化可建模式和盒子建筑两种类型。模块化钢结构建筑体系的主体结构包括装配式主板和斜撑。装配式主板在工厂预制,空间受力体系由斜向支撑立柱组成。装配式主板由压型钢板复合板和支撑钢桁架组成。组装式主板预埋有空调、消防、水电等管线设备。该系统具有施工速度快、现场安装无垃圾等优点。同时,建筑的户型和门窗的位置可以随意改变。但该结构仍存在应力构件外露、隔声效果差等问题。盒子建筑是将传统建筑房间划分为功能区,由工厂提前预制模块的立柱、墙体、楼板、门窗等构件,然后将箱式模块运至现场进行整体吊装组装,组装程度高,建筑重量轻,工期短。盒子建筑在我国应用较少,目前尚处于研究阶段。对工厂的要求很高。由于箱形建筑构件尺寸较大,在运输、吊装、施工等方面存在困难,成本问题也是制约因素。
2.3 钢管混凝土组合异形柱结构
钢管混凝土组合异形柱建筑体系通过竖向构件相互连接,并按设计要求设置纵、横向加劲肋。因此,它能在异形柱之间形成有效的空间格构式整体结构,相互配合,具有很强的抗震能力。异形柱截面尺寸小,便于隐藏在墙内,房间布置灵活,可用于小高层工程。
2.4钢管束组合剪力墙结构
该体系由钢管剪力墙作为竖向受力构件,钢桁架作为楼层体系组成。在钢管束中浇筑混凝土,使钢管束与混凝土共同工作。同时,钢管可根据需要任意布置,解决了梁、柱在室内容易外露的问题。它的缺点是用钢多,施工工作量大。
2.5整体式空间钢网格盒式结构
空间钢网格盒式结构在高层建筑中应用广泛。竖向承重外墙和户墙采用空间钢板网架结构或钢框架-核心筒结构,建筑楼板采用水平钢网架楼板。两者连接后,结构形式形成三维应力结构。空间钢板网架结构或钢架-核心筒结构可根据建筑功能自由划分,房间布置更加灵活。
3? 装配式钢结构施工体系技术分类
装配式钢结构体系的技术要点是标准化设计、工厂化生产、装配式施工、集成化装饰、智能化应用和信息化管理。钢结构住宅施工技术按划分方法可分为结构支撑体系、外围防护体系和室内装饰体系三大体系。
3.1 结构支撑体系
钢结构住宅的结构体系可分为:钢框架体系、钢框架-混凝土剪力墙结构体系、钢框架-钢支撑结构体系、钢框架-核心筒体系等,随着技术的进步,将有更新的结构体系。钢框架体系和钢框架-混凝土剪力墙结构体系比较常见。钢框架结构平面布置灵活,可做成会议室、餐厅、办公室等。钢框架-混凝土剪力墙结构体系有效地结合了钢材强度高、重量轻、施工速度快、抗压强度高、耐火性能好、混凝土抗侧刚度大的特点。变形小,舒适性好,成本低,易推广。
3.2 内装体系
目前,室内装饰系统与结构系统的特点不分离,严重制约了钢结构装配业现代化产业化的发展;而装配楼设备与管道分离,并将水电管线埋入装饰层,同时进一步加强集成产品的研发和与钢结构的连接技术。
3.3外围护体系
根据结构形式,外围保护系统主要有砌块式、条板式和大板式。幕墙和PC挂板应用广泛,但成本高,只能用于高档工程。为了推广应用,必须加强外围护与保温装饰一体化产品的研发,加强外墙板与钢结构的连接技术。
4? 装配式钢结构体系应用的优势
4.1施工速度快,有效缩短工期
构件全部在工厂制造,现场组装,施工速度非常快;采用工厂生产的整体壁板,将外围护墙和内隔墙运至现场组装,既保证了质量,又缩短了工期。
4.2抗震性能好
钢结构建筑重量轻、延性好、塑性变形强、抗震性能好,特别适用于高烈度地区的幼儿园、学校、医院等重点设防建筑。
4.3建造质量好,施工精度高
钢结构构件由多个截面组成,易于制造,工业化程度高,加工程度高;现场组装采用螺栓或焊接连接,保证施工精度,为外围护墙及内隔墙的安装装饰提供方便。钢结构相关企业质量体系比较健全,钢结构建筑施工质量容易保证。该构件属于绿色建材,污染小,可回收利用。
结语
综上,钢结构在装配式建筑中的有效应用,具有诸多优势。装配式钢结构建筑的推广已呈大势所趋之势,从全国到地方各项鼓励装配式钢结构建筑推广的相关政策发布频率不减。进行钢结构装配式建筑体系设计和施工时,应基于建筑功能设计装配式钢结构构件,满足安全性、个性化,充分考虑实用性、经济性,鼓励装配式钢结构建筑发展的路径逐渐清晰,保障装配式钢结构建筑质量的标准不断完善。
参考文献
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