钢结构在装配式建筑中的应用研究

(整期优先)网络出版时间:2021-02-24
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钢结构在装配式建筑中的应用研究

马宗一 阮绍文

杭萧钢构股份有限公司 浙江 杭州 310000

摘要:根据中共十九大报告中提出的“新时代、新要求、新作为”指导方针,我国坚持“推进绿色发展”理念。而绿色建筑也是推进绿色发展的重要组成部分,普及绿色建筑的主要路径是发展装配式建筑。从长远的战略合作发展来看,钢结构在资源消耗、能源消耗及废弃物产量上,都能体现节能减排、绿色环保等特点,比现浇混凝土建筑存在明显优势。基于此,本文以钢结构装配式建筑的优势为研究背景,阐述了钢结构在装配式建筑中的实际应用,对推动钢结构在我国装配式建筑中的不断发展具有重大意义。

关键词:钢结构;装配式建筑;绿色发展

1前言

绿色建筑高度发展离不开高度“低碳化”的装配式建筑的发展,装配式建筑具有“标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用”等六个主要特征,能够实现环保节能的要求,装配式建筑采用的是预制品部件,可以大幅度节约资源降低垃圾和扬程的发生。积极研究装配式建筑技术,分析发现装配式建筑发展中存在问题,可以推动我国建筑行业的发展,提高我国全面实现现代化建筑、绿色建筑的可能性,研究出一套适合我国国情的装配式建筑技术体系,可以提高建筑技术成熟度。

2钢结构装配式建筑的优势分析

2.1布置灵活,建筑内容集成化较高

钢结构建筑在建筑空间上有很大的进步,空间布置相对合理,建筑实用面积较大,承重墙剪力墙结构相对砖混结构较少,对住户来说一种福音,住户可以根据自己的想法和喜好,对空间进行合理的分割装修,在装修过程中还可以将线路水管等融入墙壁之中,这样的装修做法并不会影响建筑结构的稳定性和安全性。

2.2自重较轻,抗震效果好

装配式钢结构从楼体、墙体和楼面选择的材料都是轻型建筑材料,建筑承重墙选择的是质量轻、截面受力均匀的薄壁钢管和车型热轧钢两种,从整体上减轻了建筑的自身重量,充分发挥建筑材料的特性,将建筑材料的高强度、高塑性、高延展性等特点融合到建筑之中,提升建筑的安全性、稳定性、抗震性、和抗变形性,最大程度的从建筑的基础造价、安装费、材料运输费等方面降低了建筑的实际成本。

2.3符合我国可持续发展理念

装配式建筑在选材、施工、以及后期的拆迁、维修等方面都能够体现节能减排的绿色理念,材料选择的预制成品部件,可直接安装,降低了材料现场安装的噪音,施工时减少了扬尘和建筑废弃物的产生,对环境的破坏和污染都比混凝土结构要小,而且装配式机构在进行拆迁和改建时,都相对比较简单和方便,造成的建筑垃圾还可以再回收利用,实现建筑材料的循环再生利用,实现建筑的可持续发展。

2.4质量较高,建筑时间短

装配式钢结构结的施工周期相对较短,通过结合互联网技术和数控机床技术,采用工厂预先设计的结构部件构件,将每个环节紧密结合,有效配合相互协调,加快施工进度,提高施工的精准度和施工效率。

2.5实现工业化及产业化

装配式钢结构建筑实现了将工业和建筑相结合产业体系,建筑使用的构建都是工厂加工,建筑使用,采用的也是集成化建筑技术,建筑业的发展融合了工业化和产业化发展。

2.6综合效益较高

装配式钢结构建筑选择的材料和施工过程,大大降低了建筑修建的成本和费用,工作难度也有所降低,人工费用相对减少,使整个建筑的成本降低,使用性能增加,提高了房屋建筑的性价比。

3钢结构在装配式建筑中的应用

3.1钢管束结构在装配式建筑中的应用

3.1.1钢管混凝土束结构的技术要求

(1)满足《钢结构设计标准》(GB50017)、《建筑抗震设计规范》(GB50011)的标准,高层钢结构建材满足《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99)的有关规定。(2)钢管束钢材牌号宜采用Q235钢、Q345钢,其质量等级应不低于B级,并应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700)和《低合金高强度结构钢》(GB/T1591)的规定。(3)钢管束内混凝土强度等级不应低于C30级。混凝土强度等级、力学性能和质量标准按照《混凝土结构设计规范》(GB50010)的有关规定执行;厚度小于200mm的钢管混凝土束剪力墙应采用自密实混凝土,厚度不小于200mm的钢管棍凝土柬剪力墙直采用自密实混凝土,也可采用普通混凝土。

3.1.2钢管束结构在装配式建筑的应用

钢管束结构主要由几个标准化、模数化的部件钢管,将其并排连接形成钢管束,并将钢管内部浇筑混凝土,从而构成钢管束构件,以此作为建筑物的主要承重构件和抗侧力构件。钢管束组合结构由于其独有技术优势,目前已被广泛应用在不同的建筑结构体系中。例如,在商用住宅结构中,杭萧钢构已将“钢管束组合结构住宅体系”成功申请国家专利。历经多年的技术耕耘和实践,见证了该技术可以进一步缩短钢结构住宅建筑的施工工期,节约成本,其主要是对房屋结构的安全性、抗震性有所提升,在节能环保方面也将体现了更多优势。如包头万郡大都城钢结构住宅项目,该项目共26栋住宅建筑,占地总面积高达415.13亩,项目的建成为钢管束结构在住宅建筑领域的发展起到推波助澜的作用。此外,钢管束结构在一些公共建筑领域也获得了较好应用。

据有关数据统计,现已建成(高度200m)以上的超高层钢结构建筑以超过千座,同时也表明钢结构公共建筑正朝向更广阔、重量更轻的方向发展。例如,于2016年建设完成的上海中心大厦项目,该结构主体采用框架剪力墙+钢管束结构,建筑总高度为632m,该项目堪称上海地界的地标式摩天大楼,项目的建成为我国钢结构装配式建筑在超高层建筑领域的发展迈进了一大步。

3.2钢筋桁架楼承板在装配式建中的应用

3.2.1钢筋桁架楼承板的选用

钢筋桁架楼承板的选用分为施工和使用两个阶段,在施工阶段,民用建筑中的单向简支或连续板的选用,除开自重外,施工活荷载标准值不应该大于1.5kN/m2,混凝土强度应符合GB50010中的相关要求和其他的相关标准,不低于C20级。

3.2.2钢筋桁架楼承板的设计要点

(1)使用阶段:对钢筋桁架楼承板的正截面承载力、楼板下部钢筋应力控制、支座裂缝控制、挠度等的计算应按照《混凝土设计规范》(GB50010-2002)及《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规范》(JGJ95-2003)的相关规定进行计算。(2)施工阶段:如果施工阶段设置的有临时支撑,设计时不需要进行计算,如果设置临时支撑时,就需要进行桁架杆件内力和模板挠度的计算。(3)装配式钢筋桁架楼承板在建筑施工中,可以有效的使建筑的钢筋绑扎数量降低,降低施工难度,缩短施工周期,提高施工是安全性,减少对环境的破坏,实现绿色施工和绿色建筑的理念。而且装配式钢筋桁架楼承板材料实用性强,方便拆卸,还可以重复使用,实现节能环保、可持续发展的要求。

4结语

钢结构在配式建筑的大量运用,不仅能实现建筑的节能减排和可持续发展的要求,还可以推动绿色建筑事业和建筑行业产业化的发展,钢结构的运用和配式建筑的兴起,对国家实现环境友好型、资源节约型是一项重要举措,是国家实现节能减排,实现绿色建筑的支点。

参考文献:

[1]郝际平,薛强,樊春雷.装配式钢结构建筑体系及低能耗技术探索研究与应用[J].中国建筑金属结构,2018(11):19-25.

[2]刘永珍.钢管束混凝土剪力墙在装配式建筑中的应用[J].山西建筑,2018,44(33):33-35.

[3]张翩翩.装配式住宅建筑在乡村发展中的探索[D].浙江大学,2018.