我国装配式钢结构住宅体系的现状

2017-04-06

福建质量管理 2017年16期

(西安工业大学建筑工程学院陕西西安 710000)

我国装配式钢结构住宅体系的现状

邹超

(西安工业大学建筑工程学院陕西西安 710000)

新世纪以来，随着国家经济的快速发展，人均生活水平的显著提升，人们对于居住环境和住房条件的要求也随之提高。如今，传统的钢筋混凝土结构住宅形式已经逐步满足不了人们的需求，为了解决这一矛盾，装配式钢结构住宅体系逐步进入国内市场，总体走向从成熟。装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点，适应工业化发展需求，且抗震性能优越、施工周期短、钢材可回收等显著特点。本文主要阐述了我国装配式钢结构住宅体系的现状及发展前景。

装配式；钢结构住宅体系；发展与应用

一、钢结构住宅体系概念及特点

(一)钢结构住宅体系概述。我国钢结构住宅起步较晚，大规模研究开发、设计制造、施工安装结构住宅还是最近几年发展起来的，观望着多，需求量少，实施者少。近年来，随着全球经济的迅速发展，钢结构住宅体系在发达国家和地区得到了深入发展，并逐步走向成熟。国外钢结构住宅的快速发展，这对国内钢结构住宅的发展和应用有很大的借鉴作用。通常所说的钢结构住宅是指以钢结构住宅为最终产品，通过社会化大生产，将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。

(二)钢结构住宅体系的特点。与传统的钢筋混凝土住宅相比，装配式钢结构具有以下特点：

(1)空间布置灵活、工业化程度高，符合产业化要求。钢结构住宅所有结构构件均可采用工业化生产方式，实现技术集成化，拆装方便，适宜大批量生产，这改变了传统的住宅建造方式，促进了住宅产业从粗放型到集约型的转变，提高了房屋住宅的技术水平，同时促进了生产力的发展。

(2)施工周期短、产品质量高。由于钢结构住宅体系具有工厂预制，现场拼装，现场作业量小等特点，因此施工周期可以大大缩短，现场资源消耗和各项现场费用都相应减少。与钢筋混凝土结构相比，装配式结构能够缩短建造周期，提前发挥投资效益，加快了资金周转，降低建设成本。

(3)自重轻、承载力高、抗震性能好。装配式钢结构住宅的主要承重构件采用新型建筑材料薄壁钢管和轻型热压型钢，有效的减少了房屋自重。同时，围护结构均采用轻质材料，质量是传统钢筋混凝土住宅的1/2左右。由于钢材是弹性变形材料，因此能大大提高住宅的安全可靠性。钢结构强度高、延性好、自重轻，可以大大改善结构的受力性能，尤其是抗震性能。

(4)绿色、环保、节能满足可持续发展。装配钢结构住宅工厂加工生产、现场装配，降低能耗的同时，减少施工中产生的噪音和扬尘。此外，钢材可以回收再利用，建造和拆除时对环境污染小，属于绿色环保建筑体系。

(5)经济效益高。钢结构住宅结构自重轻、构件截面小、节省能耗，这就大大降低了施工难度和节约了人工费用。因此，从长远可考虑，我国装配式钢结构在不久的将来将会取得更显著的经济效益。

二、国内主要钢结构住宅结构、围护体系的形式

钢结构住宅结构体系

目前国内能够设计并已经实际应用的装配式钢结构住宅主体结构体系主要有四种：钢管束柱组合结构、钢框架-支撑结构、钢框架-剪力墙结构。

(一)钢管束柱组合结构。钢管束柱由高频焊接而成的空腔组成，内灌自密实混凝土，可以根据结构中不同的位置而设计成L型、T字形、一字形、工字型、十字形等，样式灵活。其结构作用原理与混凝土剪力墙结构相似，由钢管束柱体系代替传统的混凝土剪力墙。该结构体系解决了钢结构住宅中的“露柱”问题，提高了得房率；由于是剪力墙结构，建筑平面布置灵活；用钢量省，基础造价较低。

(二)钢框架-支撑结构。方钢管混凝土框架-H型钢梁-支撑结构。这种结构是目前应用最多的结构类型。方钢管混凝土框架-H型钢梁-支撑结构的优点是：有成熟的设计规范可依；不需要增配专业的生产设备和生产人员，普通的钢结构厂即可加工制作。缺点是：用钢量相对较大；“露梁露柱”，户型的设计受柱子的布置限制，建筑使用效果不佳；现场焊接工作量大，质量不易保证。

(三)钢框架-剪力墙结构。这种结构体系，利用混凝土剪力墙作为结构的抗侧力构件，大大提高了结构的抗侧刚度，解决了框架-支撑结构中支撑构件很难布置的问题，并且降低了用钢量。在国内已经实施的项目中，采用的钢框架-剪力墙结构主要有两种：钢管混凝土框架-混凝土剪力墙结构，方钢管混凝土组合异形柱-混凝土剪力墙结构。

三、装配式钢结构住宅发展阻力

(一)市场接受度低。钢结构住宅的发展面临的首要问题是现阶段社会对这种新的住宅体系还存有疑问。毋庸讳言，钢结构住宅在防火、梁柱节点做法、楼板形式、配套墙体材料、经济性上尚有许多不完善的地方。中国消费者由于长期居住在砖混或钢筋混凝土结构的住宅中，习惯将混凝土住宅的优势与钢结构住宅的劣势作比较。强大的惯性力量的转变不是一朝一夕的事情，这需要一个逐步接受的过程。

(二)标准规范缺乏。预制装配式住宅的相关设计、施工标准规范欠缺，与之相关的施工工艺、工法和安全规程也还未建立，甚至在某些方面和国内现行的建筑技术标准、规范在很多地方还不兼容，使得设计、审批、验收无标准可依。这对工业化住宅的大规模推广是一个障碍。

(三)工程造价偏高。造价偏高是阻碍钢结构住宅发展的关键因素，特别是与传统的钢筋混凝土结构住宅相比，钢结构造价明显较高。采用预制装配式的建造方式之后，构件作为工业产品进入施工单位，还增加了税收环节，在房价日益高涨的背景下消费者更难以接受。

四、装配式钢结构住宅未来发展建议

钢结构住宅设计有模块化、标准化、系列化的特点，可以达到工厂化和装配化的要求，并且抗震性能优越、工业化程度高、施工周期短、综合技术经济指标好。

(一)加强政府对预制装配式钢结构住宅产业化的推进作用。在推广预制装配式钢结构住宅的道路上，政府的引导作用不可忽视。国家有关部门应制定相应的激励和扶持政策，对已建成的示范工程应及时进行经验总结和宣传，使之成为今后的发展模式。此外，政府还应当投入一定的科研资金，鼓励科研单位开展轻钢结构住宅及相关技术的研究工作。加强政府在预制装配式钢结构住宅产业化进程中的作用，通过在政府主导项目中采用住宅产业化的建设，有助于推动住宅产业化生产产品为市场所接纳，也通过政府的示范效应，带动住宅产业化的发展。

(二)引入BIM技术。BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。BIM提供了一种交互式的预制装配式住宅虚拟设计平台，可针对每个预制构件，建立构件信息化系统。在构件制作、施工前对构件进行虚拟三维检讨，以期在制作和施工前发现存在的各种问题并予以解决。