谈装配式钢结构的发展和设计问题

赵强 孙李涛 徐峰 王牧青 程赟

【摘要】本文论述了钢结构在国内外的发展现状，从设计规划和部件发展及装配过程三个方面分析了钢结构设计中遇到的问题。指出钢结构具有轻质、高强度、节能环保等优点，而且应用前景十分广阔。

【关键词】装配式钢结构；发展；设计问题

装配式结构是装配式混凝土结构的简称，由工厂生产的预制构件组成。该装配式建筑具有施工周期短、节能减排、经济效益好等优点。这是实现我国工业化的重要途径。钢结构具有重量轻、强度高的特点，适用于大跨度、高层建筑。由于其优越的性能，广泛应用于发达国家，装配式钢结构也是未来钢结构建设的主要趋势。

一、装配式钢结构概述

装配式钢结构主要是通过工厂化的形式生产各类结构构件，实现全生命周期的设计，包括生产、施工和安装等环节，具有节能环保的社会效益。装配式钢结构的优势非常明显。

（1）与传统的混凝土结构相比，钢结构具有重量轻、抗拉强度高、强度高的优点。而且由于其质量较轻，所以地震性能更好，例如，对于经常地震的日本，钢结构更大，所以抗震能力更强。此外，钢材质地均匀，韧性好，不易变形，承载力高。

（2）其可以切实提升生产效率，在预制墙板和钢构件的制造中，在施工现场进行安装，将设计人员和安装人员组织在一起，实现设计和安装的协调，确保整个工序衔接良好，提升生产效率。切实缩短设计周期。通过结构分析软件和工程建模软件的应用，在进行构件尺寸和内力设计中非常精确，而且便于调整。在构件制作环节中，将数控机床和三维模型有机结合，从而在设计后可以将构件直接投入生产，提升了建筑建设的进度。

（3）节能环保装配式建筑的特点是将工厂预制构件输送到施工现场，然后组装。由于其在工厂生产中的标准化生产，误差较小，不合格钢出现的可能性很小，全部被运到现场组装，所以废混凝土和钢也少，节约了更多的能源。而装配式建筑不会像传统建筑那样产生更大的灰尘，满足可持续发展的要求，保护环境。

（4）由于采用预制构件，降低了施工现场脚手架和混凝土的能耗，经济效益良好。此外，工期短，所需施工人员少，劳动强度低，劳动成本降低，竞争力提高，成本低，经济效益高。

二、当今我国装配式钢结构的存在的设计问题

（一）设计规范缺失

钢结构装配式从出现到现在时间不是很长，所以在有些设计规范领域不能够做到全面，到目前为止相关的施工技术和安全法规还没有建成，与国外的一些发达国家相比，我国的装配式建筑的发展还很落后，在一些建筑施工技术方面还不够先进，导致我国的钢结构建筑发展的很慢，不能够很有效地保障施工技术的稳定，也不能保证施工的质量，这就在一定程度上影响了施工的进度，降低了建筑企业的经济效益。

（二）部件发展落后

钢结构都是成套成套的施工技术，由于施工技术缺乏创新，在市场中对钢结构的需求还不足以对其进行产业化的生产。我国的产品存在很多的不足之处，不仅功能性单一，而且生产厂家的专业知识基础不够牢固，所以生产的产品质量还不能达到建筑所需的要求。在当今社会，钢结构建筑的施工技术具有零散而不系统的缺点，其技术的水平达不到要求且不够规范，因此需要科研团队结合先进技术对其进一步研究创新，进而推动钢结构建筑的发展。

（三）装配工艺问题

装配技术在很大程度上决定了结构的施工效率。对于Conxtech结构系统，梁和盖板都不是一个整体，选择是现浇建筑的盖板，所以装配单元只有两个单元梁和柱。这两部分由连接成员组装。由于结构体系各层的柱单元均为整体，钢结构的结构更快，效率更高。由空心梁支撑的钢框架的每一层的柱都不是一个整体。每一层柱子是一个装配单元，而横梁板是另一个装配单元，在工厂预制生产完成后，将其运到施工现场进行组装。每完成施工后的梁板结构可作为下一层施工的工作平台。该方法可大大降低高空作业，大大提高施工效率。

三、我国装配式钢结构未来的发展

虽然中国有大量的钢铁生产，但目前的钢结构住宅仍低于美国和日本等发达国家。因此，组装钢结构的发展可以扩大钢结构建筑的市场份额，并在促进中国相关产业和其他相关产业的发展中发挥作用。20世纪后期，中国开始鼓励使用钢材促进建筑工业化的发展。建设部也开始采取措施促进钢结构建筑的发展，比如组织一个钢结构房屋的车间。中国代表性的钢结构示范项目是华北、远达、宝光集团。特别是在360h建设的30层高的酒店，充分展示了建设产业化的优势，也是我国钢结构组装发展的一个里程碑。然而，大多数建筑都是具有较低层的钢结构，而中國高层建筑钢结构的主体结构是支撑钢框架结构的空心梁。因此，我国装配式钢结构还是需要不断的发展。

四、结语

钢结构由于其优越的性能，是目前工业生产中最适合的结构体系，具有良好的发展前景。我国目前的装配式钢结构发展较发达国家来说仍有很大的发展空间。虽然低水平装配式钢结构的发展已经形成了产业链，但可以应用于高水平装配式钢结构的系统较少，需要进一步的研究和开发。

参考文献

[1]郝际平，孙晓岭，薛强，樊春雷.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].工程力学，2017，34（01）：1～13.

[2]陈曦.装配式钢结构住宅体系的发展与应用[J].住宅与房地产，2016（36）：20.

[3]曹杨，陈沸镔，龙也.装配式钢结构建筑的深化设计探讨[J].钢结构，2016，31（02）：72～76.

[4]卢俊凡，王佳，李玮蒙，郭嘉欣.装配式钢结构住宅体系的发展与应用[J].城市住宅，2014（08）：26～29.