绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用

吴 军

（江阴职业技术学院，江苏 江阴 214400）

纵观我国建筑行业整体发展历程，装配式建筑是各个不同发展阶段特殊产物，具有时代性特点。与传统建筑结构不同，装配式建筑所采用的建筑形式主要以钢结构为主，该结构具有显著特点，如材料质地较轻、资源利用程度高以及现场施工装配化等，并且能够在某种程度上赋予生产过程循环化性质。在装配式建筑中，引入钢结构形式，不但能够实现对相关资源的有效保护，且有助于减轻对环境的重度污染。

从20 世纪80 年代至今，我国建筑行业发生了深刻变化，建筑模式逐渐由传统过渡为现代模式。且随着低碳经济和可持续发展理念的全面实施，建筑行业内装配式绿色建筑成为主要发展方向。2017 年初，国家相关部门在《促进建筑业持续健康发展》的声明中，对装配式建筑的重要性进行了有效明确。作为天然式的装配式结构，相较于传统钢筋混凝土结构，钢结构优势明显，且由于装配式钢结构能够快速与标准化、模块化、信息化以及工厂化等发展要求相适应，同时能够顺应现代“创新、绿色、开方、协调、共享”的发展理念，是推动国家建筑绿色环保与可持续发展的动力源泉。

1 绿色装配式钢结构建筑的特点

从结构组成来看，绿色装配式钢结构建筑体系的主体为钢结构材料，在科学技术水平全面提升的今天，建筑行业中钢结构的组件形式也有所改变，与传统建筑体系不同，绿色装配式钢结构有着极为显著的特点和优势，具体实践中主要表现在以下方面：（1）在建筑工程中，绿色装配式钢结构能够起到优化项目流程的作用，帮助施工人员分担繁琐工作，全面提升工程施工效率和施工质量；（2）绿色装配式钢结构在所选用材料稳定性普遍高于传统材料，有效应用绿色装配式钢结构，不但有助于建筑工程整体质量的有效提升，且在一定程度上使得施工现场的安全性得到强化；（3）与传统建筑结构相比，绿色装配式钢结构，极大地降低了结构自身重量，并且在施工成本方面消耗小，在建筑企业成本降低、质量改善、效益获取方面发挥着积极的作用；（4）在绿色环保方面，绿色装配式钢结构也更胜一筹，不但可实现对钢材科学化与合理化的应用，且直接影响资源利用效率。

2 基于生态理念背景下的绿色装配式钢结构建筑体系方案

2.1 新型装配式钢结构体系配置

新型装配式钢结构通过与传统建筑设计体系优势的有效融合，并在新型建筑体系配置中进行有效应用，引导建筑企业获取更多的经济效益。因此，需进一步加快传统设计理念中相关优势作用在新型绿色装配式钢结构体系配置中的有效融入，从而推动生态文明、生态效益理念在新型模型结构中的有效融合。一方面，相关工作人员应基于建筑施工实际情况，通过对新型内控制技术的有效引入，以整个设计理念为标准开展建筑工程具体实际活动。比如，对于体系配置根本要素的选定以建筑结构框架为基础，将生态配置理念融入其中，并以柱体或梁体网络配置为依据进行技术性的研究与分析，通过专业技术实现对结构抗侧力效果进行有效测评。另一方面，在实际构建过程中需与房屋构型进行有效结合从而完成配置，通过对综合式配置理念的有效应用，实现对结构的科学化协调与配置，通过与《装配式钢结构建筑标准》内容的深度整合，从而实现对体系配置精确度的有效提升。例如，在配置梁柱节点的过程中，可结合BIM 技术分析不同柱体侧面配置模型，同时测试高强度螺旋栓的固件功能。

2.2 “工业化住宅”体系配置

“工业化住宅”体系在具体实践过程中主要方向以钢框架结构的有效应用，合理配置建筑主体模型。例如，可结合现代可视化需求，配置具体的钢管组合，保证所制定实践方案能够通过相关技术配置，实现对柱体局部突出或者梁体功能突出等现象的有效解决。该设计理念主要源于组合，即钢管束模式。钢管束组合体系配置模型如图1 所示。在这一过程中，该技术能够通过与一体化模型的有效结合，从而对所连接的钢管模型进行构件，并对构建具体的承重参数和刚性功能进行模拟测试。以该模式进行构建，并在钢筋桁架过程中尽可能地选择H型钢筋桁架，完成对相关成板的有效配置，进而从根本上实现对体系中配件承受力方面的有效改善。与此同时，在体系具体配置过程中，以建筑空间内的实际剪力效果进行系统测试，通过与房屋布局和称重设计等要求确定体系实际构建所需要的钢材总量。除此之外，剪力墙功能水平的高低对建筑工程整体承重效果有着直接影响。因此，在实际承重过程中，需积极选用创新型剪力墙配置模式，从而避免对墙体产生过大的损坏。整体来讲，工业化住宅体系在工程实际配置过程中的有效应用，通过与钢材刚度功能的有效结合开展相关测试，不但有助于建筑支撑性功能的全面提升，实现对各类安全体系内容的有效整合，且在某种程度上有利于增强建筑工程整体安全性和稳定性。

图1 钢管束组合体系配置模型

2.3 “模块化、工厂化”体系配置

在配置生产过程中，“模块化、工厂化”形式的有效应用，是对现代绿色生态理念的有效践行。相关建筑企业应对建筑体系具体配置情况进行有效明确，在实际操作控制过程中融入无湿作业理念，彰显体系在管控方面的各项要求。因此，现场工作人员需对“模块化、工厂化”体系理念的运用价值有更加全面、更加深刻的认识，理性分析体系所覆盖的相关工艺技术，严格按照相关要求对活动模块和拆装模块进行设计。首先，在对拆装式建筑进行设计过程中，需对建筑基本结构所选用材料，如轻钢材料等进行有效确立，并以此为前提条件进行维护材料的设计，确保主体空间配置与相关技术标准的高度一致性。其次，在进行拆装过程中，需以螺栓结构模式进行具体的配置工作，以便捷式管理模式进行组合安装，提高螺栓构件的可靠性和稳定性。最后，在建筑体系设计过程中，需以箱体基本房屋结构作为设计重点，并且有效确保模型安装效果和拆除效果的有效凸显。简单来说，就是在体系机构过程中采用薄型钢材料，并将易燃点较高的关键材料融入外部框架中，在“一体化”框架中对所有装配技术进行有效整合，箱体外形图具体如图2 所示。

图2 箱体模型结构

3 绿色装配式钢结构实践应用

此次研究，为顺应国家在现代装配式建筑方面的发展要求，以某省某市高新区所开展的装配式钢结构项目为例进行全面分析。该项目是当地趋于首个全部采用装配式结构的建筑形式，由当地一家集生产、研发、施工于一体的建筑公司所承建。当前阶段，该公司主要精力在于打造和推动现代绿色装配式建筑和钢结构的全面发展，为现代化建筑发展做出突出贡献。该项目包括高层建筑和地下车库两部分，总建筑面积大约为75494.06m2，项目主体结构所采用建筑形式为“钢框架+钢管束心”，楼板主要选用装配式钢筋桁架自承式楼板，现场铺装均以工程加工形式为主，浇筑作业可多层同时开展，从根本上实现立体化交叉式作业。

绿色装配式钢结构在建筑工程中的应用，具有建设工期优势。该形式下工程项目整体施工作业可在3 ～5d内完成对一个楼层的建设，不仅施工作业速度快，而且整个施工作业符合负荷模块化和标准化要求。这种现代化施工方式直接省去了振捣环节，不但形成了对施工成本的有效节省，且在极大程度上缩短了工程整体建设周期，有助于建筑企业整体经济效益的有效提升。该建设形式在具体施工中的优势主要表现在钢筋桁架楼板的应用减少现场70%左右的钢筋绑扎工作量，在施工作业期间，施工人员得到了彻底解放，机械式作业模式为施工质量提供了可靠保障，改善并提升了施工整体经济效益和社会效益，成为我国当前阶段衡量建筑绿色性、节能性、环保性的重要指标。除此之外，绿色装配式钢结构中钢筋混凝土束组合结构体系的应用，提高了工程机构的防火性能和防腐性能。具体表现如下：（1）一般绿色装配式建筑以轻质防火板作为工程项目的内部结构，在防火保温板外层进行防火板的敷设，能够从根本上实现防火的目的；（2）“防腐层+防火CCA 板外墙装饰面+防火保温隔热层+外墙涂料”共同组成结构外部维护体系。防火系统在外部的结构中的有效建立，实现了某种程度上的防火目的；（3）项目的装配式钢结构建筑，在框架内外拥有双层以上的保温隔热防火保护，并且将岩棉板安装于保温隔热较为薄弱的外墙，避免出现“冷桥”现象，实现对能源的有效节约，形成对当地环境的有效保护，顺应国家当前可持续发展趋势，从真正意义上实现建筑节能。

4 结束语

综上所述，绿色装配式钢结构技术应用与实践，在进一步提高和改善建筑整体功能的同时，通过对相关配置条件的有效满足，使得建筑外观效果有所提升。与此同时，装配式钢结构设计需将各个建筑空间内不同节点的功能性纳入设计考虑范围之内，并围绕此展开全面改进与优化，进而从根本上促使绿色装配式钢结构技术实践效果的有效提升。