论装配式钢结构设计如何加强自身承载力防止墙体裂变

吴铭辉

【摘要】装配式钢结构具有高质量、高强度、高效能等优势，目前在全世界范围内得到广泛应用。本文论述装配式钢结构的起源及在国内外建筑行业的应用。通过装配式钢结构技术应用难点的分析，提出了如何加强装配式钢结构加强自身承载力，防止墙体裂变的方法。

【关键词】装配式;钢结构;承载力;墙体裂变

【中图分类号】TU2

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）11-0074-02

1.装配式钢结构的起源与发展

装配式钢结构应用在建筑上主要源于欧美国家，并且在地震多发的日本得到深入的研究和开发。20世纪初期，美国针对工业化住宅建造及安全标准实行了一系列的法律规范化标准，从而提升了装配式钢结构的安全性、高质性，对装配式钢结构的发展起到了重要作用;在欧洲，工业化比较发达的德国也采用了高标准、高程序化、高质量的装配式建筑体系，而法国从流水线式的工业化生产，到精巧的高质量美观的设计，无不凸显装配式钢结构建筑在建筑行业里越来越成为主流工艺。

在日本，地质条件不太好，地震灾害发生频繁。从20世纪90年代起就提出装配式钢结构工业化、系统化的生产，并建立起一系列高层住宅建筑设计生产体系化、工业化标准，推动了钢结构标准化、规模化生产。每年日本的钢结构住宅占70%左右，采用高强度钢结构为主体，其生产的建筑结构经历了7级以上的地震强震考验。装配式钢结构建造模式，可以做到施工难度低、施工效率快，便于组装拆卸，降低环境污染和施工成本。

2.装配式钢结构在我国的应用

装配式钢结构是我国目前建筑行业发展的主要建筑结构形式之一，随着我国基础设施建设和房地产开发建设的发展，装配式钢结构这一新技术，在我国建筑行业应用越来越广泛。装配式钢结构对我国建筑行业规范化生产起到重要作用。从设计、生产到施工一体化，统筹发展，提高我国城市化建设的效率，加快我国城市化建设的步伐，完善装配式建筑形式，推进装配式钢结构在我国的全面发展，塑造绿色环保、高效能的新型建筑产业结构。在技术上，我国积极推行《装配式钢结构建筑技术标准》，使得我国装配式钢结构更加标准化、规范化。

我国钢结构的发展空间广大，钢结构应用范围广，从公共基础设施建设、国家级场馆建设，拓展到国际化大都市的建设、大型交通枢纽建设等方面，向更广阔的方面发展。

3.装配式钢结构的技术难点

装配式钢结构在技术上的难点主要体现在三个方面：第一，设计难度大。第二，生产难度大。第三，施工技巧高。

3.1设计方面

装配式刚结构设计复杂，涉及面广。从初步的现场勘查到初步的设计、功能化分区，工艺标准应用，各个专家进行技术功能论证，再到修改设计、图纸评定以及终极定图。其中初步设计和功能分区很重要，涉及方面多。从自然地理地质情况，到设计施工标准的划分，从水电等功能设施需一次性设计，之后通过专家论证，符合各方面标准化，在将图纸工厂批量生产零部件，都是一体成型，所以设计勘察是重中之重。施工过程包括工厂生产都是按照最初评定的设计施工图纸来进行。工厂按照图纸生产、施工工人按照图纸在现场进行吊装等施工，因此，设计难度大，设计图是重中之重。

例如：凤凰国际传媒中心工程，建筑高度是54m，建筑面积是6.5万m2，用鋼量是7860t。是复杂的超高层连体结构。其主体采用钢筋混凝土结构，外壳采用空间钢结构体系。工程采用钢筋混凝土梁板式筏形基础。办公楼为10层框架—剪力墙结构，地上最大轮廓为74.6m×26.3m的蚕豆形，外框架均为斜柱形，抗震防裂度8度。地上办公室采用莫比乌斯环造型，分内外两层，其设计独特新颖，施工难度大，是装配式钢结构在我国得到发展的典型案例。

3.2生产难度大

怎样让设计施工一体化？零部件生产尤为重要。工厂按照设计要求制造模具，要求一次性成型，这就要求生产工艺精确度高，钢筋钢材生产质量是建筑中最重要的环节之一。钢结构的厚度、强度、抗压性能等要求精确度高，且要求一次成型。这就考验工厂工作人员的技术能力，以及工厂先进化设备的应用程度，也直接促进工厂的转型和提高。

例如：宁夏国际会议中心建设工程，采用框剪结构、框架支撑结构，建筑面积7.59万m2，建筑高度41m，用钢量5900t。在设计施工中存在难度大，异形钢构件多样等情况，从材料的切割、组对、钻孔、焊接、拼装等在生产制造过程中要求精确度高，运输难度大，成品保护难度高是钢构件生产过程中最大的难题。

3.3施工技巧高

在装配式钢结构施工过程中，安全生产是首要位置。这要求现场施工负责人、安全员、设计，以及施工工人完美的配合。一个节点需要两至三人同时配合完成，如何在保证安全生产的前提下，按照操作规范，提高操作效率，这需要施工人员达到一定的熟练程度。施工过程中装配式钢结构需要吊车等大型机械化装配配合，这对操作人员、安全员、施工负责人之间的配合度要求高。怎样精确地吊装，怎样保证施工安全，怎样提高生产效率，楼板连接，将板缝控制在最小范围内，保证结构的平整度，这些都考验着现场工作人员。

安全生产是各行各业在工作中的前提条件。如何准确高效地完成装配式钢结构施工，要在施工前进行工人作业培训，模拟吊装、实验安装是非常必要的，既能保障安全也能有效提高工作效率[1]。

4.综合考虑承载力

在装配式钢结构中，外墙所占比例约为70%，其性能直接关乎装配式钢结构的推广与发展。现今，装配式钢结构没有大规模推广的原因之一，就是因为与结构主体相配套的外墙技术研究滞后。因此，如何加强自身承载力，防止墙体裂变，在装配式钢结构建筑中尤为重要。

（1）处理好钢筋在装配式钢结构剪力墙体内的锚固和预埋件的定位，并通过信息化技术进行表达。在定制整体墙模板的制作安装过程中需要进行精密的测算和精确的施工。这是一个不断调整达到最佳数值的过程。在钢筋定位准确后，进行墙体模板的定位和加固，工作人员需要精准地进行测量和放线，在这个过程中进行局部或者整体的调整，混凝土的浇筑才能够顺利进行。

（2）解决装配式钢结构墙体的连接缝隙问题。先用钢筋螺栓焊接锚固，以保证墙体的安全性，通过对预埋件的焊接达到固定墙体的作用。再在接缝处进行胶粘或者在接缝处铺设钢筋拼接网进行焊接，使得墙体更加稳固。要提前在预制板上预留可供现场浇灌混凝土的沟槽，以防止墙体后期拉伸强度大而开裂。

在施工过程中的大构件都是在工程预定生产，现场只留工人进行组装，这大大降低了施工成本和工人的劳动力消耗，缩短了工期，预制构件在施工中不受气候的影响，装配式钢结构施工过程中可多部门、多部件联合协作，多楼层同时进行，大大提高了建筑效率。运用机械化程度高，钢模板和构件的连接减少了工人的劳动力，也让施工安全得到保障。钢筋准确的定位，现场吊装配合的合理性，保证了施工质量。

装配式钢结构的各个支撑点受力均匀，能够加大承载力，降低墙体裂变等施工中产生的问题。在装配式钢结构设计和勘察初期将承载力充分地考虑在设计重点之中是非常必要的[2]。

5.结语

装配式钢结构便于大工业化生产，具有高效能、抗震能力强、生产效率高等特点。随着我国钢结构水平的不断提高，装配式钢结构工艺在建筑行业的应用前景广阔。目前我国大力倡导装配式钢结构的应用，装配式钢结构这一新技术在建筑行业正在逐步普及，向规模化、程式化方向发展。建筑是基础行业，是关系国计民生的重要支柱型产业，加大装配式钢结构在建筑行业的应用，对于促进我国建筑行业的发展，具有重要的现实意义。

参考文献

[1]钮鹏，姜继红，梁栋，李健康，张莉莉.装配式钢结构设计与施工[J]. 2017（2）：36-95.

[2]沈祖炎，陈扬骥，陈以一.钢结构基本原理[J].2005（3）：155-210.

（作者单位：泉州职业技术大学）