绿色装配式钢结构建筑可持续发展路径分析

汪晖

华电重工股份有限公司 北京 100070

1 建筑装配式钢结构的基本概念

装配式的钢结构主要以装配式构件的形式施工，经过改造，将建筑、发展、建造及大厦管理一体化，以订立不同的标准，进一步提高建筑的生产力和质素，确保建筑的循环再用。这是一种节能环保的建筑，其设计涵盖了整个施工过程，同时利用信息技术实现信息平台，将传统的建筑设计和施工改造为“工业化、自动化”的形式，不仅符合先进的建筑发展理念，也符合“绿色建筑”的发展理念。在装配式钢结构中，每一个结构元素都是灵活的，可根据用户需求自由设计，不影响整个结构的稳定性。装配式钢结构的生产不仅可以大大节省劳动力，而且可以减少材料损失，减少污染，提高经济和社会效益。现代科技的进步有利于建筑业的发展，随着中国城市化的发展，建筑质量越来越受到重视，与传统混凝土结构相比，装配式钢结构使施工工业化，减少了资源消耗，使施工更环保。因此，钢结构在最近几年变得很普遍。目前，装配式钢结构是一种非常重要的施工形式。将绿色概念融入装配式钢结构，建立绿色装配式体系，对中国建筑业的发展具有重要作用。装配式建筑是在建筑产业化的基础上发展起来的一种新的建筑形式。在装配式构件方面，每件建筑构件必须按照统一标准制造，然后进行装配和现场制造；装配式钢结构的设计体系在设计上较为成熟，但其技术体系尚未完善，这也是“绿色”装配式钢结构和应用研发的核心内容之一[1]。

2 装配式钢结构建筑类型特点

2.1 基本类型

城市化背景下，绿色装配式钢结构建筑的施工数量不断增加，该类型建筑在改变传统建筑结构设计、应用模式的基础上，有效地提升了建筑施工效率与质量，并且实现了项目节能与减排的有机统一。从绿色装配式钢结构建筑施工应用过程来看，其大致可分为三种类型。其一，模块化新型建筑体系；该结构体系包含可活动型房、模块化箱型房两种模式，这两种建筑多采用轻钢结构，能实现建筑空间的有效分配。其二，创新维护体系；传统建筑施工模式下，钢结构布局与钢筋混凝土建筑结构布局并无较大差异，而在绿色装配式钢结构下，通过创新与维护，实现了传统钢结构应用形式的有效优化，在一定程度上，实现了建筑实用性和美观性的统一。其三，工业化结构建筑体系；在工业建筑施工中，传统建筑结构形式在长期使用后容易出现裂缝等质量问题，而在绿色装配式钢结构建筑下，通过钢构件连接形成骨架，再采用混凝土进行浇筑形成承重结构，有效地提升了工业建筑的承载能力，确保了工业建筑的稳定性、安全性。

2.2 主要特点

基于突出的性能优势，装配式钢结构在建筑工程中的应用不断广泛，其有效地满足了新时期的建筑施工需要，提升了工程项目建设的综合效益。首先，从建筑材料层面来看，装配式钢结构建筑本身具有良好的抗压与抗拉性能，尤其是在一些具有较大跨度的建筑中，钢结构的应用优势更加明显，即能在保证建筑结构刚度、强度的基础上，达到简化布置方式的作用，有效地满足了人们对居住空间的个性化布置需要。其次，在传统的混凝土结构建筑施工中，项目施工过程的环境污染问题较为突出。新时期，实施绿色装配式钢结构施工，能有效提升工程项目的环保效益。而且在后期拆建中，部分材料可回收进行循环利用，这在减少施工碳排放的基础上，有效地节约了建筑能源资源，促进了建筑行业的可持续发展能力。最后，在具体施工中，选择装配式的施工方式有效减少了对周围居民的影响，具有良好的生态文明效益[2]。

3 装配式建筑技术的优势和特点

3.1 绿色环保

装配式建筑需要的各种构件都是在工厂生产，继而在现场来展开装配工作，使用装配建筑技术代替传统建筑施工模式，能够减少劳动力支出和成本以及工作的负担压力，使污染物排放量大大降低。装配式建筑在施工的过程中都不用泵送混凝土，避免在施工过程中产生过多的噪音污染，同时装配式建筑也不在夜晚进行施工，因而避免了夜间施工给周边居民带来的不利影响。并且，装配式建筑被拆除之后，大部分的构件还可以继续使用，不但可以有效节省资源，同时还能保护周边的环境。

3.2 提升建筑物的各种性能

装配式施工可以处理预制构件预应力技术和高强度混凝土出现的缺陷和不足，从结构方面而言，它的抗震性比混凝土建筑要好很多。对于防火来说，预制件材料没有达到相关燃点，就可以防止火灾的扩散，使建筑防火能力得到显著提升和增强。

3.3 提高设计精细化，达到功能多样化

现阶段建筑形式和相关功能变得越来越多且逐渐复杂多样，而且对于建筑灵活性也提出了非常高的要求，这就要求建筑物要有一定适应能力，装配式建筑里面内隔墙系统能够移动，可以防止装修导致房屋结构出现损害，同时装修改造方面也有了一定的自由，能够按照具体需求进行个性化改造，研究出各种各样的相关功能，让枯燥的空间变得丰富起来，优化建筑居住性能，给空间的多样化发展带来无限的可能[3]。

4 绿色装配式钢结构在建筑体系中的具体应用

4.1 住宅建筑应用

伴随着城市化的发展及城市人口的急剧增加，住宅建筑的施工数量不断增加。在全新化的工程建设模式下，住宅建筑的施工技术逐渐城市，建筑结构体系也逐渐多样。绿色装配式钢结构是住宅建筑施工的重要形式，使用该结构后，有效地扩大了建筑的应用空间，促进了建筑行业的可持续发展。结合施工实际可知，使用绿色装配式钢结构后，住宅建筑梁梁柱刚度不足的问题得到了有效优化和处理。譬如在住宅家住施工中，人们多会使用一种钢管构件，此类构件多是通过标准化、模块化的模式生产的，其本身具有良好的刚度，装配这些钢构件后再进行混凝土浇筑，建筑的承重能力得到极大提升，这在一定程度上提升了住宅建筑的结构性能，为住宅建筑的高效使用创造了良好条件。

4.2 钢柱定位

钢结构框架应能保证钢柱第一部分的精确布置，使钢柱的后续布置不致产生显著的偏差。在两个初始终端进行类似试验时，初始位置必须准确，应根据安装条件选择适当的位置作为第二点。应尽可能选择不能损坏的位置和视野，以便通过封闭法合法地确定钢柱方向各点的对应值。为此，需要使用适当的平台支撑安全带。平台设计必须合理，提供非常稳定的周边支座，并应防止混凝土浇筑及其他类似工程。应使用适当的手段确定钢柱中心的适当方向，并在锚柱周围布置适当的线。线路示意图必须准确，偏差必须在规定范围内；在设置锚点时，应使用整个点来显示正确的方向。如有错误，应及时纠正。调整后再进行复查，确保导数准确无误。

4.3 在围护墙体和构造中的应用

绿色建筑市施工中，装配式钢结构在围护墙体和构造中也有广泛应用；在实际施工中，借助交叉式的方式，可对传统的围护墙体和构造进行优化，这不仅提升了围护结构构件的整体性能，而且有效地提升了建筑整体的稳定性。譬如，在建筑外墙施工中，人们会在绿色装配式钢结构应用的基础上，借鉴幕墙利用粘接层和保温装饰成品板的方式组成外墙，这实现了建筑外墙保温与装饰的有机统一。值得注意的是，在建筑外墙中使用装配式钢结构时，应认识到这种粘接结合式的外墙受环境影响较大，对施工技术要求较高，对此应在考虑地域差异的基础上，合理进行施工方案设计，并且需自动化、精准化的进行装配生产，以此来提升建筑的应用效果。

4.4 科学地设计吊装方案

为了充分保证起重系统的安全，要合理建立整个节点的运行技术体系，合理利用各种技术。为了优化系统，必须结合实际情况，精心选择合适的塔式起重机进行科学安装，确保建筑完全安全，并尽量减少或防止工伤事故。在使用塔式起重机时，必须严格限制货物区，严密保护环境，确保覆盖范围充分。所选用的吊车或起重机必须在分析零件重量的基础上选择，使其具有良好的功能，以达到吊装要求，为避免影响后续设计，并合理提升构造高度，提升功能应在控制区内进行，以确保安全施工[4]。

5 基于绿色可持续发展理念的装配式钢结构建筑发展路径

5.1 创新装配式钢结构技术标准体系

系统完善的技术标准体系能为装配式钢结构建筑施工提供参考。可持续发展理念下，要促进装配式钢结构建筑的进一步发展，还应完善相关政策，确保装配式钢结构建筑技术标准体系规范。一方面，在政策体系建设中，应在发挥市场导向作用的基础上，注重市场化运作，同时应注重土地供给、科技研发、资金配套等层面的政策扶持，这样能为装配式钢结构建筑觉得发展创造良好条件。另一方面，在装配式钢结构技术发展中，还应注重监管体制的创新，要求在《标准》指导下，结合具体项目实际，从项目规划、设计、生产、施工等环节开展监督管理，提升装配式钢结构建筑技术应用水平及管理水平。

5.2 基于信息技术加强产业协作

加强产业协作是装配式钢结构建筑可持续发展的内在要求。传统施工模式，钢结构建筑施工各环节的关联性不强，这使得项目钢构件在后期安装中存在误差较大等诸多问题。新时期，在装配式钢结构建筑施工中应深化信息技术应用，在信息技术支撑下，构建一体化的是施工技术与项目管理瓶体，实现装配式钢结构建筑产品研发、技术推广、成果转化的有机统一。譬如，在新时期，可从项目设计、施工等诸多环节使用BIM技术，依托该技术加强部门协作，进行项目物资、成本、质量、工期的系统管理，确保项目技术应用、相关联的高效性、灵活性。

5.3 推动绿色材料的应用

在对建筑工程进行施工的时候，通过应用装配式技术，能够有效推动绿色材料的科学使用。这是由于装配式技术和别的钢结构技术以及钢筋混凝土技术不一样，其是借助预制加工以及现场安装等施工手段进行施工。加工施工材料的过程中，基于具体的安装需求，可选择绿色且环保的材料展开施工，比如装配式施工过程中，可用钢结构施工，由于钢有着非常不错的性能，同时在拆除装配式建筑的过程中，钢结构还能够重复利用，使得资源利用率大大提高。

5.4 构建多元人才培养机制

要推动装配式钢结构建筑的可持续发展，还应组合注重创新型人才的有效培养。对于工程建设单位而言，其应充分认识到人才培养是一个长期性的工程，在装配式钢结构建筑发展中，不仅注重专业资格认证、技术考核体系的建设，而且应重视建设人员职业技能的培养，满足装配式钢结构建筑施工需要。另外，在现代工程建设模式下，还应加大建筑机器人的研发让机器人代替人力进行生产、施工和检测。值得注意的是，为满足装配式钢结构建筑对人才的需要，还需要重视校企融合模式的应用，通过协同育人模式培育高素质人才，推动装配式钢结构建筑的健康发展。

6 结束语

综上所述，在现阶段，装配式钢结构及建筑系统已广泛应用于建造业，不但大大提高建筑工程的稳定性及安全性，还降低了建筑成本，缩短了施工周期，取得了非常积极的社会和经济成果。同时，钢结构是装配式建筑系统的核心，对其过程和管理措施的验证和分析具有重要意义。在实际工作过程中，有关技术人员和操作人员应注意钢结构的设计和管理措施，以实现促进工业发展的最终目标。