一、什么是裝配式鋼結構
鋼結構是天然的裝配式結構,但并非所有的鋼結構建筑均是裝配式建筑,尤其是算不上好的裝配式建筑。
那么什么樣的鋼結構建筑才能算得上是好的裝配式建筑呢?
必須是鋼結構、圍護系統、設備與管線(xiàn)系統和內裝系統做到和諧統一,才能算得上是裝配式鋼結構建筑。
二、混凝土裝配式建筑的缺陷
雖然目前預制裝配式混凝土結構的研究和應用取得了一定的進(jìn)展,但是混凝土結構不同于鋼結構,其在發(fā)展裝配式建筑時(shí)存在明顯劣勢。
首先,在關(guān)鍵技術(shù)的處理上,仍然需要大量的濕作業(yè)以保證結構的整體性;其在應用中還存在關(guān)鍵技術(shù)不完備、不系統等問(wèn)題。
其次,混凝土結構屬于資源消耗較多的一種結構形式,這與我們所提倡的低碳、綠色建筑相違背。
再次,精心設計的鋼結構裝配式建筑,比裝配式混凝土建筑具有更好的經(jīng)濟性。
三、裝配式鋼結構的優(yōu)點(diǎn)
相對于裝配式混凝土建筑而言,裝配式鋼結構建筑具有以下優(yōu)點(diǎn):
1) 沒(méi)有現場(chǎng)現澆節點(diǎn),安裝速度更快,施工質(zhì)量更容易得到保證;
2) 鋼結構是延性材料,具有更好的抗震性能;
3) 相對于混凝土結構,鋼結構自重更輕,基礎造價(jià)更低;
4) 鋼結構是可回收材料,更加綠色環(huán)保;
5) 精心設計的鋼結構裝配式建筑,比裝配式混凝土建筑具有更好的經(jīng)濟性。
6) 梁柱截面更小,可獲得更多的使用面積。
四、裝配式鋼結構的缺點(diǎn)
1) 相對于裝配式混凝土結構,外墻體系與傳統建筑存在差別,較為復雜。
2) 如果處理不當或者沒(méi)有經(jīng)驗,防火和防腐問(wèn)題需要引起重視。
3) 如設計不當,鋼結構比傳統混凝土結構更貴,但相對裝配式混凝土建筑而言,仍然具有一定的經(jīng)濟性。
五、抗震性能
抗震性能優(yōu)越是鋼結構建筑的主要優(yōu)點(diǎn)之一。
1985年墨西哥8.1級大地震鋼結構建筑的倒塌比例遠低于混凝土建筑。1995年日本7.1級阪神大地震的震害統計也顯示了同樣的結果。
同濟大學(xué)2015年進(jìn)行了分層框架體系的三層足尺試驗表示,結構在經(jīng)歷0.62g(相當于9度大震)的地震加速度后,除抗震支撐外,其余部分均完好無(wú)損。
六、節點(diǎn)
目前裝配式鋼結構的梁柱節點(diǎn)主要采用栓焊連接。
但裝配式鋼結構推薦采用螺栓連接節點(diǎn)。螺栓連接(免焊連接)的好處是:
1) 安裝速度快;
2) 更加容易控制施工質(zhì)量。
3) 現場(chǎng)焊縫是鋼結構容易發(fā)生腐蝕的主要部位(油漆現場(chǎng)處理不當),全螺栓連接可以避免此類(lèi)部位,并可以做到油漆全部由工廠(chǎng)涂裝,大大提高了鋼結構的防腐蝕性能。
如適用于三層以下房屋的冷彎薄壁系統,通過(guò)自攻釘等連接件,已經(jīng)實(shí)現了現場(chǎng)無(wú)任何焊縫。分層框架體系亦采用全螺栓連接,施工速度大大提高。同濟大學(xué)對采用單邊螺栓(資料索引:單邊螺栓)的梁柱節點(diǎn)進(jìn)行了多組實(shí)驗,實(shí)驗結果表明,滿(mǎn)足一定條件的端板連接梁柱節點(diǎn)可滿(mǎn)足剛性連接的要求。
七、圍護系統
對于裝配式建筑,圍護系統是一個(gè)關(guān)鍵因素。鋼結構系統必須與圍護系統配合緊密、和諧統一。譬如經(jīng)常被使用的方形柱+外掛墻板系統,應用于辦公樓建筑中是一種成熟的建筑結構系統,但用于住宅則會(huì )造成住戶(hù)對裝配式建筑產(chǎn)生不良印象,因為住慣了剪力墻結構的中國居民不希望室內能看到梁和墻角柱子。另外,譬如對音橋的細節處理等構造問(wèn)題也是裝配式鋼結構建筑的關(guān)鍵技術(shù)。