一、什么是裝配式鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)是天然的裝配式結(jié)構(gòu),但并非所有的鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑才能算得上是好的裝配式建筑呢?
必須是鋼結(jié)構(gòu)、圍護系統(tǒng)、設備與管線系統(tǒng)和內(nèi)裝系統(tǒng)做到和諧統(tǒng)一,才能算得上是裝配式鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的研究和應用取得了一定的進展,但是混凝土結(jié)構(gòu)不同于鋼結(jié)構(gòu),其在發(fā)展裝配式建筑時存在明顯劣勢。
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(jié)構(gòu)的整體性;其在應用中還存在關(guān)鍵技術(shù)不完備、不系統(tǒng)等問題。
其次,混凝土結(jié)構(gòu)屬于資源消耗較多的一種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的優(yōu)點
相對于裝配式混凝土建筑而言,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有以下優(yōu)點:
1) 沒有現(xiàn)場現(xiàn)澆節(jié)點,安裝速度更快,施工質(zhì)量更容易得到保證;
2) 鋼結(jié)構(gòu)是延性材料,具有更好的抗震性能;
3) 相對于混凝土結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)自重更輕,基礎造價更低;
4) 鋼結(jié)構(gòu)是可回收材料,更加綠色環(huán)保;
5) 精心設計的鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的缺點
1) 相對于裝配式混凝土結(jié)構(gòu),外墻體系與傳統(tǒng)建筑存在差別,較為復雜。
2) 如果處理不當或者沒有經(jīng)驗,防火和防腐問題需要引起重視。
3) 如設計不當,鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑的主要優(yōu)點之一。
1985年墨西哥8.1級大地震鋼結(jié)構(gòu)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(tǒng)計也顯示了同樣的結(jié)果。
同濟大學2015年進行了分層框架體系的三層足尺試驗表示,結(jié)構(gòu)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,其余部分均完好無損。
六、節(jié)點
目前裝配式鋼結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點主要采用栓焊連接。
但裝配式鋼結(jié)構(gòu)推薦采用螺栓連接節(jié)點。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(xiàn)場焊縫是鋼結(jié)構(gòu)容易發(fā)生腐蝕的主要部位(油漆現(xiàn)場處理不當),全螺栓連接可以避免此類部位,并可以做到油漆全部由工廠涂裝,大大提高了鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕性能。
如適用于三層以下房屋的冷彎薄壁系統(tǒng),通過自攻釘?shù)冗B接件,已經(jīng)實現(xiàn)了現(xiàn)場無任何焊縫。分層框架體系亦采用全螺栓連接,施工速度大大提高。同濟大學對采用單邊螺栓(資料索引:單邊螺栓)的梁柱節(jié)點進行了多組實驗,實驗結(jié)果表明,滿足一定條件的端板連接梁柱節(jié)點可滿足剛性連接的要求。
七、圍護系統(tǒng)
對于裝配式建筑,圍護系統(tǒng)是一個關(guān)鍵因素。鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)必須與圍護系統(tǒng)配合緊密、和諧統(tǒng)一。譬如經(jīng)常被使用的方形柱+外掛墻板系統(tǒng),應用于辦公樓建筑中是一種成熟的建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng),但用于住宅則會造成住戶對裝配式建筑產(chǎn)生不良印象,因為住慣了剪力墻結(jié)構(gòu)的中國居民不希望室內(nèi)能看到梁和墻角柱子。另外,譬如對音橋的細節(jié)處理等構(gòu)造問題也是裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的關(guān)鍵技術(shù)。