绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用

王秋双刘佳

（国网山西省电力公司临汾供电公司山西省041000）

摘要：装配式钢结构建筑想必在建筑业和节能环保行业来说并不陌生，有业内人士认为绿色建筑是近些年国家在倡导的建筑新理念，而装配式建筑凭借绿色又快速的生产方式成为绿色建筑必然选择。本文通过介绍装配式钢结构建筑的特点，简述了目前钢结构外墙维护体系的材料选择与节点设计要求。

关键词：装配式；钢结构建筑；建筑产业化；维护体系

1装配式钢结构建筑简介

1.1装配式钢结构建筑特点

相对于传统的钢筋混凝土结构和砖混结构，装配式钢结构建筑具有较好的社会和经济效益，其发展前景非常广阔。装配式钢结构建筑在建筑结构领域的应用优势主要表现在：

大柱网、大开间、空间布置灵活。装配式钢结构建筑的轴网尺寸大，内墙多为非承重墙，用户可根据自身需求进行二次分割和布置，从而增加了建筑布置的灵活性，更好地满足住户的要求。自重轻、承载能力高、抗震性能好。装配式钢结构建筑的承重构件主要是由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱；维护体系采用新型节能轻质板材。在相同荷载作用下，采用装配式钢结构建筑可减轻结构自重约30%。装配式钢结构住宅在地震中承受的地震波作用较小，能充分发挥钢材强度高、延性好、塑性变形能力强的特点，提高了建筑的抗震性能。构件制造简便，工业化程度高。装配式钢结构建筑所用材料单纯而且是成材，加工简便，易于机械操作，便于工厂制作，质量容易保证。相较于传统的混凝土结构，以装配式钢结构建筑为代表的绿色节能建筑仅为传统建筑能耗的1/3，而且其中50%是可再生资源。

1.2装配式钢结构建筑相关政策

从2012年起，我国先后颁布了关于推动装配式钢结构建筑产业的一系列法规和政令文件。2013年，住房和城乡建设部发布的《“十二五”绿色建筑和绿色生态区域发展规划》要求推动绿色建筑规模化发展，加快发展绿色建筑产业；加快形成预制装配式钢结构等工业化建筑体系。2013年10月，国务院发布《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》，提出要推广钢结构在建设领域的应用，提高公共建筑和政府投资建设领域钢结构建筑使用比例。2015年11月4日国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，指出将结合棚改和抗震安居工程等，开展钢结构建筑试点。这是将装配式钢结构建筑的推广发展到了国家高度。可以预见，装配式钢结构建筑将在建筑领域，特别是在棚改、抗震安居项目中发挥举足轻重的作用。

2装配式钢结构建筑外墙维护体系

2.1外墙维护体系材料选择

在装配式钢结构建筑中，外墙维护体系的主要功能是围护内部结构构件和抵抗外界水平力，这就要求他们具有轻质、高强、保温隔热性能好、安全、耐久、经济适用等特点。装配式钢结构建筑外墙维护体系一般由新型节能环保板材组成，主要分为预制装配式轻质墙板、预制现场装配式轻钢龙骨复合墙板、预制装配式三明治夹芯复合墙板等类型。

预制装配式轻质墙板。预制装配式轻质墙板是以水泥、轻骨料为基本材料，有的经加气发泡技术做成轻质板材，有的掺加工业废料或聚苯颗粒制成轻质板材，还有用保温材料夹芯制成复合保温板等，常见有蒸压轻质加气混凝土板、水泥珍珠岩成型板、纤维石膏空芯大板、玻璃纤维增强水泥等，其中以蒸压轻质加气混凝土板最为常见。目前，蒸压轻质加气混凝土板的技术应用日臻完善，其板材的优点主要有：容重小，强度高；耐火性、耐久性好；隔热、隔音、抗渗、抗冻、抗水性优良；抗震性好；绿色环保；具有优良的施工性能和可装饰性。由于蒸压加气混凝土内部孔隙较多，使其具有一定的吸湿性和透气性，这不仅使墙面表面不结露，而且还能增加舒适性和触摸质感。蒸压加气混凝土板材也存在一些缺点与问题，生产工艺较复杂、造价高、板缝与连接节点较多、板缝密封胶耐久性等问题制约着它的推广与应用。

预制装配式轻钢龙骨复合墙板。轻钢龙骨复合板是以铝合金或冷弯薄壁型钢作为龙骨，两侧由薄板蒙皮、保温材料以及建筑面板组成的新型墙板。其主要优点有：用钢量低，构件自重较轻；有利于抗震和运输、安装；全部构件使用螺钉或螺栓连接，加快了施工进度，机械化程度高，施工周期短；干法施工，环保节能；采用防火石膏板，具有呼吸功能，可调节室内空气湿度，创造清爽舒适的居住环境。但由于钢的导热性能好，因此会在轻钢龙骨复合墙体中龙骨部位产生严重的热桥效应，局部热量损失明显；室内侧墙体表面会出现结露现象，岩棉与室外侧石膏板交界面冷凝强度较大；造价偏高，应用有一定的限制。

预制装配式三明治夹芯复合墙板。三明治夹芯墙体是集承重、保温、维护或装饰为一体的新型复合外墙板。最常见的夹芯墙板是预制混凝土夹芯墙体，该墙体是将混凝土墙体做成夹层，矿棉、岩棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等保温材料填入夹层中，形成保温层。预制混凝土夹芯墙体由四部分组成：混凝土结构内侧墙、保温材料、混凝土结构外侧墙、连接内外侧墙的低导热性连接件。由于复合墙板的保温层设在两层混凝土墙面板之间，不需要设置外墙保温或内墙保温，耐久性和防火性优良；生产可实现工厂化和模数化，减少施工现场湿作业量和模板用量，加快施工进度，符合钢结构建筑装配化的要求；墙面质量容易控制，有效避免墙面抹灰裂缝、起鼓等问题。但该种墙板与主体结构的连接一直没有非常完善的节点设计，楼板变形容易对主体结构产生不利影响；内外两侧墙板之间连接件一般为双向交叉钢丝网，钢丝处易产生冷热桥；板间接缝存在渗水的通病。

2.2外墙维护体系节点连接构造要求

装配式钢结构建筑外墙维护体系节点构造设计是目前制约装配式钢结构建筑发展的重要因素，外墙维护体系节点构造的重要性主要体现在以下两点：①外墙维护体系节点连接必须有足够的强度，保证在地震发生时不会因为连接件的断裂而导致外墙坠落引发次生灾害。②由于当前我国钢结构建筑设计要求钢框架承担全部竖向荷载和水平荷载，外墙维护体系为非承重墙，不参与承重，但实际上，钢框架受水平力作用时，外墙有一定的抗侧力能力，所以外墙维护体系的节点连接是保证两者共同作用的基础。装配式钢结构建筑外墙节点连接构造应该满足以下要求：①节点连接具有足够的强度，能够将外墙自重有效传递到承重体系上；②节点连接在平面内及平面外均可产生一定的位移，并通过柔性变形耗能，减小地震作用下的墙体位移，有利于抗震；③节点连接件应当构造简单，安装方便，杜绝施工现场湿作业，减少焊接作业，尽量采用螺栓连接的方式将外墙与主体结构进行连接；④在满足力学性能的前提下，尽量减轻连接件质量，提高连接构造的标准化度，满足工厂制作生产的要求。

3结语

目前，传统建筑业正处于寒冬期，而建筑产业化却借着保障性住房的政策东风在全国得到大力推广，建筑产业化是我国建筑业发展的必由之路，将成为我国经济发展新的增长点。装配式钢结构建筑易于实现工业化、标准化制作，与之相配的外墙维护体系必将在建筑产业化的大潮中得到快速发展和大力推广。

参考文献

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[2]张爱林，胡婷婷，刘学春.装配式钢结构住宅配套外墙分类及对比分析[J].工业建筑，2014，44(8)：7-9.