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摘要:现代预制装配式建筑是当前中国建筑行业蓬勃发展的一大发展趋势,钢结构材料在现代预制装配式建筑中的广泛运用,可以达到对资源环境保护的目的,进而有效减少建筑对自然的污染。所以,基于可持续发展的建设理念,本文重点从装配式钢构建设的优点入手,对钢构件在预制装配式商场建设中的具体运用做出了介绍,探讨如何对钢构件加以提高与改进,以期钢构件能够在预制装配式工程建设中起到更大的效果。
关键词:钢结构;装配式建筑;应用
由于科技发展和产业技术水平提高,钢结构技术也在工程施工中得以普遍应用。钢结构施工时使用了大量钢筋材料,并要求施工人员根据建筑方法选用正确的施工方式,以提高钢构安装工程质量。
一、装配式钢结构建筑的优势
(一)布置灵活,集成化较高
装配式钢结构在建筑领域有了长足的进展,空间布局也比较合理。由于商场的使用面积很大,承重墙剪力墙结构也相对砖混结构比较小,对于业主来说一个福音,因为业主可以按照自身的想法和偏好,对空间进行合理的分配改造,在安装过程中还可把线路管道等设备纳入墙体当中,而且这样的空间改造方式并没有危害建筑物结构的稳定性和安全[1]。
(二)自重较轻,抗震效果好
装配式钢结构的建筑楼体、外墙和楼板所选用的建筑材料均为轻型建筑材料,而建筑承重墙所选用的则为质轻、断面厚度受力均衡的薄壁加工型钢和车型热轧钢两种材料,在总体上有效降低了建筑的自身重量,发挥了建筑物的整体功能,把建材的高强度、高塑性、热扩散性能好等优点融入到建筑当中,提高了房屋的安全性、稳定性、耐震性能、以及耐变形性能等,最大限度地在房屋的建筑费用、装修工程费、建筑运输成本等方面,减少了房屋的实际造价。
(三)符合我国可持续发展理念
预制装配式结构在选材、施工以及后期的拆除、修复等方面,都可以实现节能减排的绿色效应。结构材料所采用的构件可以直接施工,减少建筑材料在现场施工的噪音,并在施工中减少了扬尘和施工垃圾的形成,对周边环境的损害和环境污染也较普通钢筋结构的小。装配式的结构材料在进行拆除或者修复之后,也相对地比较简单和便捷,所产生的施工废弃物也能够再处理使用,达到对建筑物的回收再生使用,从而达到对建设的可持续使用。装配式钢结构结的安装时间一般较短,通过整合网络信息技术与数控机床手段,利用企业预先设定的建筑部件构件,使各个组成部分紧密联系,有效配套和协作,加速施工进度,提升工期的准确性与工期效果[2]。
二、装配式建筑的结构设计要点
(一)框架结构体系设计
钢筋砼框架结构系统一般仅限于应用在大空间建筑物中,如商店、展厅、博物馆等,这种结构系统有着突出的优点,即原材料结构质量相对轻、耐久性能好、操作比较简单、整体结构也比较稳定。而且由于装配式建筑物中所采用的框架都是由专门厂家成批或成套制造的成型结构,使得部分框架原材料能够直接运送到施工现场,如叠合板、组合梁等。在部分原材料框架进入施工现场以后,安装人必须采用各种方法对其进行加工处理,也只有保质保量地进行对这部分框架原材料的加工处理,方可开展后续设计工作[3]。设计师要想提高预制装配式建筑的结构承载力,在设计预制装配式建筑施工方案时应着重注意如下方面:首先,必须科学控制钢、水泥等结构的强度,务必确保结构强度等级都在C30以下;然后,必须高度重视钢筋预埋件处理工作,确保各个区域的钢筋预埋件都能够用不同的连接方法良好地联系在一起;最后,必须一直贯彻水平面设计准则,保证框架梁柱中心线都能够实现对称。
(二)剪力墙结构体系设计
剪力墙结构使用较为普遍,多用于类工程项目建造中,该类构造系统通常有着突出的优点,如工艺技术成熟、适用范围广泛、符合应用要求、构件品质优异等。但设计者必须针对居住类工程项目实际状况选用合适的结构模型,在一般情况下,有两个备选模型,分别是半预制模式或完全预制模型。设计师要想提高装配式建筑剪力墙构件的稳定性与抗震性,就必须科学设定承重墙,特别是两侧山墙的抗侧力;严格把控钢筋直径的强度和直径;随时关注建设与施工现场状况,以确保各个构件的衔接都比较牢固,并有效避免钢筋变化的状况[4]。
三、钢结构在现代装配式结构中的实际运用
(一)结构设计方面
预制或装配式的钢结构房屋,按照其修改设防裂点和建筑功能、结构要求,可选择适当的结构框架,这种结构框架分为钢骨架-伸缩式墙板、交错桁架、钢骨架-支撑框架、低层冷弯薄壁钢框架等多种形式,在架构设计中需注意以下三个方面:
第一,在平面布置方面,必须遵循均匀、规则、平衡与分散的原则设计,在确保有均匀质量的、适当强度的基础上减少质量变形和强度。另外,必须要考虑气候、不平衡沉降和自然灾害的不利因素,在工程设计时必须对防震裂缝、沉降裂缝以及伸缩缝做出设计,并符合一定的结构和性能特点。
第二,在结构整体设计时,必须能够具有适当的传力方式,以确保在建筑的耗能、承载力以及刚性等方面都能够满足要求。同时,在工程设计中必须防止局部建筑物的结构破坏对整体结构的风荷载、地震和重力作用的水平发生作用,并针对结构上出现的软弱部位,必须进行相应加固方法的运用。
第三,在墙体的使用方面可采用压型钢管复合钢板、预制钢筋交叠模板和钢桁架楼承板复合墙体。对钢筋直径桁架和压型钢板而言,它有很大的机械化作用,可以在降低现场建筑压力的基础上节省时间。在具体楼层设计时,必须同其基础构件产生良好的联系作用,以确保楼盖具有稳定的特性[5]。
(二)外围护系统的设计方面
装配式钢结构砌体的外围防护体系可分为砌体墙体与保温钢板的一体化方式;砌体墙体、保温钢板、外墙体面层的ALC外挂壁板方式;板砖外墙、防水保温层与外墙面层复合结构和室内幕墙形式四种。在围护体系选择方面,是必须能够按照房屋的设计构造方式和性质来选择的。同时必须着重注意下列一些方面的要求:
首先,对于焊缝、焊接材质和焊缝长度方面,必须可以通过室温变化、立面分格、墙板材料和结构面的特性综合判断。为了使地下室外墙板和焊缝结构之间的相容性方面有良好的性能,正常应用中,地下室外墙板连接的弹性密封材料具备良好的特性。其次,连接结构也是外围防护系统的重点方面,对于钢结构系统和外围防护系统的连接处,必须符合承载力方面的规定。在极端情况下,防止连接结点出现断裂现象,一旦单个连接结点出现损坏现象,地下室外墙板也应该脱落,确保连接结点具备承载力明确、结构合理和坚固良好的特性。最后,由于钢结构建筑节点在应用中常出现变形现象,因此在钢结构建筑同外围护系统的衔接上就必须采取柔性衔接方法,确保节点结构易于场地布置、施工处理和场地调控。
另外,在钢构同外围护体系的联接件使用耐久性工作方面,也必须能达到设计应用期限工作方面的严格规定,以防止外围护体系产生板上裂纹、零件松动和塑形变形的情况[6]。
(三)防火防腐方面
鉴于钢的自身材质特性,在装配式建筑钢结构工程的使用中需着重注意其耐火、防腐蚀特性。常见的耐火保护措施主要为使用耐火涂层、耐火板和钢材外包耐火砖墙。以绿色建筑为例,其耐火材料处理会通过把内部装饰设计和耐火材料组合在一起,使钢构的耐火材料限度增加,在钢材结构表层喷涂耐火材料漆来完成一次防火,而二次防火则是通过外包防火板、外包耐火砖墙,同时兼顾耐火材料与内部装饰效果。这样处理方案的耐火材料特性好、成本低、内部装饰性高与气密性好,并且还能够达到对钢构防腐的效果。
结语
综上所述,和传统化建筑比较,装配式结构虽然具有更多优点,但在建造时遭受外部各种因素的影响而产生了一系列的不确定性事件。所以,要分析并考虑工程建设时的各种不利因素,以防止其进一步影响工期,从而造成工期拖延。同时也考验着建筑设计的工作人员,唯有将外部条件与影响因素做出了比较全面的分析和认识后,才可在工程设计时做到以不变应万变。
参考文献
[1]孙硕科,付素娟,刘国玮,郭军锋.高速公路配套公建装配式钢结构建筑防腐关键技术研究[J].新型建筑材料,2022,49(05):96-99+103.
[2]张奎,王从章,高勇.基于BIM技术的型钢钢管混凝土框架连接节点设计库[J].安徽建筑,2022,29(05):84-85+133.
[3]王建刚,张清,李智军,刘媛莹,张心玥,梅源.预制装配式电子厂房结构设计方法与应用[J].施工技术(中英文),2022,51(10):117-120.
[4]本刊.装配式建筑风正劲足发展加速[J].建筑,2022(10):14-17.
[5]贺宇飞.装配式建筑工程钢结构施工技术和施工管理措施[J].科技资讯,2022,20(10):83-85.
[6]陈兵,李强,张丰川,魏宏亮,李柏生.EPC模式下装配式钢结构建筑建造过程影响因素与对策研究[J].技术与市场,2022,29(05):73-76.