郝際平 薛強(qiáng) 郭亮 孫曉嶺

【摘要】近年來(lái)，發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑政策密集出臺(tái)，相關(guān)企業(yè)、高校在國(guó)家政策倡導(dǎo)下研發(fā)新型裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系。本文梳理了國(guó)內(nèi)發(fā)展裝配式建筑及鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要政策，總結(jié)了國(guó)內(nèi)目前住宅鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的研究發(fā)展現(xiàn)狀，并列舉了目前各種體系存在的問(wèn)題，并提出解決相關(guān)問(wèn)題的建議。裝配式壁柱多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑體系適用于住宅建筑和公共建筑，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化程度高，適合規(guī)?；?、工業(yè)化生產(chǎn)，體系成熟可靠。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);裝配式建筑;政策;裝配式多、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系

1.裝配式建筑及產(chǎn)業(yè)政策

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是指：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用，支持標(biāo)準(zhǔn)化部品部件的鋼結(jié)構(gòu)建筑。發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，有利于節(jié)約資源、減少施工污染、提升勞動(dòng)生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，有利于促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動(dòng)能、推動(dòng)化解過(guò)剩產(chǎn)能。

2016年，裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)政策密集出臺(tái)，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。2016年2月1日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過(guò)剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見(jiàn)》，明確指出推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)建筑，結(jié)合棚戶區(qū)改造、危房改造和抗震安居工程實(shí)施，開(kāi)展鋼結(jié)構(gòu)建筑推廣應(yīng)用試點(diǎn)，大幅提高鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用比例;2016年2月6日，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》，指出在發(fā)展新型建造方式方面加大政策支持力度，積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑;2016年3月5日，第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)第四次會(huì)議上李克強(qiáng)總理的政府工作報(bào)告中提出積極推廣綠色建筑和建材，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑，提高建筑工程標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量。這是在國(guó)家政府工作報(bào)告中首次單獨(dú)提出發(fā)展鋼結(jié)構(gòu);2016年9月14日，李克強(qiáng)總理主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，認(rèn)為按照推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的要求，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等裝配式建筑，具有發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動(dòng)化解過(guò)剩產(chǎn)能等一舉多得之效。會(huì)議決定以京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角城市群和常住人口超過(guò)300萬(wàn)的其他城市為重點(diǎn)，加快提高裝配式建筑占新建建筑面積的比例;2016年9月27日，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》，要求按照適用、經(jīng)濟(jì)、安全、綠色、美觀的要求，推動(dòng)建造方式創(chuàng)新，大力發(fā)展裝配式混凝土建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑，不斷提高裝配式建筑在新建建筑中的比例[1-4]。

2017年2月21日，《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)[2017]24號(hào)）提出，要推廣智能和裝配式建筑，大力發(fā)展裝配式混凝土建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑，在具備條件的地方倡導(dǎo)發(fā)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部全面貫徹實(shí)施中共中央國(guó)務(wù)院的部署，2017年3月23日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案，裝配式建筑示范城市管理辦法，裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地管理辦法》的通知（建科2017-77號(hào)）提出一系列舉措促進(jìn)全國(guó)上下形成了發(fā)展裝配式建筑的政策氛圍和市場(chǎng)環(huán)境，整體發(fā)展態(tài)勢(shì)初步形成。2017年9月5日，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于開(kāi)展質(zhì)量提升行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（中發(fā)[2017]24號(hào)）進(jìn)一步提出，大力發(fā)展裝配式建筑，提高建筑裝修部品部件的質(zhì)量和安全性能。

2017年全國(guó)各地出臺(tái)了推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展相關(guān)政策文件。各地政府積極響應(yīng)中共中央和國(guó)務(wù)院的號(hào)召，截至2017年底，全國(guó)31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）出臺(tái)了推進(jìn)發(fā)展裝配式建筑發(fā)展的相關(guān)政策文件。各地在推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展過(guò)程中，注重結(jié)合本地產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和社會(huì)發(fā)展情況，因地制宜確定發(fā)展目標(biāo)和工作重點(diǎn)，在土地出讓、規(guī)劃、財(cái)稅、金融等方面制定了相關(guān)鼓勵(lì)措施，創(chuàng)新管理機(jī)制，確保裝配式建筑平穩(wěn)發(fā)展。

2019年3月11日，住建部印發(fā)了《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑市場(chǎng)監(jiān)管司2019年工作要點(diǎn)》。工作要點(diǎn)第一條第一款要求：開(kāi)展鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建設(shè)試點(diǎn)。選擇部分地區(qū)開(kāi)展試點(diǎn)，明確試點(diǎn)工作目標(biāo)、任務(wù)和保障措施，穩(wěn)步推進(jìn)試點(diǎn)工作。推動(dòng)試點(diǎn)項(xiàng)目落地，在試點(diǎn)地區(qū)保障性住房、裝配式住宅建設(shè)和農(nóng)村危房改造、易地扶貧搬遷中，明確一定比例的工程項(xiàng)目采用鋼結(jié)構(gòu)裝配式建造方式，跟蹤試點(diǎn)項(xiàng)目推進(jìn)情況，完善相關(guān)配套政策，推動(dòng)建立成熟的鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建設(shè)體系。2019年7月12日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳批復(fù)同意山東省、湖南省開(kāi)展“鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅”建設(shè)試點(diǎn)，試點(diǎn)期限均為3年（2019-2021年）;2019年7月18日，批復(fù)同意四川省開(kāi)展“鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅”建設(shè)試點(diǎn)，試點(diǎn)期限均為3年（2019年—2021年）;2019年7月19日，批復(fù)同意浙江、江西、河南、青海省開(kāi)展“鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅”建設(shè)試點(diǎn)，試點(diǎn)期限均為3年（2019-2021年）。裝配式式鋼結(jié)構(gòu)建筑在2019年迎來(lái)政策利好，其中鋼結(jié)構(gòu)住宅是推廣的重點(diǎn)[5-7]。

2.裝配式住宅建筑發(fā)展特點(diǎn)及問(wèn)題

裝配式建筑一般從結(jié)構(gòu)材料上分為：預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系、裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系、裝配式混合結(jié)構(gòu)體系。各類(lèi)體系在發(fā)展過(guò)程都遇到了諸多問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)具有良好的機(jī)械加工性能，易拼裝，輕質(zhì)高強(qiáng)，適合建筑的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、裝配化和信息化，符合創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的發(fā)展理念[8-9]。

2.1 裝配式混凝土住宅建筑特點(diǎn)及問(wèn)題

近幾年，相比裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，裝配式混凝土住宅發(fā)展較快，主要原因如下：大部分省市目前對(duì)建筑物裝配率要求較低，一般在20%～30%，裝配式混凝土建筑只需樓板和附屬構(gòu)件采用裝配式即可達(dá)到要求，且總體成本增量較小，約在100～200元/m2;相比鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)，市場(chǎng)上傳統(tǒng)土建企業(yè)占大多數(shù)，這些企業(yè)一般更愿意發(fā)展混凝土裝配式建筑。裝配式混凝土建筑的快速發(fā)展帶來(lái)很多問(wèn)題。例如構(gòu)件之多精度不夠，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)豎向構(gòu)件鋼筋位置不對(duì)應(yīng)，無(wú)法準(zhǔn)確連接;套筒灌漿檢測(cè)技術(shù)不成熟，屬于隱蔽工程;留下極大安全隱患;目前多數(shù)結(jié)構(gòu)體系采用“等同現(xiàn)澆”做法，相比全現(xiàn)澆，整體施工速度并無(wú)優(yōu)勢(shì);相比鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，混凝土構(gòu)件吊重大，施工安裝難度更大;在50%裝配率時(shí)，裝配式混凝土造價(jià)高于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，如圖1所示。

2.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑特點(diǎn)及問(wèn)題[10-12]

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的主體承重構(gòu)件采用鋼材制作，具有節(jié)能低碳環(huán)保、抗震性能好、加工精度高和安裝速度快等特點(diǎn)。

傳統(tǒng)建造方式，工業(yè)化水平低、建造效率低下，建筑材料和設(shè)備損耗高。相比現(xiàn)澆混凝土建筑，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑用工數(shù)量減少至70%，建造效率也顯著提高，施工作業(yè)不受天氣等因素影響，建設(shè)工期有效縮短25%，工期更加可控;在節(jié)約能耗、降低建筑能耗方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)，主要構(gòu)件和外圍護(hù)材料均在工廠制作完成，現(xiàn)場(chǎng)組裝，相對(duì)于傳統(tǒng)建筑可減少建筑垃圾排放80%，在建筑施工節(jié)水、節(jié)電、節(jié)材、節(jié)地等方面優(yōu)勢(shì)明顯，且在拆除后，90%以上可以重復(fù)再利用;相比混凝土建筑，鋼結(jié)構(gòu)體系延性好，在地震下，不易發(fā)生脆性破壞，鋼結(jié)構(gòu)建筑自重小，地震反應(yīng)小;裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑一般采用框架結(jié)構(gòu)體系，鋼梁跨度大，中間不需要加設(shè)豎向構(gòu)件，容易形成大空間，使得空間靈活布置更加容易實(shí)現(xiàn)，鋼構(gòu)件截面尺寸小于混凝土構(gòu)件，可以增加使用面積。

近幾年，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑發(fā)展迅速，但是在建筑體系的研發(fā)、設(shè)計(jì)、建造、管理等方面存在不少問(wèn)題。

外露梁柱問(wèn)題，高層鋼結(jié)構(gòu)梁柱、支撐尺寸較大，室內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)露梁、露柱問(wèn)題，影響家具布置，給住戶帶來(lái)不便;針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)體系的標(biāo)準(zhǔn)化戶型研究不夠，從建筑方案入手改進(jìn)結(jié)構(gòu)方案，可以使結(jié)構(gòu)更加合理，減少用鋼量;市場(chǎng)上的個(gè)別建筑體系的標(biāo)準(zhǔn)化程度低，為裝配而裝配，無(wú)法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；团炕a(chǎn);多數(shù)結(jié)構(gòu)體系超限，需要做專(zhuān)項(xiàng)審查， 延長(zhǎng)了項(xiàng)目建設(shè)周期，制約了鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展;多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)體系用鋼量偏大，使得鋼結(jié)構(gòu)住宅的成本偏高，成為推廣的主要障礙;研發(fā)時(shí)僅注重結(jié)構(gòu)體系，未從建筑系統(tǒng)角度解決問(wèn)題，優(yōu)化體系集成;在設(shè)計(jì)、深化、加工、施工各個(gè)環(huán)節(jié)仍然采用傳統(tǒng)模式進(jìn)行管理，各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)割裂，管理模式粗放，造成了建筑成本偏高，加工、建造難等諸多問(wèn)題。

3.國(guó)內(nèi)多、高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系研究現(xiàn)狀

鋼結(jié)構(gòu)建筑體系結(jié)構(gòu)本身就屬于裝配式體系，鋼結(jié)構(gòu)建筑在公共建筑中大量應(yīng)用，住宅建筑對(duì)建筑功能要求較高，“三板問(wèn)題”較為突出，在住宅建筑中應(yīng)用較少。在政策的引導(dǎo)下，在去鋼材產(chǎn)能和供給側(cè)大背景下，在住宅中采用鋼結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)裝配化，已經(jīng)是建筑業(yè)界的共識(shí)。國(guó)內(nèi)一些高校和企業(yè)投入大量的力量研發(fā)新型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅剛開(kāi)始，業(yè)界對(duì)于住宅鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)也不近相同，出現(xiàn)不同的鋼結(jié)構(gòu)建筑體系[13-14]。

3.1 主結(jié)構(gòu)體系

由于國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的高層住宅一般采用混凝土全剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)室內(nèi)不外露梁柱，空間完整，圍護(hù)體系采用砌體結(jié)構(gòu)，建筑使用功能較好。傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)體系一般屬于框架（支撐或延性墻板）體系，框架柱突出室內(nèi)，不采用精裝修，建筑使用品質(zhì)較差。針對(duì)該問(wèn)題國(guó)內(nèi)研發(fā)了不外露梁柱的結(jié)構(gòu)體系，較典型的有鋼板組合剪力墻、鋼框架、模塊化、空間網(wǎng)格、交錯(cuò)桁架等結(jié)構(gòu)體系。

3.1.1 鋼板組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系

鋼板組合剪力墻類(lèi)是指將墻體外包鋼板和內(nèi)填充混凝土的連接構(gòu)造[15]，圖2所示，從而形成類(lèi)似混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系。該類(lèi)體系優(yōu)缺點(diǎn)都較為突出，主要優(yōu)點(diǎn)：鋼板剪力墻可以代替混凝土剪力墻，形式靈活，可以采用混凝土剪力墻住宅戶型;做到了不外露梁柱，結(jié)構(gòu)剛度大，抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)：由于構(gòu)件尺寸較大，運(yùn)輸難度和加工難度大;現(xiàn)場(chǎng)需要將一字墻焊接成L、十字型等墻體，施工安裝難度較大，從目前工程實(shí)踐來(lái)看，該類(lèi)結(jié)構(gòu)體系含鋼量較大，造價(jià)較高。改進(jìn)建議：在建筑高度50m以下住宅建筑采用框架體系，不推薦使用該類(lèi)體系，建筑高度50m～100m之間建筑，豎向構(gòu)件采用鋼管混凝土柱，抗側(cè)力構(gòu)件可采用鋼板組合剪力墻，即框架—鋼板組合剪力墻體系，大于100m，可采用鋼板組合剪力墻體系，且墻長(zhǎng)不宜過(guò)長(zhǎng)，將墻體模塊化和單元化來(lái)避免該類(lèi)體系缺點(diǎn)，發(fā)揮其剛度大優(yōu)點(diǎn)，大于100m在高烈度上，鋼板組合剪力墻體系優(yōu)勢(shì)突出。

目前常見(jiàn)主要鋼板組合剪力墻體系主要如下：

（1）束管鋼板組合墻體系：該體系采用U型薄壁冷彎型4mm厚鋼板通過(guò)高頻焊接成剪力墻體系，可以組合形成任意形狀，如圖3所示，鋼結(jié)構(gòu)剪力墻可以完全替代混凝土剪力墻，一般墻體厚度在130mm～250mm之間[16-18]。

（2）波形鋼板組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系：該體系將鋼板彎折形成波形板，將鋼板對(duì)扣形成組合剪力墻，相比其他鋼板組合剪力墻，該體系焊接量相對(duì)較小，圖4所示[19]。

（3）PSC組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系：將鋼板焊接為如圖5所示形狀，將混凝土包裹在外側(cè)，形成組合剪力墻，該體系相比其他體系，防火和防腐性能較好，箍筋的焊接量較大，且同時(shí)需要鋼結(jié)構(gòu)和PC的制造工藝，制造工藝要求較高[20]。

此外還有箱型鋼板剪力墻等其他體系[21]，圖6所示，構(gòu)造特點(diǎn)與以上的體系基本相同。

3.1.2 鋼框架結(jié)構(gòu)體系

鋼框架類(lèi)是目前最為常見(jiàn)的體系，主要有鋼框架、鋼框架—支撐、鋼框架—延性墻板體系等[22-25]。為了降低含鋼量，目前鋼框架柱多采用矩形鋼管混凝土柱，梁可采用焊接或熱軋型鋼梁。為做到不外露梁柱，多采用異形柱或?qū)挶饩匦武摴芑炷林?。主要?yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，除適用于住宅外，還適用于學(xué)校、辦公、醫(yī)院等公共建筑;容易形成大空間，功能可變，布置靈活;相比鋼板組合剪力墻體系，加工和建造難度相對(duì)較低，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；庸ず蜕a(chǎn)。主要缺點(diǎn)：支撐部位，圍護(hù)體系處理難度大;結(jié)構(gòu)剛度相比鋼板剪力墻較小。改進(jìn)建議：將支撐與圍護(hù)體系一體化，在工廠將支撐與墻體做成整體避免現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

（1）普通矩形鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)體系[22-25]：結(jié)構(gòu)體系采用傳統(tǒng)的矩形鋼管混凝土柱，抗側(cè)力構(gòu)件采用延性鋼板剪力墻板或支撐。為做到不外露梁柱，將戶型進(jìn)行優(yōu)化布置，同時(shí)將鋼管混凝土柱外偏或偏向廚房、衛(wèi)生間一側(cè)。改類(lèi)型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是加工較為簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)體系不超限，缺點(diǎn)是個(gè)別地方通過(guò)偏置無(wú)法解決不外露梁柱，將柱子偏向外側(cè)，外部圍護(hù)體系施工較為繁瑣，圖7所示。

（2）異形柱框架結(jié)構(gòu)體系[26-27]：將框架柱采用多肢鋼管組合形成L、十字型柱，做到不外露梁柱，如圖8所示。

3.1.3 模塊化結(jié)構(gòu)體系

（1）盒子結(jié)構(gòu)體系[28-30]：該體系是將建筑物劃分成若干尺寸適宜的任意形狀預(yù)制集成建筑模塊，建筑平面和立面基本不受模塊限制，改體系工業(yè)程度較高，圖9所示。

（2）裝配式斜支撐框架結(jié)構(gòu)體系[31-32]：將鋼柱與梁全螺栓連接，通過(guò)隅撐加強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)，樓板將設(shè)備管線一體化模塊化，做到現(xiàn)場(chǎng)完全沒(méi)有濕作業(yè)，如圖10所示。

3.1.4 其他結(jié)構(gòu)體系

（1）交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系[33-34]：也稱錯(cuò)列桁架結(jié)構(gòu)體系，適用于中高層住宅將空間結(jié)構(gòu)與高層結(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成較大的無(wú)柱空間，可變性強(qiáng)，如圖11所示。

（2）空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系[35-36]：將型鋼形成網(wǎng)格框架和網(wǎng)格樓板，再形成多、高層鋼結(jié)構(gòu)體系，如圖12所示，該體系同樣具有大空間、可變性強(qiáng)等特點(diǎn)。

3.2 樓板研究進(jìn)展

樓板是非常重要的水平傳力構(gòu)件，協(xié)調(diào)整個(gè)樓層的抗側(cè)力構(gòu)件，同時(shí)剛性樓板加定也是抗震計(jì)算中最重要的假定之一，所以樓板的整體性至關(guān)重要。目前主要有鋼筋桁架模板、樓承板、混凝土疊合板、預(yù)應(yīng)力SP板等類(lèi)型[37-39]。

樓板主要PC類(lèi)如疊合板，PK疊合板，如圖13、圖14所示。PK疊合板不同于普通疊合板在于，PK板中配置了加設(shè)了混凝土T型肋和采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)。疊合板底面一般為60mm厚，完成現(xiàn)澆面后一般大于等于140mm。相比普通疊合板，PK板整完成后可以控制在120mm。普通疊合板無(wú)支模距離一般不大于2.5m，PK板最大無(wú)支模距離可以達(dá)到3.0m。

鋼筋混凝土類(lèi)的還有預(yù)應(yīng)力的SP板，圖15所示，該板實(shí)現(xiàn)的跨度大，但加上現(xiàn)澆混凝土疊合層后，缺點(diǎn)是板厚較大，優(yōu)點(diǎn)是可以大量節(jié)省鋼次梁。

鋼筋桁架板類(lèi)，主要有普通鋼筋桁架板和可拆卸鋼筋桁架板類(lèi)，圖16、17所示。普通鋼筋模板最大缺點(diǎn)是在混凝土成型后，脫模較為困難，且脫模后底面不平整，仍然需要二次粉刷。在普通鋼筋桁架模板的基礎(chǔ)之上，杭蕭鋼構(gòu)和多維集團(tuán)分別研發(fā)了可拆卸鋼筋桁架模板，杭蕭的產(chǎn)品主要采用鍍鋅鋼底模板，多維集團(tuán)采用竹膠板底模板等?？刹鹦惰旒馨宓暮锰幨敲撃：笃秸?，適宜于住宅建筑，缺點(diǎn)是造價(jià)偏高。

樓承板是鋼結(jié)構(gòu)最早使用的底模板，由于最早采用的開(kāi)口板只能作為底模板，底模不平整，用在住宅時(shí)觀感較差，閉口板較開(kāi)口板相對(duì)平整，圖18所示，可以應(yīng)用在公寓建筑中。

3.3 圍護(hù)體系研究進(jìn)展

圍護(hù)墻體近幾年快速發(fā)展，在性能、工業(yè)化程度、耐久性、建筑功能上有很大提高，主要有幕墻類(lèi)、板材類(lèi)、輕鋼龍骨類(lèi)、整體式墻板及PC類(lèi)等[40-43]，但每種墻體都有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，一種墻體很難解決全部問(wèn)題，將各種墻體材料混合應(yīng)用，同時(shí)構(gòu)造做法互相借鑒融合是圍護(hù)系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)。

幕墻類(lèi)：幕墻式圍護(hù)系統(tǒng)較適合裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，采用柔性連接，裝配率高，做到了結(jié)構(gòu)、保溫裝飾一體化，缺點(diǎn)是造價(jià)過(guò)高，在住宅中應(yīng)用較少。保溫裝飾一體板借鑒幕墻做法，由粘結(jié)層、保溫裝飾成品板、錨固件、密封材料等組成，如圖19所示。適用于新建筑的外墻保溫與裝飾，既有建筑的節(jié)能和裝飾改造;也適用于各類(lèi)公共、住宅建筑的外墻外保溫;北方寒冷地區(qū)和南方炎熱地區(qū)建筑都具有較好的適應(yīng)性。保溫裝飾一體化板采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，全自動(dòng)化生產(chǎn)，全裝配式安裝，同時(shí)比傳統(tǒng)節(jié)能保溫的施工做法有著更優(yōu)的保溫隔熱功能。目前國(guó)內(nèi)很多裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系采用該圍護(hù)系統(tǒng)。

板材類(lèi)：條板墻體是目前應(yīng)用較為廣泛的墻體。其中目前應(yīng)用最多的就是AAC蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土墻板，板面平整度高，可以做到免抹灰，傳熱系數(shù)低，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)保溫一體化，該類(lèi)墻板在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家多，較為成熟。相較輕質(zhì)復(fù)合外墻板，AAC干縮率較小，外墻板縫采用結(jié)構(gòu)膠填充，抗開(kāi)裂性強(qiáng)，由AAC板材形成雙層復(fù)合墻體系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)裝配鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑應(yīng)用較多，如圖20所示。

輕鋼龍骨類(lèi)：輕鋼龍骨保溫裝飾一體板采用鍍鋅輕鋼龍骨作為承重體系，圖21，并融合保溫裝飾一體板技術(shù)一次成型，可以廣泛應(yīng)用于外墻圍護(hù)和內(nèi)墻隔斷。該墻體具有用鋼量低，結(jié)構(gòu)自重輕，有利于抗震;工廠化程度高，運(yùn)輸方便，現(xiàn)場(chǎng)易于裝配;干法作業(yè)，環(huán)保節(jié)能。

以上圍護(hù)體系現(xiàn)場(chǎng)散拼為主，安裝效率較低，隨著裝配式建筑的進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了多種整體墻外掛板類(lèi)，主要有輕質(zhì)整體外掛墻板和預(yù)制PC整體式外掛墻板，如圖22、23所示。整體式外掛墻板安裝效率高，但墻體整體平整度較難保證。預(yù)制PC整體式外掛板墻體，制作工藝成熟，耐久性好，但也存在重量較大，運(yùn)輸效率低等缺點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)相對(duì)較柔，預(yù)制PC墻體增加結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)，在國(guó)內(nèi)裝配鋼結(jié)構(gòu)住宅有一定的工程應(yīng)用。以輕鋼龍骨為基礎(chǔ)的整體外掛墻板目前研究較少，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑應(yīng)用項(xiàng)目也較少。

4.裝配式壁柱多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑體系研究及工程應(yīng)用

壁柱多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑體系是由西安建筑科技大學(xué)綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)，以系統(tǒng)工程學(xué)為指導(dǎo)，國(guó)內(nèi)外技術(shù)為基礎(chǔ)[44-46]，圖24所示，最新研發(fā)的綠色集成高層鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。該體系以建筑系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，以成熟技術(shù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究和項(xiàng)目實(shí)踐研發(fā)而成，圖25和圖26所示。

4.1 壁柱建筑體系構(gòu)成

壁柱結(jié)構(gòu)體系的鋼管混凝土柱高度在180-250mm之間，高寬比在1：2-1：4之間，做到不外露梁柱，同時(shí)具有“少規(guī)格、多組合”的優(yōu)勢(shì)，由壁柱組合逐級(jí)組合形成多種結(jié)構(gòu)體系。從構(gòu)件截面形式和連接形式創(chuàng)新發(fā)展到構(gòu)件單元化、組合化創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)適用于各類(lèi)功能的結(jié)構(gòu)體系，如圖27所示[50]。

由壁柱及抗側(cè)力構(gòu)件組合形成多成建筑體系，壁柱框架、壁柱框架—支撐結(jié)構(gòu)體系、壁柱框架—鋼板復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系、壁柱框架—連肢壁柱筒體結(jié)構(gòu)、壁柱框架—連肢鋼板組合墻筒體結(jié)構(gòu)體系，圖19所示。

4.2 壁柱體系抗震性能研究[51]

西安建筑科技大學(xué)綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)研發(fā)中心針對(duì)壁柱系統(tǒng)開(kāi)展了較為系統(tǒng)的抗震性能研究：通過(guò)理論與數(shù)值分析相結(jié)合的方式，獲得了壁式鋼管混凝土柱、雙側(cè)板連接節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力分布模式和破壞機(jī)理，形成了構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)理論;通過(guò)高軸壓比低周反復(fù)足尺試驗(yàn)研究了構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的滯回性能，并驗(yàn)證了設(shè)計(jì)理論的可靠性，圖28所示。

4.3 壁柱建筑體系多方管理平臺(tái)[52-55]

智慧建造一體化協(xié)同管理平臺(tái)是一個(gè)基于建筑全生命周期的協(xié)同工作平臺(tái)。裝配式建筑參與方較多，協(xié)同管理平臺(tái)可以把項(xiàng)目周期中各個(gè)參與方集成在一個(gè)統(tǒng)一的工作平臺(tái)上，改變了傳統(tǒng)的分散交流模式，實(shí)現(xiàn)了信息的集中存儲(chǔ)與訪問(wèn)，從而縮短項(xiàng)目的周期時(shí)間，增強(qiáng)信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，提高各參與方協(xié)同工作的效率。做到四個(gè)協(xié)同：設(shè)計(jì)協(xié)同、深化協(xié)同、加工協(xié)同、施工協(xié)同，圖29所示。

（1）裝配式建筑設(shè)計(jì)和深化的協(xié)同管理模塊：主要包括裝配式建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和貫入，如CAD、BIM制圖建模標(biāo)準(zhǔn)、建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、鋼結(jié)構(gòu)、圍護(hù)系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等;協(xié)同設(shè)計(jì)管理標(biāo)準(zhǔn)。具體功能模塊包括文檔、模型管理、BIM和CAD協(xié)同設(shè)計(jì);標(biāo)準(zhǔn)化管理、族庫(kù)管理;辦公和合同管理;模型輕量化瀏覽及二三維聯(lián)動(dòng);工作流程和變更管理。

（2）裝配式多工廠協(xié)同管理模塊;造詞主要包括材料管理：材料的預(yù)測(cè)、訂貨、入庫(kù)，采購(gòu)進(jìn)度管理、庫(kù)存及損耗預(yù)測(cè)等;加工管理：構(gòu)件的加工進(jìn)度管理、構(gòu)件編碼管理、質(zhì)檢管理、生產(chǎn)工藝管理;運(yùn)輸管理：構(gòu)件掃碼出廠管理、路線信息與定位管理、運(yùn)輸車(chē)輛信息與維護(hù)管理;分包商的相關(guān)管理。

（3）裝配式建筑施工進(jìn)度管理模塊：主要包括基于BIM模型的全過(guò)程施工安裝構(gòu)件管理及動(dòng)態(tài)預(yù)警;堆場(chǎng)管理系統(tǒng);部品構(gòu)件的收貨管理、與安裝預(yù)測(cè)到貨構(gòu)件的動(dòng)態(tài)匹配度管理;現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量與安全管理;施工現(xiàn)場(chǎng)管理。

（4）裝配式建筑的成本管理模塊：主要包括系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化模型進(jìn)行輕量化，自動(dòng)提取標(biāo)準(zhǔn)化模型的工程量清單信息，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)匯總與歸并，從而生成符國(guó)家工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的工程量清單及報(bào)表;根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化模塊及相關(guān)構(gòu)件屬性信息，可以快速統(tǒng)計(jì)與匯總出各專(zhuān)業(yè)工程量、各階段工程量;根據(jù)模型工程量及清單數(shù)據(jù)可以快速分析出人材機(jī)構(gòu)成，根據(jù)階段工程量可以快速生成后續(xù)一段時(shí)間內(nèi)的材料計(jì)劃、預(yù)支計(jì)劃，從而可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管控，避免材料浪費(fèi)。

4.4 項(xiàng)目示范

研究成果應(yīng)用在多個(gè)典型裝配式住宅建筑示范項(xiàng)目中，例如萊鋼淄博文昌嘉苑示范項(xiàng)目、阜陽(yáng)市裕豐佳苑項(xiàng)目保障房項(xiàng)目、重慶市綦江新都匯示范項(xiàng)目等，如圖30所示。

5.結(jié)論與展望

2020年將迎來(lái)住宅鋼結(jié)構(gòu)建筑大力推廣的一年，裝配式住宅鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)方面：

5.1加強(qiáng)技術(shù)體系的研發(fā)，不僅研發(fā)是具體的結(jié)構(gòu)、圍護(hù)體系，更為重要的是從產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)角度出發(fā)進(jìn)行研發(fā)和集成，集成成熟技術(shù)，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)角度考慮減低成本。

5.2推動(dòng)建造方式創(chuàng)新，推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，為實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)化提供成套技術(shù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配式施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

5.3加快總承包制度建設(shè)，裝配式建筑需要從設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、加工制造、施工安裝前后需要緊密結(jié)合，需要探索建設(shè)適合裝配式的總承包制度。

5.4提高信息化水平在管理中的應(yīng)用，尤其是BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以有效解決裝配式建筑的設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)等諸多問(wèn)題。

5.5大力推行全生命周期綠色建筑設(shè)計(jì)理念，使建筑從規(guī)劃設(shè)計(jì)、加工制作、安裝施工、使用維護(hù)直至拆除都能滿足工業(yè)化、綠色化、信息化要求。

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（作者單位：1.西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，2.西安建筑科技大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院）

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU375

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1671-3362（2020）03-0027-08