装配式钢结构建筑发展趋势及展望

大力推广装配式建筑，减少建筑垃圾和扬尘污染，缩短建造工期，提升工程质量。制定装配式建筑设计、施工和验收规范。完善部品、部件标准，实现建筑部品部件工厂化生产。鼓励建筑企业装配式施工，现场装配。建设国家级装配式建筑生产基地。加大政策支持力度，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。积极稳妥推广钢结构建筑。

要大力推动建造方式创新，以推广装配式建筑为重点，通过标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，促进建筑产业转型升级。

    要利用当前钢材价格低、供应足的时机，积极推广钢结构建筑，这是提高建筑物抗震性能、减少地震灾害损失的有效途径，也是消化钢铁过剩产能、形成钢材战略储备的重要举措。(李克强总理在中央城市工作会议上的讲话)

装配式建筑可以极大地促进混凝土结构、钢结构、木结构等绿色建筑材料的发展，是建筑材料的重大变革，还将带来建筑队伍结构的重大变革，这是实现高水平建筑节能和绿色建筑的重要途径。

【建筑产业现代化顶层设计提速】

2014年，全国用产业化模式建设的工程建筑面积已达1800多万平方米，包括装配式混凝土结构、钢结构、木结构等。而到今年底，全国通过产业化模式建设的工程将力争达到5000万平方米。与此同时，全国共有12个省、自治区、直辖市和18个地级城市，已经颁发了68个建筑产业化相关的指导性文件。

建筑产业现代化

建筑工业化按建造结构来分类，可以分为以下三种:木结构、PC结构和钢结构。

木结构--木结构住宅在中国城市的应用仅限于高档低层别墅，不适用于解决大量人口的居住问题。

PC结构--装配整体式混凝土结构是由预制混凝土构件或部件通过钢筋，连接件或施加预应力加以连接并现场浇筑混凝土而形成整体的结构。

钢结构--强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、结构构件尺寸小、工业化程度高的特点，同时钢结构又是可重复利用的绿色环保材料。

（BIM）

建筑设计标准化

部品生产工厂化

现场施工装配化

结构装修一体化

过程管理信息化

    装配式建筑设计与施工，更注重对质量、成本、工期、效果与环保的综合评价。工业化的装配式手段使得产品质量更有保障，形象效果更容易掌控；计算机辅助手段的大量应用和工厂加工的特征也使得项目的成本和工期有更好的预期。

BIM: 设计行业的第二次技术革命

（1）利用专业的 BIM 设计软件把建筑、结构、机电、总图等专业设计提升为可直观理解的3D数字化模型。基于BIM 模型生成高质量的设计施工图纸，为后续的高质量施工、监理和运维奠定基础。

（2）施工图：平立剖节点详图 + 三维透视或剖切视图。

（3）在施工前对每个细节进行充分的彩排与协调，诠释BIM精髓———优化、模拟、协同。

BIM辅助施工协调

将项目演变成由2D图纸变为3D实物、4D施工安排、5D现金流的一个过程。

利用4D模拟技术及施工模拟技术，在施工前为施工计划做“彩排”，找出问题并及时协调。

利用互联网、移动通讯、摄影摄像技术，把预制、预加工等工厂制造的部件、构件的加工、运输、安装全过程，把隐蔽工程、特殊构造的施工记录，把现场施工进度等情况与 BIM 模型进行整合并全方位管理。

主体钢结构住宅体系

钢结构体系形式有多种，但应用于住宅建筑的钢结构体系主要可分为轻钢龙骨体系、纯钢框架体系、钢支撑框架体系、钢框架-混凝土剪力墙体系、错列桁架体系、钢框架-核心筒体系等。不同的结构体系有不同的适用范围，虽然有些结构体系应用范围较广，但通常会受到经济等因素的限制。

（1）轻钢龙骨体系

我国在20世纪80年代末90年代初开始引进欧美及日本的轻型装配式小住宅。此类住宅以镀锌轻钢龙骨作为承重体系，板材起维护和分隔空间作用。外墙板引进美国和日本的外墙材料或生产工艺，如在美国广泛采用的经过防火防腐处理的定向刨花板（OSB），PVC外墙挂板，北京新型建材厂引进日本技术生产线生产的金邦板等。内墙通常采用双面防火纸面石膏板。

（2）纯钢框架住宅体系

其竖向承载体系与水平承载体系均为钢框架。由于钢柱截面一般较混凝土截面的小，且多为H型截面，所以纯钢框架体系的抗侧移刚度要小的多。在强震区，要满足层间水平位移和总侧移刚度的要求不易。

（3）钢框架支撑住宅体系

该体系竖向承载体系为钢框架，水平承载体系为钢框架和钢支撑共同形成的抗侧力体系。在强震区，若柱子比较细长，则大多数采用偏心支撑框架体系，因其在地震作用下特别是强震作用下，具有较好的延性和耗能能力。

建筑抗震分析：小震不坏、中震可修、大震不倒。

建筑性能分析：声光热环境分析。

建筑能耗分析：运营能耗和碳排放。

可视度分析：地表性建筑在建筑群中的识别性分析。

疏散分析：公用建筑紧急疏散分析。

舒适度分析：机房自然通风、空调通风、烟雾排放等分析模拟。

钢结构装配式建筑的发展优势和困难有哪些？

钢结构建筑具有节能、环保、抗震性能好、钢材可循环再利用等优点， 作为钢结构建筑形式之一的钢结构住宅最符合低碳城市的建设规划。要大力推动建造方式创新，以推广装配式建筑为重点，通过标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，促进建筑产业转型升级。

节地:钢结构住宅得房率比普通混凝土结构可提高5%-8%。建筑节地主要考察在相同建筑面积情况下不同结构体系提供的有效建筑使用面积的多少，并以此作为反映建筑对土地资源消耗的情况。钢结构体系：钢结构（钢＋混凝土结构）住宅得房率提高3.95%；全钢结构住宅在建筑的节地性能较为明显，万郡大都城钢结构住宅使用面积提高约6.9%。

节水:钢结构住宅为工业化生产、现场装配化施工，建造过程中节水效益明显，钢结构比混凝土结构能够节约25.8%的施工用水。

节能:从建筑全生命周期节能分析—综合计算建筑材料的生产、运输、安装、运维，与现浇混凝土结构相比，钢结构资源消耗量较少，而且可回收冶炼，循环利用，降低了项目全生命周期内的碳排放量，单位面积能耗量降低14.6%。

节材:建筑节材主要分析建筑营建过程中主要建筑材料的消耗状况，并通过全生命周期评价法（LCA）加人对可回收材料的统计，对建筑全生命周期的材料资源消耗进行分析对比节约30%的材料消耗。

钢结构住宅体系耗费的建筑材料少于常规结构体系住宅。主体结构采用钢结构，可回收冶炼，循环利用，利用率达70%-80%；龙骨采用冷弯薄壁型钢，可回收冶炼，灌浆料也可经粉碎处理循环利用；装配式楼承板底模可重复使用，降低成本，施工速度快，质量易于保证。

减少粉尘污染:我国的建筑垃圾已占到垃圾总量的30%-40%，建筑施工的扬尘也是造成PM2.5的一个重要因素，造成雾霾一次次笼罩城市。万郡·大都城采用工业化、标准化和产业化生产，现场装配，实现绿色施工。将工地的事情工厂做，室外的事情室内做，高空的事情地面做，危险复杂的事情机器做。

实现绿色施工，可大幅降低扬尘、噪声及污水排放等污染，减少施工垃圾，节省木材资源，真正实现“天蓝、地绿、水净”的美好城市建设。

开发钢结构住宅所面临的主要问题

（1）采用怎样的材料和体系（包括楼板、墙体、厨卫等），才能与钢结构住宅相配套。钢结构住宅设计和施工技术已经较为成熟和完善，但楼板、墙板等的配套体系仍存在诸多问题尚未解决。楼板应具有较强的平面刚度和隔声效果，且施工应当方便快捷；外墙必须具备防潮、防湿、隔热、保温、防裂、防火等功能；内墙应具有隔声效果，并能灵活地安装与拆卸；厨卫设施也应该标准化设计。

（2）钢结构的致命缺陷是耐火性能较差，温度在200℃-600℃范围内时，随着温度的升高，钢材的屈服强度大幅降低；当温度达到600℃时，钢材则完全失去承载能力。钢材的耐腐蚀性也较差，其锈蚀速度与空气中湿度、温度和所处环境中的化学成分相关。钢材锈蚀对结构的使用寿命有很大影响，必须采取有效的防腐措施予以保护。