工业化装配式高层钢结构体系创新研究
来源：中国建设报张爱林2015-01-12
北京工业大学副校长、北京市高层和大跨度预应力钢结构工程技术研究中心主任张爱林认为，发展工业化装配式钢结构建筑特别符合我国化解钢产能过剩、发展绿色建筑的战略要求，是我国建筑业真正实现现代化的必由之路，也是保障灾后建筑重建速度和抗震安全的迫切要求。本版自今日起连载张爱林撰写的《工业化装配式高层钢结构体系创新研究》一文，敬请关注！——编者
一、发展工业化装配式钢结构是我国绿色建筑和生态文明建设的迫切要求
我国每年城乡新建房屋面积20亿平方米，其中80%以上为高能耗建筑，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2倍以上。我国每年产生建筑垃圾近15亿吨，主要有渣土、碎砖瓦、碎砂石、碎混凝土等，但是能够进行资源化利用的不到百分之五。建筑施工和建筑垃圾运送是城市主要污染源之一，对空气污染的贡献率达20%。我国河道已无多少沙子可供混凝土建筑使用，南方有些城市已经出现了用海沙制作混凝土，其质量堪忧。
发达国家钢结构建筑面积占总建筑面积10%以上，美、日超过40%，而我国目前还不到5%，中国作为世界上建筑规模、钢材产量最大的国家，钢结构建筑发展严重滞后。
住房和城乡建设部发布的《建筑业“十二五”发展规划》将“钢结构工程比例增加”作为实现建筑节能的目标之一。
2013年1月1日，国务院办公厅转发发改委、住房和城乡建设部《绿色建筑行动方案》，明确提出要推广适合工业化生产的钢结构等建筑体系，加快发展建设工程的预制和装配技术，提高建筑工业化技术集成水平。要求“十二五”期间完成新建绿色建筑10亿平方米，到2015年城镇新建建筑20%达到绿色建筑标准。
2013年修订的《绿色建筑评价标准》将钢结构列为绿色建筑。毋庸置疑，钢结构可回收、循环使用，具有良好抗震延性，可持续发展、循环再利用的理念体现在建筑钢结构设计、施工、建造、拆除及异地重建的全过程。
目前，节能减排、控制污染已成为各级政府必须解决的重大问题。《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》明确提出，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使用比例，在地震等自然灾害高发地区推广轻钢结构集成房屋等抗震型建筑。
我国2020年国家钢结构发展规划重点是研究在各类建筑中应用钢结构新体系，扩大应用范围，钢结构设计标准与国际接轨、完善钢结构设计规范和标准；为实现钢结构住宅建筑产业化提供成套技术，研制快速安装、经济适用、安全可靠的钢结构体系、轻钢结构楼板等，应用于保障性住房工程设计。2020年，我国钢结构建筑占10%以上。我国建筑钢结构市场十分巨大，发展前景广阔。
二、发展工业化装配式钢结构是我国建筑业回归产业化、真正实现现代化的必由之路
目前，我国建筑企业的建筑工人有80%以上是农民工，他们大多数是打工者，属于流动人口，是体制外人员，本人和家庭均不享受从业地区居民待遇，不享受产业工人的劳动保障、福利、保险等法定待遇。大多数农民工没有经受过专门学习和专业训练，除简单施工劳动，难以承担工业化、现代化的建筑施工作业。我国建筑业只有走工业化、产业化道路才能实现现代化，才能结束我国建筑业的农民工时代，建筑业和建筑工人才能实现全面小康。因此，我国建筑业必须向建筑工业化、产业化方向转型。这一理念是我国建筑业转变经济增长方式和推动可持续发展的重要战略转型，真正为我国钢结构房屋（住宅）建筑相应体系创新及产业化提供了重大机遇。
新型工业化装配式钢结构建筑的本质是建筑设计的构件、部品要实现标准化、模块化。标准化、模块化的建筑构件或部品要像造机器那样实现工厂化流水线加工制作；建筑施工现场要像装配汽车或飞机那样把标准化、模块化、装配式的建筑构件或部品快速安装施工。
笔者认为，钢结构体系是最适合工业化装配式的体系，具体表现在以下三点：
一是钢材具有良好的机械加工性能，适合工厂化生产和加工制作。
二是与混凝土相比，钢结构较轻，适合运输、装配。
三是钢结构适合于高强螺栓连接，便于装配和拆卸。譬如，远大可建工业化装配式钢结构建筑突出的优点是采用工厂生产的成品标准模块，强化了建筑系统的标准化、系列化和通用化，建筑现场安装施工量仅占整个建筑用工量的7%，工厂化成都达到93%。在现场采用法兰和高强螺栓进行拼接，实现搭积木式快速施工安装。采用钢桁架支撑压型钢板混凝土组合楼板形成主板，集成了楼板、轻质墙板和水暖电等管线综合。施工现场做到“无火、无水、无尘、无垃圾”，建筑垃圾只有1%。
远大可建的BSB预制施工工艺获得世界高层都市建筑学会（CTBUH）2013高层建筑创新奖，证明该体系得到了国际行业领域的认可。评委会主席JeanneGang评价说：“这是在对高层建筑施工从根本上进行重新思考后，提出的一种清晰并且具有创新性的施工方式，为高层建筑下一阶段的发展提供了一个很好的平台。”工业化装配式钢结构建筑的突出优势有六点：
一是使得建筑业回归产业化，结束农民工建筑业时代，实现现代化建筑业大生产和建筑业现代化。
二是在工厂加工制作，垃圾和废料的回收率很高，污染得到净化处理，实现绿色施工、节能环保，大幅度减少施工垃圾，降低施工污染。
三是确保结构大震不倒，保障人们的生命安全。
四是实现快速施工，可实现灾后快速修复，灾后快速重建。
五是能实现循环利用，可拆卸异地重建。
六是真正实现全寿命周期内绿色建筑，拆除时无垃圾，无污染。世界发达国家的现代化工程建设实践证明：钢结构，特别是高层钢结构是现代化建筑结构的必然发展方向。
三、发展工业化装配式钢结构是保障灾后建筑重建速度、质量和抗震安全的需要
2008年5月12日的汶川8.0级地震造成69227人遇难，17923人失踪，374643人受伤。2013年4月20日四川雅安庐山7级地震，宝兴县房屋几乎全部受损，包括汶川地震后重建的建筑又遭损坏。2010年4月14日青海玉树7.1级地震，灾区重建仍然走先帐篷、再彩板房、再永久建筑的老路，特别是因为高原和寒冷，重建速度缓慢。
1995年，日本神户大地震使钢结构住宅得到普及和推广，这与日本政府提出了“零死亡”计划、要求建筑物遭受8级地震不倒有很大关系。2011年3月11日日本发生强度为里氏9级的地震，破坏力是我国汶川地震的30倍，还引发了大海啸，但造成的人员伤亡数量却只有我国汶川地震的1／7，这还主要是后续海啸造成的，而汶川地震中人员伤亡主要是建筑物倒塌造成的。日本建筑的抗震要求是7级，而我国汶川震后重建建筑的标准却是“8级抗震，9度设防”。我国抗震设防的高标准不如日本抗震设防的低标准，日本普遍按照100年设计，而我国普遍按50年设计。在建筑结构型式上，日本60%以上是钢结构，我国95%以上是钢筋混凝土结构。2012年12月7日，日本东北部发生7.3级地震，震感持续几分钟，人们没有混乱逃跑，没有发生重大人员伤亡和财产损失，主要原因是民众对建筑的抗震性能有信心。
杀人者不是地震，而是被破坏的建筑。钢结构强度高、自重轻、延性好成为抗震性能最优良的建筑结构形式，在地震中的受损率远远低于其它结构形式，具有明显的优势。《中华人民共和国防震减灾法》新增抗震设防目标“发生地震烈度为八度及其以下地震情况下，不死人，少伤人”，因此建设大震不倒的建筑才能真正保障大震时人的生命安全，发展工业化装配式钢结构是最佳选择。
四、必须破除阻碍我国工业化装配式钢结构实现产业化的瓶颈，学习国际先进经验
现如今，各级政府管理部门、行业专家、新闻媒体、公众都认为，大力发展钢结构是我国难得的机遇。但是，在我国钢铁产能过剩超亿吨、每斤钢材价格低于每斤白菜价的情况下，钢结构发展的主战场——多高层钢结构写字楼和钢结构住宅在我国却发展很缓慢，且与发达国家的差距巨大，钢结构“轻、快、好、省”的优势没有得到充分发挥。值得一提的是，有关政府部门倡导了20多年的钢结构住宅产业化一直没有实现，也没有突破性的进展，让人难以理解。
阻碍我国钢结构建筑实现产业化的根本原因到底是什么？笔者认为，主要存在六个方面的问题：
一是思想保守，观念落后，存在诸多体制、机制关卡，政策导向和资金支持没有落到实处，也包括一些结构体型笨重、浪费钢材、造价超高的重大钢结构建筑工程对世人的误导。各界对发展钢结构建筑的战略地位、钢结构特有的施工速度快、抗震性能好等优势认识不足，利益集团保护既得利益，在房价不降的情况下，以降低成本为由，甚至在灾区重建时热衷于建
设砖混结构、钢混结构等低成本、高利润建筑。
二是工业化装配式高层钢结构产业链不健全，配套产业滞后于钢结构产业本身的发展，其中配套部品和楼板、内墙板、外墙板等没有完全解决。
三是我国标准规范编制和修订严重滞后，跟不上钢结构产业化发展的要求。有的规范、标准十几年不变，工业化装配式钢结构建筑设计、加工生产、安装施工、竣工验收、维护维修等标准规范编制滞后，新型建筑结构体系研发和建设因缺乏标准规范依据而受到限制。有关单位组织编制的《工业化建筑评价标准》，仍以混凝土结构为主，没有突出钢结构的优势和特点。
四是缺乏工业化装配式高层钢结构创新体系和简便、快速装配的节点，以大幅度减少用钢量、缩短施工工期并显著降低造价。
五是国内钢结构多采用焊接结构，较少采用螺栓连接，现场焊接量大、难度大、周期长，受地域气候和天气影响很大，焊接质量难以保障。2010年，某地两个重大钢结构工程垮塌的主要原因是焊缝不合格。
六是远大可建（包括加盟商）的工业化装配式钢结构建筑体系的突出优势在于100米以下量大面广的写字楼、住宅楼，其没有得到快速推广的原因是他们没有按照建筑工程项目的审批和管理路径，特别是“天空城市”引起极大争议和非议。
装配式住宅诞生于20世纪初期，在二战后得到发展，这种建筑设计标准定型，构件在自动化生产线上加工，现场采用螺栓、自攻螺钉等连接件和密封材料干式组装，无湿作业，施工安装便捷。近30年来在欧美等国家（地区）逐步发展起来，后在日本得到了进一步的研究和开发，设计制造和安装上的技术日趋成熟。装配式住宅不仅改变了传统住宅的结构模式，而且完全替代了砖、混凝土、石材、木材，真正实现了标准化设计、工厂化生产、机械化施工，从而大大降低了施工现场的劳动强度，缩短了施工工期，这种方式已在国外得到了推广。
法国是世界上推行建筑工业化最早的国家，自20世纪50年代～70年代走过一条全装配化大板和工具式模板现浇为主的工业化道路。1977年，法国成立了构件建筑协会（ACC），以发展构配件制品和设备。1978年，他们制定了尺寸协调规则；同年，住房部提出工业化建筑体系。瑞典是世界上住宅工业化最发达的国家，也是当今世界上最大的轻钢结构制造国家，其轻钢结构住宅预制构件达到95%。意大利BSAIS工业化建筑体系适用建造1～8层钢结构住宅，具有造型新颖、结构受力合理、抗震性能好、施工速度快、居住办公舒适方便，在欧洲、非洲、中东等国家（地区）大量推广应用。随着工业化程度不断提高，日本钢结构建筑占建筑总量的50%左右。
欧美各国（地区）首先认识到模数协调标准对钢结构生产工业化的重要性，目前国际标准化组织（ISO）已经颁布《模数协调》的系列标准，各国的模数协调标准正在逐步向国际标准靠拢；节点化、系列化、标准化、通用化的钢结构部件是保证钢结构最终产品功能与质量的基本条件和工业化生产的重要标志，标准化、模块化、装配式结构新体系才能实现工业化生产，90%以上的加工制作在工厂完成，在现场实现快速组装。
五、我国工业化装配式钢结构体系创新、标准编制及产业化关键问题
自2011年开始，为了推进远大可建节点加强型斜撑钢框架结构体系的发展和应用，远大可建科技有限公司委托笔者针对远大可建T30体系的不足进行了系统的理论分析、试验研究和优化设计，笔者与该公司还承担了《湖南省战略性新兴产业科技攻关装配式斜支撑钢结构建筑技术研究与应用》项目，最终获得了优化体系的受力特性和破坏机理，且满足现行钢结构相关规范要求，成果于2012年10月21日通过湖南省住房和城乡建设厅组织的专家评审，成果在远大可建试点工程S30、山东及山西的加盟商试点工程得到应用。此外，笔者还申请并获得了国家自然科学基金项目、北京市自然科学基金重点项目的资助，系统地开展了工业化装配式钢结构体系及节点构造创新基础研究、实验研究和试点应用，成果已经申请专利近百项。
( 1）远大可建装配式斜支撑节点加强型钢框架结构性能分析和优化设计。该结构属于斜撑节点加强型钢框架体系，主要由主板、立柱、斜支撑几部分组成，主板支撑于立柱上，在梁与柱之间设置斜支撑，斜支撑加强节点连接，同时和梁柱框架共同抵抗水平和竖向荷载，承重构件连接采用高强螺栓，易安装、易拆卸、易维护，显著节省工期和人力。
2010年，中国建筑科学研究院对T30结构模型抗震性能进行了振动台试验，在7度、8度多遇地震下，30层模型主体结构未见明显损坏，在9度罕遇地震0.6g 作用下，整体结构没有倒塌。需要说明的是，在振动台试验时发现结构存在薄弱环节：一是结构体系有待完善，模型结构在地震作用下的主要破坏模式为柱节点先屈服，框架梁后屈服，整个试验过程仅有少量斜撑屈服，这种破坏模式不利于对地震能量的耗散；二是试验中大量法兰节点发生破坏，法兰连接处节点板翘起，甚至连接螺栓被拔出，未达到“强连接、弱构件”的要求，节点需要优化设计。
针对T30的不足，我们利用开放式结构分析软件建立能反映结构楼盖、斜支撑、立柱真实受力状态的模型，进行整体结构计算分析，包括大震弹塑性分析，全面了解结构受力性能、破坏形态、抗震性能。实验研究框架结构受力性能和变形特点，验证结构整体分析的正确性。理论和实验研究法兰和螺栓连接节点受力性能、梁柱连接节点的受力性能。对钢结构舒适度、防火、防腐性能进行分析。根据理论和实验结果，优化设计该结构体系和节点，使该体系满足现有规范的要求。
2012年10月21日，在湖南省住房和城乡建设厅主持召开的“装配式斜支撑钢结构建筑技术研究与应用课题阶段性成果暨远大可建工业化装配式多高层钢结构性能关键问题研究成果”专家评审会上，专家的主要意见是：“该结构体系具有良好的受力性能，其安全度满足国家和行业现行标准要求。在满足国家和行业现行标准的前提下，该结构体系可用于100米以下的多高层建筑。该研究成果具有推广价值，可供该类结构体系设计参考。”（2）工业化装配式钢结构体系及节点构造创新。研发了多套新的模块化装配式高层钢结构体系、典型抗侧力体系、新构件和新节点构造，体系类型分为两大类，一类是柱子贯通型，例如新型装配式贯通柱搭接节点钢框架——预应力支撑体系；另一类是带柱座的柱子隔断型，新型装配式刚性节点钢框架——预应力支撑体系。
抗侧力体系类型可分为：中心支撑体系和偏心支撑体系，而支撑类型包括3种，一是普通钢支撑，二是防屈曲耗能支撑，三是预应力支撑。对模块化装配式高层钢结构新体系典型模块
组成进行了研究，典型模块包括梁板模块（梁、柱座和压型钢板混凝土组合楼板组成）、柱子模块、斜撑模块、节点模块。
通过有限元分析和试验研究了一种典型的模块化装配式连接节点性能，包括极限承载能力和抗弯刚度。该种节点转动刚度较大，节点的极限承载能力高，试验中主要模式破坏是由于桁架梁腹杆失稳，进而引起整个桁架梁的平面外失稳，节点本身高强螺栓连接部分并未出现滑移，实现了强节点、弱构件。（3）装配式钢结构拼接楼板的刚度。装配式楼板是装配式钢结构的重要组成部分，然而工业化装配式高层钢结构中的装配式楼板存在拼接板缝，使得楼板不连续，平面内刚度不足，影响楼板整体作用。因此，必须采取有效措施确保其具有较大的平面刚度，以聚集、传递水平力到各个竖向抗侧力构件，协同这些竖向抗侧力构件共同工作。
为了解决装配式楼板不连续所带来的问题，采用压型钢板混凝土组合楼板，研发设计了3种板间高强螺栓连接件——梁连接件、板连接件以及梁板连接件。应用ABAQUS非线性有限元分析软件，与现浇压型钢板混凝土整板模型比较，在不同连接件类型、连接件间隔下，分析结果表明楼板连接件的间隔是影响楼板平面刚度的主要因素；板连接件和梁板连接件均有较好的抗剪、抗拉能力及传力效果。通过对其滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、耗能能力等方面的研究，表明其具有较好的延性和抗震性能。（4）装配式钢结构配套部品及外墙。我国要按照国际标准化组织（ISO）已经颁布的《模数协调》系列标准，向国际标准靠拢。节点化、系列化、标准化、通用化钢结构部件和围护体系部品（包括管线综合及“三板”，特别是外墙板）是保证高层钢结构建筑最终实现工业化的基础工作，设计标准单元和标准化模数系列，以便适应工业化装配式钢结构住宅多种户型和写字楼大空间等灵活需要。
装配式钢结构住宅部品中，外墙占很大比例，配套的装配式墙体产品种类单一（如玻璃幕墙）、技术研究滞后直接影响了装配式钢结构住宅的推行与发展。选择新型外墙材料，研发新型连接节点构造要符合装配式钢结构的自身特点。在保证可靠性、环保性和建筑使用功能条件下，应重点突出外墙材料的轻质与节点安装的快速。外墙材料选择要满足建筑使用要求，能够承受墙体本身的自重、风荷载及地震作用，具有安全性，其保温、防火、隔热、隔音、防水、防潮等物理性能符合相关标准。外墙节点连接构造要有良好的强度和装配性，满足传力要求，承受墙体自重，地震时不发生坠落，制作安装简便。（5）地方标准规程编制。根据《关于印发湖南省住房和城乡建设厅2012年科学技术项目计划的通知》（湘建科函2012 409号），我们主编了湖南省地方标准《装配式斜支撑节点钢框架结构技术规程》，这本规程重点突出了在工厂加工制作的要求、装配式构件和节点设计、构件和模块包装及运输、现场装配工艺、结构拆除、防腐与防火等内容和要求。
为适应我国工业化装配式高层钢结构产业化发展的迫切需要，要尽快改变国家和行业层面的钢结构标准规范修订缓慢和滞后的状况，加快修订或增编新标准。加快工业化装配式高层钢结构产业化步伐，既要开展自主创新研究，在工业化装配式高层钢结构新体系、节点构造、设计理论、施工技术、抗震性能等关键问题研究方面取得显著进展，确保结构体系领先，经济和安全指标双优，为装配式高层钢结构工程设计、施工和标准规范修订提供科学依据，又要政、产、学、研、用紧密合作，主管部门要制定“接地气”的鼓励政策，落实奖励资金资助，真正面向市场推进研究成果的实际工程应用，加快实现建筑工业化和建筑的生态文明。
装配式钢结构建筑体系简介 为规范我国装配式钢结构建筑的建设，按照适用、经济、安全、绿色、美观的要求，全面提高装配式钢结构建筑的环境效益、社会效益和经济效益，国家标准《装配式钢结构建筑技术标准》GB/T51232-2016 于2017年6月1日起正式实施。该规范明确规定，装配式钢结构建筑应将结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统集成，并应标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理和智能化应用。发展装配式钢结构建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。2016年2月1日， 国务院发布《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》，其明确指出推广应用钢结构建筑，结合棚户区改造、 危房改造和抗震安居工程实施，开展钢结构建筑推广应用试点，大幅提高钢结构应用比例;2016年2月6日，中共中央、国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中指出，在发展新型建造方式方面加大政策支持力度，积极稳妥推广钢结构建筑;2016年3月5日，第十二届全国人民代表大会第四次会议上李克强总理《政府工作报告》提出积
极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑工程标准和质量。这是在国家政府工作报告中首次单独提出发展钢结构;2016年9月14日，李克强总理主持召开国务院常务会议，认为按照推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的要求，大力发展钢结构、混凝土等装配式建筑，具有发展节能环保新产业、提高建筑安全水平、推动化解过剩产能等一举多得之效。2016年9月27日，国务院办公厅发布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，要求按照适用、经济、安全、绿色、美观的要求，推动建造方式创新，大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑，不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例。2017年，各省市为落实装配式建筑的推广应用，密集出台了相关标准和激励政策，钢结构产业迎来发展前所未有的发展机遇。一、冷弯薄壁轻钢结构体系冷弯薄壁轻钢结构住宅体系从20世纪60年代开始发展至今，以美国、加拿大以及日本、澳大利亚等国为主。该体系以其环保和抗震性能好、施工速度快等显著优点被上述国家广泛应用。目前澳大利亚钢结构住宅建造量大约占全部新建住宅的50％。二、意大利BSAIS工业化建筑体系BSAIS 体系适用于1-8层钢结构住宅，柱子采用H型钢，主梁采用大断面冷弯型钢，支撑采用角钢，梁柱通过高强螺栓连接。楼板为带凹痕的压型钢板。外墙板采用双层墙板体系，外侧为普通混凝土预制条形板，内侧为轻钢龙骨石膏板；内隔墙
对于3种主流装配式建筑结构体系参数的详解 装配式建筑相关新闻近年来不断进入大家视野，武汉火神山、雷神山医院更是采用装配式集装箱结构快速建造为大家熟知。大家印象中，装配式建筑就像搭积木一样把房子拼搭起来。那么，积木有多少种搭法？每块积木都长什么样子？积木和积木间如何连接起来？每种搭法有什么优缺点？为此，我们总结了现有装配式11种主流结构体系，把每种体系的主要预制构件、连接方式、优缺点做了通俗的说明。 1PC框架体系 装配式混凝土框架结构包括装配整体式混凝土框架结构及其他装配式混凝土框架结构。前者是指全部或部分框架梁、柱采用预制构件通过可靠的连接方式装配而成。后者主要指各类干式连接的框架结构，主要与剪力墙、抗震支撑等配合使用。 1.1主要预制构件 预制楼板（含预制实心板、预制空心板等）、预制梁（含预制实心梁、预制叠合梁等）、预制墙（含预制实心剪力墙、预制空心墙等）、预制柱（含预制实心柱、预制空心柱）、预制楼梯（预制楼梯段、预制休息平台）、其他复杂异形构件（预制飘窗、预制带飘窗外墙、预制转角外墙等）。
预制楼梯 1.2连接方式 湿连接：预制梁、柱或T形构件在结合部利用钢筋连接或锚固的同时，通过现浇混凝土连接成整体框架的连接方式。 干连接：主要分为预应力连接和混合连接。预应力连接通过张拉预应力筋施加预应力把预制梁和柱连接成整体。混合连接在预应力连接的基础上增加普通钢筋，利用其屈服来耗能，形成了预应力钢筋和普通钢筋混合配筋的连接。 1.3优缺点 装配整体式框架主要包括框架节点后浇和框架节点预制两大类，前者的预制构件在梁柱节点处通过后浇混凝土连接，预制构件为一字形；而后者的连接节点位于框架柱、框架梁中部，由于预制框架节点制作、运输、现场安装难度较大，现阶段住宅工程较少采用。 2装配式剪力墙高层住宅体系
钢结构住宅发展现状的评述 周建龙 [提要] 钢结构住宅是十五期间我国将要重点推广的项目，其具有强度高、结构尺寸小、自重轻、施工速度快、抗震性能好及工业化程度高的特点。本文对国内外主要的钢结构住宅结构形式进行了回顾和总结，对各种结构体系进行了评述，并对钢结构住宅设计中存在的主要问题提出了建议。 [关键词] 钢结构住宅结构体系 一。概述 改革开放以来,我国的钢产量有了很大的提高,特别是从1997年以后,我国的钢产量连续四年超过亿吨,但我国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为2%,而在钢结构用钢量中,建筑钢结构用钢量又仅占10%,这与我国作为产钢大国的地位是很不相称的,为此,国家外经贸委会同冶金部制定了在建筑工程中推广使用钢结构的一系列政策措施,争取在“十五”期间建筑钢结构的用量达到总钢产量的3%，至2010年建筑钢结构的用量达到总钢产量的6%,而建设部将钢结构住宅体系的开发和应用作为我国建筑业用钢的突破点,并且制定了《钢结构住宅建筑体系产业化技术导则》和《钢框架核心筒住宅建筑体系技术导则》。钢结构住宅具有强度高、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，因此钢结构住宅是符合国家产业政策的推广项目。随着国家禁用实心粘土砖和限制使用空心粘土砖的政策的推出,加快住宅产业化进程、积极推广钢结构住宅体系已迫在眉睫。但我国的钢结构住宅尚处于探索起步阶段，这种体系在钢结构防火、梁柱节点做法、楼板形式、配套墙体材料、经济性及市场可接受程度上尚有许多不完善之处。从前几年开始，全国陆续出现了一批钢结构住宅试点项目，如山东莱钢的樱花园住宅小区、天津的钢框架—剪力墙高层住宅、北京赛博思金属结构有限公司的钢框架核心筒多层住宅、上海冶金设计院设计的陆海城、中福城项目、马鞍山钢铁股份有限公司设计的18层示范实验住宅楼等。我院的钢结构住宅设计刚刚起步，为使大家对钢结构住宅有一全面了解，为今后的设计积累必要的技术资料，现对国内钢结构住宅体系作一介绍。 二．结构体系 钢结构住宅结构体系大致可分为以下几种形式： 1.钢框架与混凝土筒体（墙体）的混合结构体系 2.钢框架加支撑的结构体系 3.钢框架与预制混凝土墙体的框剪结构体系 4.纯钢框架结构体系 5.错列桁架结构体系 6.轻钢龙骨结构体系 1) 钢框架与混凝土筒体（墙体）的混合结构体系的特点 钢—混凝土混合结构的平面布置一般为楼电梯或卫生间采用钢筋混凝土，形 成主要的抗侧力结构，而外周的框架则采用钢框架，这种结构体系将钢材的强 度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大 的特点有机地结合起来，外周梁柱连接一般采用刚性连接，而楼面钢梁与混凝 土墙则采用铰结，由于混凝土承担了绝大部分的水平力，故而混合结构的位移 控制指标可参照钢筋混凝土结构采用，但框架部分承担的地震剪力不得小于结
一、钢结构住宅体系概述 各国对住宅体系的理解和做法不尽相同，但一般是指住宅的主体工程，由于选用不同的结构 材料、结构类型和施工方法而形成的不同住宅产品，并构成相应的若干从设计到建造的成套 技术。 钢结构住宅建筑体系以其采用的钢结构形式作为建筑体系分类的依据，成为建筑体系中的一 个分支。通常所说的钢结构住宅是指以工厂生产的经济钢型材构件作为承重骨架，以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成的居住类建筑。 钢结构住宅产业化即是以钢结构住宅为最终产品，通过社会化大生产，将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。钢结构住宅产业化 是钢结构住宅发展的趋势。 二、钢结构住宅体系的特点 钢结构住宅与传统的建筑形式相比，具有以下的一些特点： （1）重量轻、强度高。由于应用钢材作承重结构，用新型建筑材料作围护结构，一般用钢 结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右，减小了房屋自重，从而降低了基础 工程造价。由于竖向受力构件所占的建筑面积相对较小，因而可以增加住宅的使用面积。同 时由于钢结构住宅采用了大开间、大进深的柱网，为住户提供了可以灵活分隔的大空间，能 满足用户的不同需求。 （2）工业化程度高，符合产业化要求。钢结构住宅的结构构件大多在工厂制作，安装方便，适宜大批量生产，这改变了传统的住宅建造方式，实现了从“建造房屋”到“制造房屋”的转变。促进了住宅产业从粗放型到集约型的转变，同时促进了生产力的发展。 （3）施工周期短。一般三、四天就可以建一层，快的只需一两天。钢结构住宅体系大多在 工厂制作，在现场安装，现场作业量大为减少，因此施工周期可以大大缩短，施工中产生的 噪音和扬尘、以及现场资源消耗和各项现场费用都相应减少。与钢筋混凝土结构相比，一般 可缩短工期二分之一，提前发挥投资效益，加快了资金周转，降低建设成本3%-5%。 （4）抗震性能好。由于钢材是弹性变形材料，因此能大大提高住宅的安全可靠性。钢结构 强度高、延性好、自重轻，可以大大改善结构的受力性能，尤其是抗震性能。从国内外震后 情况来看，钢结构住宅建筑倒塌数量很少。
浅析钢结构装配式建筑的现状及发展 发表时间：2019-08-26T15:15:19.657Z 来源：《城镇建设》2019年12期作者：尹若梁 [导读] 自20世纪90年代以来，钢结构逐渐在我国的建筑工程中普遍使用， 安徽恒升工程项目管理有限公司安徽宣城 242000 摘要：自20世纪90年代以来，钢结构逐渐在我国的建筑工程中普遍使用，例如以门式钢架体系为典型结构的工业建筑及仓储建筑、采用网架网壳、张弦张拉结构体系作为屋盖结构的各类建筑与公共设施等。钢混体系装配式建筑是指采用钢结构体系和预制混凝土构件的装配式建筑。相比传统的全预制混凝土装配式建筑，钢混体系装配式建筑的抗震性、防火、防腐性能更好，而且生产施工更加节能节水节电，产生的建筑垃圾更少。文章就钢结构在装配式建筑中的优势、现状及发展进行了分析。 关键词：钢结构；优势；特点；问题；应用措施 钢结构体系装配式建筑抗震性能较高，跨度大，自重轻，且保温隔声效果良好。在施工过程中，操作简便，用工较少。并且符合可持续发展的方针，建筑材料重复利用，可有效减少生产施工使用过程中对资源的浪费。 一、钢结构装配式建筑存在的优势 1、自重比较轻，而且抗震效果较好。通过比较能够看出，薄壁钢管和车型热轧钢截面受力情况更加合理，而且质量比较轻，属于重要的装配式结构建筑物的承重构件，对于建筑墙体以及建筑楼面来说，最好是选择质地比较轻的建筑材料。装配式钢结构的建筑物抗震效果较强，而且可以显著提升装配式建筑结构的安全性、稳定性和可靠性，在进行施工的时候，通过使用质量比较轻的建筑材料能够显著降低住宅的各项费用。 2、满足可持续发展观念需求。通过比较能够看出，钢结构住宅能够显著改善施工时期所存在的各种问题，而且不会影响到附近的环境，钢结构建筑主要就是在加工之后将其运输到装修现场开展装配工作，这样可以显著降低对于能源的消耗，而且可以有效地避免产生噪音的情况。不仅如此，装配式钢结构建筑比较方便进行拆迁和改建，并且这些建筑结构在拆迁的时候出现的废弃材料能够进行回收使用，如此可以有效地实现绿色建筑。 3、相关规范完整，工程经验充足。2016年出台的《装配式钢结构建筑技术标准》对装配式钢结构建筑的建造进行了详细的规定与指导。而相关装配部品也有着相应的产品标准，技术标准等。即使存在有规范与部分机构自主开发结构体系冲突的现象，在近期的标准修订中也会逐步加以解决。我国装配式钢结构施工企业数量众多，且具备建造智能化自动制造流水线的能力，基本满足产业化。而在工程实例上，各大设计单位与科研院所已探索若干种工业化建造的钢结构住宅结构体系，比较成熟的有冷弯薄壁轻钢框架、全钢纯框架、钢管混凝土组合框架等体系，有些已经完成了示范工程的建设，开始推广应用。 二、装配式钢结构建筑应用特点分析 1、有助于确保建筑设计的准确性。装配式钢结构建筑要求协同设计，各专业通过使用共同的模型平台实现专业设计互动。该工作模式设计成果具有非常高的准确性，其主要表现就是建筑结构的模型特点非常清楚，设计出来的效果出现偏差的概率非常低，能够确保最大程度上的设计最优化，能够以三维立体模型的结构展现出来，从而能使设计的细节更直观，使得装配式建筑设计更为科学合理，而且通过模拟软件可以把后续工作中一些比较关键或者困难的环节进行提前模拟，由此来查看采用相应技术是否能够顺利的实施，进而有效的提高了其可行性效果，在很大程度上降低了具体实施过程中出现问题的概率，同时也确保了后续施工中整体建筑的施工进度、施工质量和效果。 2、施工效率明显提升。装配式钢结构建筑通过应用BIM技术，不仅提升了设计的可靠性以及精确性，而且还在具体的施工过程中体现出更为突出的连贯性，此特点的显著效果就是有效的提高了工程的施工进度，缩短了施工的工期。通过科学合理的安排，确保各项工序得以有效的落实，加上科学的选择安排作业人员，能够在很大程度上实现其操作水平的最优化。 三、钢结构装配式建筑的存在问题 虽然我国对装配式钢结构住宅体系方面的研究取得一定成果，并被广泛应用到建筑施工中，但是在实际施工过程中还是会存在一些问题。因此要想实现装配式钢结构住宅的装配化施工、标准化生产、就必须从建筑形态、配套技术、维护体系等方面不断完善，应解决以下几个问题： （1）在实际施工过程中缺乏完善、健全的钢结构住宅规范体系，同时也缺乏统一的标准化模数体制。 （2）建筑标准和通用化程度无法达到施工要求，且预制部件的集成化程度较低，而且不具备足以满足施工需求的科技，无法有效的控制房屋综合营造的成本。 （3）在施工现场进行安装的过程中，相关的施工人员还是使用传统施工观念及施工方式，使得施工现场普遍存在装配效率低下的现象。（4）装配式钢结构住宅的使用功能不够完善，缺乏完善的围护结构、水暖电管线系统及厨卫设施，使得装配式钢结构住宅无法为人们提供良好的居住条件。 （5）预制装配式建筑施工的技术水平相对较低，且施工人员的专业技术水平也参差不齐，同时施工现场缺乏专业人员对预制部品进行保护，现场的施工秩序也相对混乱，在施工结束后没有完善的验收标准，导致施工缺乏可靠依据。 四、提升装配式建筑钢结构应用的发展措施 1、钢柱定位 采用钢结构框架结构体系，第一节钢柱的定位需要十分的精确才能确保后期上部的钢柱垂直度误差在允许范围内。通过勘测部分两个原始点进行复测，确保原始点位的准确度，然后根据现场实际情况选取不容易被破坏并且视野开阔的位置设置二级测量点，并采取闭合的确保每个点位的准确度。 2、柱的垂直度 第一节钢柱垂直度控制：（1）钢柱吊装，需在柱的两侧布置两台水准仪，对钢柱垂直度进行初步的测量并调整钢柱；（2）采用全站仪对钢柱顶端中心点以及钢柱顶端四角进行定位测量以确保垂直度；（3）全站仪需要假设在钢柱较远的地点，以减少全站仪仰视所产生的点位误差。 第一节钢柱向上部分：（1）由于随着高度的增加仪器测量仰角越大，定位与垂直度测量的误差越大，采用每一层都布置多个放线
1.什么是装配式建筑? 装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑。《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231-2016对装配式建筑的定义如下: 结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑。装配式建筑主要包括装配式混凝土建筑、装配式钢结构建筑及装配式木结构建筑。 2.装配式建筑的结构系统主要包括哪些? 装配式建筑的结构系统主要包括梁、板、柱、剪力墙、支撑等承受或传递荷载作用的结构构件。 3.装配式建筑的外围护系统主要包括哪些? 装配式建筑的外围护系统主要包括建筑外墙、屋面、外门窗及其它与外部环境直接接触的部品部件等，主要用于分隔建筑室内外环境。 4.装配式建筑的设备与管线系统包括哪些? 装配式建筑的设备与管线系统主要包括给排水设备及管线系统、供暖通风空调设备及管线系统，电气和智能化设备及管线系统、燃气设备及管线系统等，主要用于满足建筑使用功能。 5 装配式建筑的内装系统包括哪些? 装配式建筑的内装系统主要包括楼地面、墙面、轻质隔墙、吊顶、内门窗、厨房和卫生间等，主要用于满足建筑空间使用要求。 6.什么是部件? 在工厂或现场预先生产制作完成，构成建筑结构系统的结构构件及其它构件的统称。 7.什么是部品? 由工厂生产，构成外围护系统、设备与管线系统、内装系统的建筑单一产品或复合产品组装而成的功能单元的统称。
8.什么是装配式混凝土建筑? 建筑的结构系统由混凝土部件(预制构件) 构成的装配式建筑。 9.什么是装配式钢结构建筑? 建筑的结构系统由钢部(构) 件构成的装配式建筑。 10.什么是装配式木结构建筑? 建筑的结构系统由木结构承重构件组成的装配式建筑。 11.装配式混凝土建筑主要包括哪几种结构体系? 装配式混凝土建筑主要包括装配整体式框架结构体系、装配整体式剪力墙结构体系、装配整体式框架--现浇剪力墙结构体系、装配整体式框架--现浇核心筒结构体系、装配整体式部分框支剪力墙结构体系等。除此之外，还包括部分高校和企业研发的叠合板式剪力墙结构体系、内浇外挂剪力墙结构体系、水泥聚苯模壳装配式建筑体系、预制圆孔板剪力墙结构体系等。 12.什么是装配整体式混凝土框架结构体系? 梁、柱等主要受力构件部分或全部由预制混凝土构件(预制柱、预制梁) 组成的装配整体式混凝土结构。 13.什么是装配整体式混凝土剪力墙结构体系? 剪力墙、梁等主要受力构件部分或全部由预制混凝土构件(预制的力墙、预制梁)组成的装配整体式混凝结构。 14.什么是装配整体式混凝土框架--现浇剪力墙结构体系? 由装配整体式框架与现浇混凝土剪力墙组成的装配整体式混凝土结构。 15.什么是叠合板式剪力墙结构体系? 由叠合式墙板和叠合式楼板，辅以必要的现浇混凝土剪力墙、边
锦绣学府2#楼钢结构施工案 编制： 审核：
批准： 目录 1.工程概况 (3) 1.1.编制依据 (3) 1.2.建设工程总体概况 (4) 1.3.钢结构工程概况 (4) 1.4.结构设计技术要求 (8) 3.施工部署 (10) 3.1.施工目标 (10) 3.2.施工特点、难点 (10) 3.3.施工管理机构 (11) 3.4.施工现场平面布置 (12) 3.5.施工区域划分 (12) 3.6.施工顺序 (14) 4.施工进度计划 (15) 5.施工准备与资源配置计划 (16) 5.1.施工准备 (16) 5.2.资源配置计划 (17) 6.钢结构制作 (19) 6.1.深化设计 (19) 6.2.深化设计总体思路 (19) 6.3.材料采购 (19) 6.4.焊接工艺评定 (20) 6.5.钢结构制作 (21) 6.6.成品运输 (23) 7.钢结构安装 (25) 7.1.钢构件进场验收及交接 (25)
7.2.钢构件塔吊平面图 (26) 7.3.钢构件吊重分析 (27) 7.4.钢构件安装要求 (29) 8.焊接施工 (45) 8.1.焊前准备 (45) 8.2.焊接管理 (46) 8.3.焊接施工工艺 (47) 8.4.焊接过程中应注意事项 (48) 8.5.焊后清理及外观检查 (48) 8.6.检验 (49) 8.7.一般要求 (56) 8.8.涂装工艺 (57) 9.雨季、冬季施工 (60) 9.1.雨季施工措施 (60) 9.2.冬季施工措施 (61) 10.质量保证体系及措施 (66) 10.1.质量管理组织保证体系 (66) 10.2.各主要工序质量控制程序 (70) 10.3.工程质量保证措施 (73) 11.安全生产、文明施工保证措施 (75) 11.1.安全生产保证措施 (75) 11.2.文明施工保证措施 (80) 11.3.环境管理 (80) 11.4.协调关系，防止粉尘和施工扰民 (81) 12.应急预案 (82) 12.1.现场施工主要应急事件 (82) 12.2.应急救援组织体系 (82) 12.3.物资和设施准备 (83) 12.4.应急程序及响应 (84)
装配式钢结构介绍 住宅产业化综合效益:钢结构体系 我国现有的装配式钢结构体系住宅形式、工艺与特点介绍一、钢结构住宅体系概念及特点 1.1 钢结构住宅体系概述 各国对住宅体系的理解和做法不尽相同，但一般是指住宅的主体工程，由于选用不同的结构材料、结构类型和施工方法而形成的不同住宅产品，并构成相应的若干从设计到建造的成套技术。钢结构住宅建筑体系以其采用的钢结构形式作为建筑体系分类的依据，成为建筑体系中的一个分支。通常所说的钢结构住宅是指以工厂生产的经济钢型材构件作为承重骨架，以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成的居住类建筑。钢结构住宅产业化即是以钢结构住宅为最终产品，通过社会化大生产，将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。钢结构住宅产业化是钢结构住宅发展的趋势。 1.2 钢结构住宅体系的特点 钢结构住宅与传统的建筑形式相比，具有以下的一些特点: (1)重量轻、强度高。由于应用钢材作承重结构，用新型建筑材料作围护结构，一般用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右，减小了房屋自重，从而降低了基础工程造价。由于竖向受力构件所占的建筑面积相对较小，因而可以增加住宅的使用面积。同时由于钢结构住宅采用了大开间、大进深的柱网，为住户提供了可以灵活分隔的大空间，能满足用户的不同需求。 2)工业化程度高，符合产业化要求。钢结构住宅的结构构件大多在工厂(
制作，安装方便，适宜大批量生产，这改变了传统的住宅建造方式，实现了从“建造房屋”到“制造房屋”的转变。促进了住宅产业从粗放型到集约型的转变，同时促进了生产力的发展。 (3)施工周期短。一般三、四天就可以建一层，快的只需一两天。钢结构住宅体系大多在工厂制作，在现场安装，现场作业量大为减少，因此施工周期可以大大缩短，施工中产生的噪音和扬尘、以及现场资源消耗和各项现场费用都相应减少。与钢筋混凝土结构相比，一般可缩短工期二分之一，提前发挥投资效益，加快了资金周转，降低建设成本3%-5%。 (4)抗震性能好。由于钢材是弹性变形材料，因此能大大提高住宅的安全可靠性。钢结构强度高、延性好、自重轻，可以大大改善结构的受力性能，尤其是抗震性能。从国内外震后情况来看，钢结构住宅建筑倒塌数量很少。 (5)符合建筑节能发展方向。用钢材作框架，保温墙板作围护结构，可替代粘土砖，减少了水泥、砂、石、石灰的用量，减轻了对不可再生资源的破坏。现场湿法施工减少，施工环境较好。同时，钢材可以回收再利用，建造和拆除时对环境污染小，其节能指标可达50%以上，属于绿色环保建筑体系。 (6)钢结构在住宅中的应用，为我国钢铁工业打开了新的应用市场。还可以带动相关新型建筑材料的研究和应用。 1 2013 我国现有的装配式钢结构住宅形式、工艺与特点介绍 二、国内外钢结构住宅发展历史 2.1装配式钢结构体系住宅在国外的发展历史与现状 20世纪初，随着工业革命的开始，一些发达国家的钢铁工业规模迅速扩大，钢结构住宅得到初步发展。时至今日，钢结构住宅技术在世界发达国家的发展历史己
（1）、MB-1体系 MB－1轻钢轻板低层装配式住宅按其市场定位可分为适用于农村经济住宅的MB－1A 型和适用于市郊豪华住宅的MB－1B型。 该体系采用薄壁轻钢龙骨为受力构件组成的空间桁架结构作为承重体系,并利用复合稻草板等轻质,环保材料作为围护结构，在现场能快速装配，并且室内外围护结构和装修材料及建筑设备均能配套成一条龙服务，尤其采用了高强耐候钢作为支承体，增加了建筑的耐久性,采用了英国引进技术的纸面草板（俗称稻草板），不仅在利用农业废料，在环境保护和综合利用上有较大的社会效益，同时，采用该种板后使建筑在节能、防火，提高了建筑的舒适性等方面，比一般同类建筑有更大的优点，对大面积的农村地区建筑可利用当地农业资源有之重要的意义。同时，所开发的MB-1A型的经济型建筑，利用薄壁工字钢的高强度，并将纸面草板嵌入中间的拼装方式，大大提高了建筑物的侧向抗力性能。这种类似于中国民间广泛应用的"立贴式"建筑，虽经几百年的沧桑，却"虽倾而不倒"。这次在江西的抗洪救灾房的实例中已经过了狂风的洗礼，其耐久性和完好型得到了广泛的认可。 （2）、MB-2体系 MB－2体系是适用于城市多、高层的建筑。MB－2轻钢轻板房屋体系是采用钢与混凝土组合框架结构作为承重体系，以轻质复合板材为围护结构，通过工业化生产的方式营造一种建筑产品。 在工厂中制作成各种构、配件，运至建设现场进行组装，是一种全新的工业化、标准化和集约化的房屋生产方式。 MB－2体系主要材料采用新型建材，如耐候钢、铝合金板、稻草板等，不用粘土砖，改革秦砖汉瓦； 整体刚度好,有利于抗震，每平方米建筑自重平均降低70％左右，约为混凝土结构的1/3； 干作业法，施工文明，施工速度比传统结构至少加快一倍，施工周期大为缩短，开发商资金投入回收快； 所有的购配件都在工厂中制作完成，其规格、质量、精度都能在工厂内通过质量管理体系得到保证； 复合围护结构传热系数完全符合节能住宅的标准，稻草板、石膏板与防水材料的复合使用，使防水、防火性能俱佳； 降低了基础费用，中高层、高层一般只需采用微型桩，总造价可与混凝土结构持平； 用户参与设计，按自己的意见进行灵活隔断。给排水管也可自由移动，为用户提供了创意空间。 （3）、稻草板简介 稻草板是在第一次世界大战期间，首先从瑞典发展起来的一种建筑板材，至90年代成为建筑行业广泛采用的一种新型建筑材料，现已普及到英国、美国、澳大利亚、巴基斯坦、泰国、委内瑞拉等许多国家。这种板材使用植物秸秆--稻草或麦草作原料，不添加粘结剂，不需切割粉碎，直接在成型机内以加热挤压的方式形成板材，并在表面粘上一层“护面纸”而成。 由于它的这种结构和成型特点，决定了它的生态优势； 其主要原料稻、麦草是取之不尽的一年生可再生资源；
高层钢结构住宅施工注意事项 随着中国国民经济发展和人口城市化进程加快，我国高层建筑建设持续空前发展。钢结构体系因其本身所具有的自重轻、强度高、施工快等优点，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。中国已成为第一产钢大国，钢结构住宅适宜工厂大批量生产，工业化、商品化程度高，可以将设计、生产、施工、安装一体化，提高建筑产业化水平。钢结构应用于高层建筑已有数十年的历史。首先采用钢结构建造高层建筑的是美国，战后经过经济恢复，高层钢结构工程建设再度兴起，随着炼钢技术和成型制造工艺的发展，给钢结构工程的应用带来新的活力：工程建设日益增加，相应又推动了钢结构设计与施工技术的不断进步积完善。现对超高层钢结构施工技术进行简要总结。超高层钢结构施工技术主要包含如下几方面内容：（1）做好施工前的准备工作；（2）塔吊的选择与布置；（3）严格原材料；（4）钢构件验收；（5）螺栓安装；（6）钢柱安装；（7）焊接；（8）门窗工程安装。 一、做好施工前的准备工作 首先是强化施工图纸的会审工作，图纸是工程施工的依据，工程开工前项目监理机构要组织监理人员熟悉工程图纸与项目有关的规范标准、工艺技术条件，充分领会设计意图。同时，要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。其次是认真审查钢结构安装施工组织设计，施工组织设计是施工单位全面指导工程实施的技术性文件，施工组织设计的完善程度直接影响工程的质量、进度。因此，钢结构安装工程施工组织设计审查要针对性和重点，主要内容有：①质量保证体系和技术管理体系的建立；②特殊工种的培训合格证和上岗证；③新工艺的应用；④对工程项目的针对性；⑤质量、进度控制的措施和方法；⑥施工计划（工期）的安排。 二、塔吊的选择与布置 塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备，其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑，并保证装拆的安全、方便、可靠。在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊，因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固，并且在起重机布设位置上有较大的自由度。另一方面，采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工，对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。 三、严格原材料 钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高，耐火钢的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。在选择中，首先钢筋的质量证明文件应齐全有效，且进场检验应符合规范和设计要求。连接套筒应有出厂合格证，材料一般为低合金钢、优质碳素结构钢，其设计抗拉承载力标准值应不小于被连接钢筋的受拉承载力标准值的倍，套筒长为钢筋直径的二倍。 四、钢构件验收
装配式钢结构住宅国内现状
装配式钢结构住宅国内现状分析 ----周航（20120717）、曹勇（20120735）、董奇伟（20120732）、郭孜涛（20120739） 摘要：装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点，适应工业化发展需求，BIM提供了一种交互式的预制装配式住宅虚拟设计平台，本文介绍我国预制装配式钢结构住宅现状及未来发展。 引言 20世纪70年代至今，随着全球经济的快速发展，钢结构住宅在全球经济发达国家和地区得到了深入的发展，总体走向成熟。这些发达国家钢结构住宅的科研和工程应用起步较早，工业化水平已经很高。迄今为止，国外钢结构住宅已经形成了相当规模的产业化住宅体系，并且在住宅产业化生产方面的研究已经进入对住宅体系灵活性、多变性的研究阶段。这对我国住宅钢结构体系及其产业化的发展有很大的借鉴意义。 1 中国装配式钢结构住宅发展现状 装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点，适应工业化需求，且抗震性能优越、施工周期短、钢材可回收、综合技术经济指标好。但由于种种原因，我 贰
国在多高层住宅建筑中采用钢结构住宅的仅占了很小一部分，这其中既有人们传统观念难以接受的问题，也有预制装配式钢结构住宅自身的问题。 1.1 政策背景 我国住宅产业化的正式提出,始于1999年国务院办公厅转发建设部等八部委《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见》，要求加快住宅建设从粗放型向集约型转变，推进住宅产业现代化，提高住宅质量，具体提出了发展钢结构的要求。国务院（1999）第72号文件更是为预制装配式钢结构住宅及其产业化的发展提供了前所未有的政策支持，该文件明确提出：发展预制装配式钢结构住宅，扩大预制装配式钢结构住宅的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。 1.2 行业背景 2003年以来的大规模行业投资造成的钢铁行业产能严重过剩，2012年新开工面积负增长以及施工面积连续数月增速下降而压制了需求，国内外经济疲软导致家电、船舶、机械等涉钢商品消费萎靡。在供给端和需求端共同挤压下，钢铁行业已由微利运行进入亏损状态。虽然2012年四季度以来，伴随着全球经济环境好转，下游需求的整体好转支撑钢价逐步上涨，但总体来说，现阶段是一个发展钢结构住宅的好时机。 1.3 发展现状 我国钢结构住宅起步较晚，大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。预制装配式钢结构住宅在国内起步更晚，观望者多，需求量少，实施者少。近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，我国钢结构发展十分迅速。 叁
转ABC美式轻型钢结构住宅体系介绍 2008-04-08 06:21 各种冷弯型钢可以组合成不同断面的梁、柱，布置很灵活，通常，这种体系的住宅最大宽度和长度可以做到11m X 18m以上，房间内的分隔也非常灵活。除了结构与基础间要布置12-16mm直径的锚栓外，钢骨与钢骨之间的连接以及结构板材或饰面板材与钢骨之间的连接全部采用自攻螺钉或普通铁钉，结构连接很方便。 3 材料、耐久性与适用性 建筑领域的革新与进步，往往表现为建筑材料方面的创新。新型的钢结构低层住宅体系，除却主要采用钢骨作为承力构件以外，在其他维护和装饰材料的选择上，也有自己的特点，他主要强调以下几方面：高性能，轻质，工厂定制。 1）钢骨构件 住低层宅结构用钢的强度指标一般达到230Mpa或340Mpa，厚0.46mm-2.5mm，由钢板压制成C型、U型或者L型。钢材比其他传统的建筑材料都高，材质更均匀可*，合理设计可以确保结构的安全。人们比较关心的是：钢给人冰冷的感觉，居住舒适吗？传音防火防腐问题怎么解决？ 图3 楼板钢骨构件 事实上，钢骨构件完全封闭在维护材料里，居住空间里感觉不到钢铁的存在；体系中选用的维护材料都满足防火的要求，这在火灾条件下可以保护钢骨，使其在设计的时间内保持正常工作。 图4 屋面钢骨构件
生产钢骨构件的钢板在滚轧成型之前一般要经过一个热浸过程，形成含锌金属镀层以防止钢材锈蚀。金属镀层钢板在建筑施工期间或完工后在设计的寿命期间是不会锈蚀的，即使钢材被擦伤，凹下，切割或冲压，镀层会继续保护外露的部分，因为原电池反应使锌在几毫米范围的裸露金属表面重新形成新的保护层。 图5 墙体钢骨构件 通常，设计师会选用不同镀层厚度的镀锌钢板，或者镀铝锌或镀锌铝钢板，他们在室内环境（如墙和楼板骨架）下不易腐蚀。研究表明位于乡村、大城市、海滨和工业环境里的住宅，锌的腐蚀低于0.1 μm/每三年。因而用于住宅的G60镀锌钢板（镀层厚13 μm）在50年设计基准期内就可以完成使命，如果选用G90镀锌钢板，或者耐腐蚀能力更强的镀铝锌或镀锌铝钢板，就可以获得更长的使用寿命。 2）维护结构及饰面板材 体系中板材起着及其重要的维护、防护以及分隔作用。其中结构性板材主要指外墙、屋面和楼面用板材，与钢骨构成膈板，承受面内力的作用。北美地区广泛应用的是防水防腐处理过的厚度不小于11mm的定向刨花板（OSB）或厚度不小于12mm的胶合板。厨房及卫生间的墙面可采用防水石膏板或其他防水、防火板材，地面有时也可现浇一薄层混凝土。 图6 楼面铺OSB板
高层建筑主体钢结构的施工技术探析 【内容摘要】：主体钢结构工程由于其造价低、结构性能好、施工速度快，在高层建筑领域被广泛应用，施工质量的好坏就直接影响工程结构的安全，如何控制工程施工质量已引起业内人士的重视。 【关键词】：主体钢结构施工质量控制工程结构 随着中国国民经济发展和人口城市化进程加快，我国高层建筑建设持续空前发展。钢结构体系因其本身所具有的自重轻、强度高、施工快等优点，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。中国已成为第一产钢大国，钢结构住宅适宜工厂大批量生产，工业化、商品化程度高，可以将设计、生产、施工、安装一体化，提高建筑产业化水平。钢结构应用于高层建筑已有数十年的历史。首先采用钢结构建造高层建筑的是美国，战后经过经济恢复，高层钢结构工程建设再度兴起，随着炼钢技术和成型制造工艺的发展，给钢结构工程的应用带来新的活力：工程建设日益增加，相应又推动了钢结构设计与施工技术的不断进步积完善。现对超高层钢结构施工技术进行简要总结。超高层钢结构施工技术主要包含如下几方面内容：（1）做好施工前的准备工作；（2）塔吊的选择与布置；（3）严格原材料；（4）钢构件验收；（5）螺栓安装；（6）钢柱安装；（7）焊接；（8）门窗工程安装。 一、做好施工前的准备工作 首先是强化施工图纸的会审工作，图纸是工程施工的依据，工程开工前项目监理机构要组织监理人员熟悉工程图纸与项目有关的规范标准、工艺技术条件，充分领会设计意图。同时，要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。其次是认真审查钢结构安装施工组织设计，施工组织设计是施工单位全面指导工程实施的技术性文件，施工组织设计的完善程度直接影响工程的质量、进度。因此，钢结构安装工程施工组织设计审查要针对性和重点，主要内容有：①质量保证体系和技术管理体系的建立；②特殊工种的培训合格证和上岗证；③新工艺的应用；④对工程项目的针对性；⑤质量、进度控制的措施和方法； ⑥施工计划(工期)的安排。 二、塔吊的选择与布置 塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备，其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑，并保证装拆的安全、方便、可靠。在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊，因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固，并且在起重机布设位置上有较大的自由度。另一方面，采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工，对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。 三、严格原材料
分析 ----周航（）、曹勇（）、董奇伟（）、郭孜涛（） 摘要：装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点，适应工业化发展需求，BIM提供了一种交互式的预制装配式住宅虚拟设计平台，本文介绍我国预制装配式钢结构住宅现状及未来发展。 引言 20世纪70年代至今，随着全球经济的快速发展，钢结构住宅在全球经济发达国家和地区得到了深入的发展，总体走向成熟。这些发达国家钢结构住宅的科研和工程应用起步较早，工业化水平已经很高。迄今为止，国外钢结构住宅已经形成了相当规模的产业化住宅体系，并且在住宅产业化生产方面的研究已经进入对住宅体系灵活性、多变性的研究阶段。这对我国住宅钢结构体系及其产业化的发展有很大的借鉴意义。 1 中国装配式钢结构住宅发展现状 装配式钢结构住宅具有模块化、标准化的特点，适应工业化需求，且抗震性能优越、施工周期短、钢材可回收、综合技术经济指标好。但由于种种原因，我国在多高层住宅建筑中采用钢结构住宅的仅占了很小一部分，这其中既有人们传统观念难以接受的问题，也有预制装配式钢结构住宅自身的问题。 1.1 政策背景 我国住宅产业化的正式提出,始于1999年国务院办公厅转发建设部等八部委《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见》，要求加快住宅建设从粗放型向集约型转变，推进住宅产业现代化，提高住宅质量，具体提出了发展钢结
构的要求。国务院（1999）第72号文件更是为预制装配式钢结构住宅及其产业化的发展提供了前所未有的政策支持，该文件明确提出：发展预制装配式钢结构住宅，扩大预制装配式钢结构住宅的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。 1.2 行业背景 2003年以来的大规模行业投资造成的钢铁行业产能严重过剩，2012年新开工面积负增长以及施工面积连续数月增速下降而压制了需求，国内外经济疲软导致家电、船舶、机械等涉钢商品消费萎靡。在供给端和需求端共同挤压下，钢铁行业已由微利运行进入亏损状态。虽然2012年四季度以来，伴随着全球经济环境好转，下游需求的整体好转支撑钢价逐步上涨，但总体来说，现阶段是一个发展钢结构住宅的好时机。 1.3 发展现状 我国钢结构住宅起步较晚，大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。预制装配式钢结构住宅在国内起步更晚，观望者多，需求量少，实施者少。近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，我国钢结构发展十分迅速。 2 国内装配式钢结构住宅主要实践 钢结构建筑市场兴起于上海和广东，现在虽已遍布全国，但因地域经济发展不平衡，可将其分为北京、上海、苏杭、粤闽、天津等五大区域。钢结构建筑企业主要分布在东南沿海地区的主要城市，如上海、杭州萧山、东莞和无锡等大中城市，而在东北、西北、西南和华中地区，钢结构住宅发展缓慢，有些城市还处于起步阶段。
为什么高层钢结构住宅很少？ 钢结构最大的优势，我觉得是它废弃之后，会比较好处理。 1、结构刚度与质量问题 钢结构一大优势是高强轻质，这在常规建筑上是优点。但是在某些结构上，这可能会成为缺点。 钢的密度比混凝土大，但为什么说钢材是轻质呢，是因为钢材的强度高，承受相同荷载情况下，钢材需要量少，总体来说质量会比混凝土轻。这是钢结构的一大优点。 同时由于钢结构用量少，会导致刚度不足的问题。同时在动力问题中，质量小，也未必就是一个好事情。 高层超高层抗风抗震是个大问题，这里说的抗风抗震不是强度问题，而是刚度问题。 也就说，大风地震情况下，不怕楼会倒，而是怕晃动太大，确切地说是怕晃动的加速度太大。 想象一下，一个一直在晃动的大楼，你敢去住不？ 一个没有正常使用功能的建筑，无疑就是个定时炸弹。 这时候强度优势很难发挥出来，刚度问题虽然可以通过结构手段处理，但是质量太轻，可能会是个致命问题。 在大跨度桥梁中，尤其是悬索桥，由于钢结构质量太轻，我们甚至要往钢箱里面添加配重，改善其动力特性。 对应的房屋结构中要采用钢结构与混凝土核心筒配合，来解决刚度问题。 帝国大厦，双塔，西尔斯大厦确实是钢结构的超高层，但他们都是奔着世界纪录去的，他们解决的关键问题都是钢结构高层抗风，还有他们太贵了。 另外，动力问题要注意的是，动力问题很复杂，刚度低未必合适，刚度高也未必好，只有合适的范围才是合理的。 2、防腐问题 钢结构防腐是个大问题，尤其是沿海地区。 3、钢结构防火问题 钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
我国现有的装配式钢结构体系住宅形式、工艺与特点介绍 一、钢结构住宅体系概念及特点 1.1 钢结构住宅体系概述 各国对住宅体系的理解和做法不尽相同，但一般是指住宅的主体工程，由于选用不同的结构材料、结构类型和施工方法而形成的不同住宅产品，并构成相应的若干从设计到建造的成套技术。钢结构住宅建筑体系以其采用的钢结构形式作为建筑体系分类的依据，成为建筑体系中的一个分支。通常所说的钢结构住宅是指以工厂生产的经济钢型材构件作为承重骨架，以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成的居住类建筑。钢结构住宅产业化即是以钢结构住宅为最终产品，通过社会化大生产，将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。钢结构住宅产业化是钢结构住宅发展的趋势。 1.2 钢结构住宅体系的特点 钢结构住宅与传统的建筑形式相比，具有以下的一些特点： （1）重量轻、强度高。由于应用钢材作承重结构，用新型建筑材料作围护结构，一般用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右，减小了房屋自重，从而降低了基础工程造价。由于竖向受力构件所占的建筑面积相对较小，因而可以增加住宅的使用面积。同时由于钢结构住宅采用了大开间、大进深的柱网，为住户提供了可以灵活分隔的大空间，能满足用户的不同需求。 （2）工业化程度高，符合产业化要求。钢结构住宅的结构构件大多在工厂制作，安装方便，适宜大批量生产，这改变了传统的住宅建造方式，实现了从“建造房屋”到“制造房屋”的转变。促进了住宅产业从粗放型到集约型的转变，同时促进了生产力的发展。 （3）施工周期短。一般三、四天就可以建一层，快的只需一两天。钢结构住宅体系大多在工厂制作，在现场安装，现场作业量大为减少，因此施工周期可以大大缩短，施工中产生的噪音和扬尘、以及现场资源消耗和各项现场费用都相应减少。与钢筋混凝土结构相比，一般可缩短工期二分之一，提前发挥投资效益，加快了资金周转，降低建设成本3%-5%。 （4）抗震性能好。由于钢材是弹性变形材料，因此能大大提高住宅的安全可靠性。钢结构强度高、延性好、自重轻，可以大大改善结构的受力性能，尤其是抗震性能。从国内外震后情况来看，钢结构住宅建筑倒塌数量很少。 （5）符合建筑节能发展方向。用钢材作框架，保温墙板作围护结构，可替代粘土砖，减少了水泥、砂、石、石灰的用量，减轻了对不可再生资源的破坏。现场湿法施工减少，施工环境较好。同时，钢材可以回收再利用，建造和拆除时对环境污染小，其节能指标可达50%以上，属于绿色环保建筑体系。 （6）钢结构在住宅中的应用，为我国钢铁工业打开了新的应用市场。还可以带动相关新型建筑材料的研究和应用。