装配式钢结构住宅体系的发展与应用

装配式钢结构住宅体系的发展与应用

摘要在我国建筑事业不断发展的过程当中，新技术在建筑项目施工中应用的成功案例层出不穷，屡见不鲜。其中，装配式钢结构作为一种新型建筑技术，能够切实有效提升建筑的施工效率。在本文中，将就装配式钢结构住宅体系的发展与应用进行一定的研究。

关键词：装配式钢结构；住宅体系；发展；应用；

1 引言

在我国建筑事业不断发展的过程中，装配式建筑得到了快速的发展与应用，对提升建筑施工水平起到了积极的促进作用。所谓装配式钢结构住宅体系，指通过统一、标准的建筑部品规格，将钢构件制作成房屋部件以及其他结构，并将其运送到施工现场建构住宅体系。与传统住宅相比，其不但集成化程度高、空间布置灵活、承载力高、抗震性能好、自重轻以及环保节能，还能够有效的缩短项目建造周期，加快住宅建筑的产业化和工业化，具有潜在的应用价值。对此，要在把握装配式钢结构发展过程及其特点的基础上，充分做好其在建筑行业的应用工作。

2 技术发展应用现状

2.1 国内发展应用现状

国内对装配式钢结构进行研究的时间较国外晚，从提出住宅产业化的概念至今，经过24年的蓬勃发展与风雨洗礼，装配式钢结构住宅体系技术日趋成熟，现阶段的主要发展趋势为低层轻钢装配式住宅和多、高层轻钢装配式住宅两类，代表性的工程有：

第一，薄板钢骨住宅体系。该住宅体系由北新集团研制，其结构是冷弯薄壁型钢结构的一种特殊形式，其使用1-1.3mm厚度的热镀锌钢板，用辊轧成形工艺处理加工成截面为U、C形状的轻钢龙骨，从而实现楼板、屋架以及墙板工厂化规模生产，该技术在具体施工中不需要进行涂装与焊接处理，是一种能够急速合成、墙板承重的底层轻钢装配式住宅体系。该体系在实际应用当中汇集了多种高科技成果，具有抗震性能好、保温性能佳以及用钢量少的特点，北新集团通过应用该体系建造了一座300m2的小楼，仅用了两个月时间就完成了从工程设计到项目交付的各项工作，同时花费的成本低，造价仅处于2000-3000元/㎡之间。

第二，新型分层装配式支撑体系。该体系由宝业集团改进开发，主要由结构体系、外装围护体系、内装设备体系3部分组成，其作为一种新型低层工业化住宅体系结构，有梁贯通、柱分层，依靠柱间支撑承担主要水平荷载，采用全铰接柱梁节点构造，模数化设计，定型开发标准化构件等技术特点，除具有节地、节能、节材、环保、自重轻的优点外，还有构件集成化程度高，现场工期短，安装方便，抗震性能好，设计便捷，可用于除住宅以外的其他各类建筑等优势；

第三，多高层轻钢装配式住宅。该结构主要由钢梁、立柱、斜支撑三部分组成，其工作机制是将压型钢板混凝土组合楼板支撑在钢梁上形成的主板支撑在立柱上，并在柱和梁之间安装一个斜支撑，使整体能合理的承受竖向荷载和抵抗水平力，这样形成的结构会更加稳固。同时，构件之间都是用高强螺栓连接，在作业工程中按照搭积木方式进行施工，以此加快现场施工进度。

2.2 国外发展应用现状

装配式钢结构住宅体系最早起源于欧美，在日本被进一步研究开发，并广泛

推广应用。对于典型的欧美装配式钢结构建筑来说，其主要用到了轻钢龙骨体系，该体系的楼盖、围护结构以及承重墙体都通过冷弯薄壁型钢以及其组合件组成，

并通过扣件与螺栓进行连接，被广泛用于三层以下的住宅当中。在实际应用当中，其主要有自重轻，工期短，绿色环保，抗震抗风性能好，内部空间跨度大，布置

灵活，屋面方便自然采光通风及材料易于回收等优点。

日本于1968年就提出了装配式住宅的概念。1990年推出采用部件化、工业

化生产方式、高生产效率、住宅内部结构可变、适应居民多种不同需求的中高层

住宅生产体系。在推进规模化和产业化结构调整进程中，住宅产业经历了从标准化、多样化、工业化到集约化、信息化的不断演变和完善过程。经过多年的发展

和实践，发展较为典型的日本装配式钢结构住宅体系主要有以下几种：第一，剪

力墙板-架构组合结构体系。该结构由集成式外墙板和架构组成，集成式外墙板包括非剪力墙板和支剪力墙版。非剪力墙板，是在C型钢墙框骨架上安装窗框、保

温材料、外墙板以及内装地板。而支撑剪力墙板则是在没有设置窗框的墙板内装

置扁钢支撑，其他构造与类似非剪力墙版，起承受水平荷载的作用。墙板相互之

间通过凹型开口截面柱连接形成一个整体，该体系当中的墙板成品制作均在工厂

完成，工厂批量生产效率较高；第二，板框结构体系。该体系连接多个板框构成

一个整体，并根据需求设置柔性支撑。使用分层装配式构法，墙板、窗框、保温材料等安装作业均在现场施工。该方法虽然增加了项目施工现场的安装工

程量，但有效提升了外墙板等各种材料的自由度；第三，架构支撑结构。该体系

的外墙使用ALC板，在H型钢和方形钢管柱组成的架构中加设支撑构件；第四，

单元装配式框架结构。该结构，将各个独立盒式单元的在项目现场拼装成框架结

构体系。所有盒式单元的内部装修以及外墙板作业都在工厂内完成，是目前工业

化生产率较高的结构体系。

总的来说，日本和欧美这两大装配式钢结构住宅体系，虽然都由楼板体系、

钢结构框架以及维护体系组成，但在实际应用当中却具有一定的差异：第一，由

于地理位置的原因，日式建筑对结构的抗震性能要求较高，其更偏向于采用高强

度结构形式，来实现建筑结构的安全性、适用性和耐久性；由此带来的弊端是建

筑结构用钢量增多。欧美龙骨结构，则采用轻钢结构中便于搬运运输、对机械依

赖小、自重轻、断面小的构件。全轻钢龙骨，其构件间距小，能够省去围护骨架

部分，因此总用钢量较少，但存在的不足是其断面较小、无法明确力的传递路径，对局部应力承受力不强，构件的工厂防火防锈处理过程中作业繁杂；第二，在轻

钢龙骨体系当中，节点通过普通钢钉或自攻螺栓的方式连接，结构安装便利、施

工工艺、工具简单。但是由于现场需要安装的构件较多，导致安装作业纷繁复杂，日本在装配式钢结构当中，则通过采用全螺栓连接的方式来规避这一问题，；第三，钢结构住宅普遍采用“三明治”式墙体，即在两面墙板上中间加上墙芯以及钢

骨架。日式钢结构住宅，墙体钢骨架体系则将外墙围护板和外墙装饰板合二为一，既满足了强度要求，又遵循美学中的适用性和美观性的原则。同其相比，欧美钢

结构住宅外墙体系较为简单，外墙装饰板与外墙板相互独立。

4 结束语

装配式钢结构住宅体系较传统住宅结构体系优点诸多，在我国应用过程中经

取得了良好的成效，但是其仍存在规范缺乏体系不健全装配技术落后，作业人员

水平良莠不齐等问题，需要展开深层次的研究，积极应用进一步提升我国建筑施

工水平。