裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑相比，因其獨(dú)特的天然屬性，具有節(jié)約資源、減少污染、施工速度快、抗震性能好及易回收等優(yōu)點(diǎn)，是全壽命的綠色建筑。國(guó)家及地方從“十三五”以來已經(jīng)出臺(tái)了一系列的意見、政策，要求大力發(fā)展推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，到 2025年裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的比例達(dá)到 50%以上。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系發(fā)展

我國(guó)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展時(shí)間還不長(zhǎng)，但在國(guó)家的大力支持下，企業(yè)、科研院所、高校等已經(jīng)開展了不同程度的新體系的研究及應(yīng)用。

（1）裝配式鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)模式

該結(jié)構(gòu)體系以鋼管混凝土框架為基礎(chǔ)，設(shè)置傳統(tǒng)抗側(cè)力構(gòu)件如鋼支撐混凝土剪力墻，核心筒或新型抗側(cè)構(gòu)件（如鋼板剪力墻、防屈曲鋼板剪力墻等），以輕型建筑內(nèi)外墻為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用部分裝配化樓板，配合其他配套部件構(gòu)成的鋼結(jié)構(gòu)住宅形式。

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載能力強(qiáng)、延性好、抗震性能優(yōu)異、耐火性與防火性能優(yōu)良的特點(diǎn)，適用于高層住宅。與鋼柱相比鋼管混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材，降低造價(jià)；與傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑相比，其建造速度較快，工期短。

目前該體系常用的樓板形式有混凝土疊合板、壓型鋼板組合板、鋼筋桁架樓承板以及雙向密肋組合樓板等，樓板形式均實(shí)現(xiàn)了部分裝配化免去了支模工作量，但管線設(shè)備大都需要敷設(shè)在現(xiàn)澆層內(nèi)，不符合裝配式建筑提倡的主體結(jié)構(gòu)與設(shè)備管線分離的方式。

裝配式墻板分為內(nèi)嵌式、外掛式以及嵌掛結(jié)合式，由于結(jié)構(gòu)經(jīng)常需要設(shè)置鋼支撐，內(nèi)嵌式墻板裝配困難，因此外掛式和嵌掛結(jié)合式更適用于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)外掛式墻板包括玻纖增強(qiáng)復(fù)合板、太空板、陶粒混凝土夾芯板等，可整體一次性吊裝，但室內(nèi)梁柱外露明顯，必須配合內(nèi)裝設(shè)計(jì)。嵌掛結(jié)合板包括 ALC板、DK 復(fù)合板等。優(yōu)點(diǎn)為梁柱隱藏，外飾面只需吊籃作業(yè)，防雨性能良好。

裝配式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行改進(jìn)，部品化率達(dá)到 70%左右，但主要體現(xiàn)在主體結(jié)構(gòu)的裝配化上，沒有實(shí)現(xiàn)全裝修和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備管線系統(tǒng)的一體化建造。

（2）結(jié)構(gòu)模塊化新型建筑體系

模塊化鋼結(jié)構(gòu)建筑可分為構(gòu)件模塊化可建模式和模塊化結(jié)構(gòu)模式（盒子建筑），模塊化建筑是裝配率較高的工業(yè)化裝配式建筑，部品化率可超過 90%。湖南遠(yuǎn)大可建公司提出了構(gòu)件模塊化可建模式采用鋼框架斜撐和裝配式主板的形式，主板由工廠預(yù)制好的鋼筋混凝土壓型鋼板組合板、鋼桁架組成，并與斜撐立柱共同組成空間受力體系，工廠預(yù)制的主板內(nèi)部集成了水電、消防、空調(diào)所有管路，地磚也在工廠預(yù)先貼好，現(xiàn)場(chǎng)只需進(jìn)行拼接、安裝。

該模式具有建造速度快、材料利用率高、現(xiàn)場(chǎng)安裝無垃圾、噪音小、房間戶型設(shè)置自由以及墻體門窗位置易改變等優(yōu)點(diǎn)，但該結(jié)構(gòu)還存在立柱及斜撐裸露以及隔音不好等問題。

模塊化模式（盒子建筑），是將傳統(tǒng)建筑房間按功能區(qū)域進(jìn)行劃分，由工廠提前預(yù)制好模塊的立柱、天花板、樓板、墻體、管線、裝修等，然后將箱型模塊運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝，其裝配化程度高，工期短，建筑自重輕。

盒子建筑目前還在研究階段，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。盒子構(gòu)件的生產(chǎn)對(duì)工廠要求較高，由于其自身的特點(diǎn)，建筑外立面、戶型可能受到限制，構(gòu)件尺寸大，運(yùn)輸、吊裝有待完善，同時(shí)，成本問題也是制約盒子建筑的發(fā)展原因之一。

（3）鋼管混凝土組合異形柱框架支撐體系

天津大學(xué)陳志華、周婷婷研發(fā)了適用于多高層住宅建筑的鋼管混凝土組合異型柱框架支撐體系。組合異形柱由單只矩形鋼管混凝土柱通過豎向相互連接，并于一定間隔焊接橫向加勁肋板而成。通過大量研究表明，各單只柱通過連接板能有效地協(xié)同工作，形成了格構(gòu)式空間結(jié)構(gòu)形式，從而提高異形柱的抗側(cè)力能力。異形柱鋼管截面較小，布置靈活，能夠隱藏于建筑墻體內(nèi)部，方便房間布置，該體系已應(yīng)用于最高 80 米左右項(xiàng)目中。

（4）整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)體系

貴州大學(xué)馬克儉等提出了新型裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)體系，可應(yīng)用于多層、高層以及超高層住宅結(jié)構(gòu)中。該結(jié)構(gòu)體系在高層住宅中主要采用鋼框架-核心筒結(jié)構(gòu)，配合采用“裝配整體式鋼空腹夾層板網(wǎng)格結(jié)構(gòu)”作為住宅建筑的樓板體系，現(xiàn)場(chǎng)將磷石膏或脫硫石膏澆筑于“裝配整體式鋼網(wǎng)格式框架”中構(gòu)成住宅建筑的承重外墻及分戶墻，橫向鋼網(wǎng)格樓蓋與豎向鋼網(wǎng)格墻架的網(wǎng)格尺寸小，具有板的受力特點(diǎn)，兩者連接后就形成了三維受力的盒式結(jié)構(gòu)。采用鋼網(wǎng)格空腹夾層板，分戶墻自由劃分，不必遵循墻下必設(shè)梁的限制，可以靈活劃分居室。但其缺點(diǎn)也很明顯，例如鋼空腹夾層板需設(shè)置吊頂，占用層高可達(dá) 500 毫米，嚴(yán)重影響凈空高度，目前工程應(yīng)用較少。

（5）鋼管束組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系

杭蕭鋼構(gòu)股份有限公司研發(fā)了鋼管束組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系。該體系由鋼管束組合剪力墻、箱型梁或 H 型鋼梁作為承重構(gòu)件，配合新型裝配式鋼筋桁架樓承板。CCA 外掛墻板等維護(hù)構(gòu)件，鋼管束剪力墻由多個(gè) U 型鋼管連接在一起，內(nèi)部澆筑混凝土形成墻體，可根據(jù)需要將鋼管排列成一字、十字、L 形、T 形等多種形狀，避免室內(nèi)露梁露柱情況的發(fā)生，但鋼管束組合剪力墻具有用鋼量高加工量大，安裝工作量大等缺點(diǎn)。目前該體系成功應(yīng)用于杭蕭鋼構(gòu)研發(fā)試驗(yàn)大樓和杭州蕭山錢江世紀(jì)城人才專項(xiàng)用房 11 號(hào)樓。

（6）箱型鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系

浙江東南網(wǎng)架股份有限公司研發(fā)了一種多腔鋼板剪力墻組合結(jié)構(gòu)建筑體系，以解決傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)住宅露梁露柱的問題。多腔體鋼板剪力墻包括由若干鋼板圍成的多腔箱體，多腔箱體中設(shè)有角鋼組件，內(nèi)部澆筑混凝土。

樓板采用鋼筋桁架樓承板或預(yù)制混凝土疊合板，內(nèi)墻為輕質(zhì)復(fù)合條板或蒸壓加氣混凝土板，外墻體系保溫裝飾一體化外墻組件，纖維水泥板復(fù)合外墻組件，裝配式蒸壓加氣混凝土輕鋼復(fù)合保溫墻組件或輕鋼龍骨灌漿墻。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅存在的問題

（1）建筑圍護(hù)體系有待發(fā)展

建筑內(nèi)外墻的性能關(guān)系到用戶居住的舒適度。目前墻板本身就隔音、隔熱、防火等指標(biāo)來說，國(guó)內(nèi)很多產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到一定的水平，但仍然存在產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，執(zhí)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，墻板與鋼梁、鋼柱連接構(gòu)造措施不完善，容易造成隔音差、滲水漏水，等問題。另外，圍護(hù)墻體接縫處耐久度的問題也在近些年逐漸顯現(xiàn)。墻板接縫處一般采用密封膠，黏結(jié)劑、嵌縫劑進(jìn)行密封抹平，但在風(fēng)雨日照的侵蝕、熱脹冷縮，以及風(fēng)激勵(lì)的建筑結(jié)構(gòu)搖擺下，部分項(xiàng)目在若干年后出現(xiàn)了內(nèi)外墻開裂，滲水等現(xiàn)象。

（2）建筑配套設(shè)備管線系統(tǒng)發(fā)展滯后

裝配式建筑提倡結(jié)構(gòu)、圍護(hù)、管線“一體化設(shè)計(jì)建造”，但在現(xiàn)今的研究中對(duì)建筑配套設(shè)備體系關(guān)注不夠，給鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工造成了很多不便。設(shè)計(jì)時(shí)沒有處理好電線、水管與墻體的關(guān)系，部分小區(qū)在工程建好后出現(xiàn)了管線處開裂漏水的現(xiàn)象。另外，施工中還存在很多需要開槽開洞的情況，影響了施工效率。在預(yù)制裝配式建筑中，樓板多為半預(yù)制半現(xiàn)澆構(gòu)件，如在預(yù)制構(gòu)件中預(yù)埋電氣管線，則在工廠加工預(yù)制場(chǎng)敷設(shè)的周期，但由于對(duì)管線的位置精度要求很高，很難根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整，靈活性較差。所以現(xiàn)在工程中大多為在現(xiàn)澆層中敷設(shè)管線。

（3）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件外露

高層鋼結(jié)構(gòu)，特別是大跨度、大開間的建筑往往需要較大尺寸的鋼梁鋼柱的鋼構(gòu)件難于隱藏。鋼結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件，特別是支撐也十分影響內(nèi)部空間的美觀，需要結(jié)構(gòu)工程師與建筑師一起交互設(shè)計(jì)，使鋼構(gòu)件與戶型功能吻合，合理布置，盡量隱藏鋼構(gòu)件。

（4）操作簡(jiǎn)單且造價(jià)低廉的防火防腐技術(shù)亟待研發(fā)

鋼結(jié)構(gòu)建筑由于其自身的特性，必須要進(jìn)行防火防腐處理而性能優(yōu)良的防火防腐技術(shù)往往造價(jià)高昂。對(duì)于民用住宅建筑，房地產(chǎn)企業(yè)對(duì)于單位造價(jià)十分敏感，防火防腐處理所帶來的成本增加可能對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣造成不利影響。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展中一些建筑結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)，應(yīng)用以及存在的一些問題，可以看出，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑體系正在向多元化發(fā)展，但不同體系的研究和應(yīng)用程度相差很大，現(xiàn)階段我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用主要還是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系，遠(yuǎn)大可建的裝配式模塊化體系也已初具規(guī)模，而其他體系還在嘗試階段。鋼結(jié)構(gòu)住宅的圍護(hù)體系、樓板體系是組成建筑的重要一環(huán)，但現(xiàn)今不管是墻板本身還是墻板結(jié)構(gòu)的連接，發(fā)展仍然很不完善，是鋼結(jié)構(gòu)住宅的短板。設(shè)備管線與結(jié)構(gòu)的配合還存在一定問題，如裝配率低，維修困難等。

發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，需要從建筑的整體出發(fā)，把握“裝配式結(jié)構(gòu)”和“裝配式建筑”之間區(qū)別，將裝配式發(fā)展的落腳點(diǎn)放在“建筑”上，即在鋼結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)相對(duì)成熟的情況下，著重發(fā)展其外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備管線系統(tǒng)以及內(nèi)裝系統(tǒng)的裝配化，改變傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域過分強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的重要性，而忽視圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)的現(xiàn)狀，從而不僅提升消費(fèi)者的居住體驗(yàn)，并且大大提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的裝配率。