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工业化装配式高层钢结构体系创新研究(三)

发布时间:2016-08-08    

(接1月19日8版)

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。(待续)

□张爱林

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