钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术研究与应用

增刊施工技术

CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY

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钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术研究与应用赵志红（山西省工业设备安装集团有限公司，山西

太原

030032）

［摘要］装配式组合结构建筑作为装配式建筑体系中的一种，其中钢-混凝土组合结构建筑体系是其中应用较为广泛的。随着钢结构建筑的不断推广应用，为更加适应装配式建筑的发展，在传统钢结构结构建筑可以预制化生产现代钢-混凝土组合结构体系的建筑集成技术研究显得更为迫切，将钢-混凝土组合结构系和装配式施工的基础上，

围护系统、设备与管线系统、内装系统有机集成，以适应新时代装配式建筑发展的特点，满足消费者的使用和市统、场需求。

［关键词］组合结构；装配式建筑；集成；体系；预制［TU741中图分类号］

［文献标识码］A

［8498（2019）S1-1263-03文章编号］1002-

ＲesearchandApplicationofAssemblyBuildingSystemTechnologyforSteel-concreteCompositeStructures

ZHAOZhihong

（ShanxiIndustrialEquipmentInstallationGroupCo.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi

030032，China）

Abstract：Asakindofassemblybuildingsystem，thesteel-concretecompositestructurebuildingsystemiswidelyused.

inordertomoreadapttothedevelopmentofWiththecontinuouspopularizationandapplicationofsteelstructurebuildings，

assemblybuildings，onthebasisofthetraditionalsteelstructurebuildingscanbeprefabricatedProductionandassemblyitismoreurgenttostudythebuildingintegrationtechnologyofmodernsteel-concretecompositestructuresys-construction，

equipmentandpipe-tem.Thesteel-concretecompositestructuresystemanditsenclosurewillbestudiedurgently.Systems，linesystems，andbuilt-insystemsareintegratedorganicallytoadapttothecharacteristicsofthedevelopmentofassemblybuildingintheneweraandtomeettheneedsofconsumersandthemarket.

Keywords：compositestructure；assemblybuilding；integration；system；prefabrication

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引言

我国传统的住宅建筑，从早期的砌体结构筒子楼，90年代房改后，到后来的多层砌体单元房，开发商的住宅产品丰富起来，各种混凝土高层住宅不断推陈出新。2000年后，随着我国钢产量的增加，钢结构建筑页逐渐增多了起来。但钢结构在住宅建筑中的应用，在我国起步晚应用少，基于技术发展的客观规律和人民群众对住宅的传统观念以及对钢结构住宅这种新产品的疑虑，都使得钢结构住宅的推广应用步履维艰。

随着当前国家大力推广装配式建筑，钢结构住宅建筑的发展也成了、高校科研、建筑行业和社会资本关注的热点。钢结构具有天然装配式属性，大力发展钢结构装配式建筑，既可以实现传统建筑的转型升级，又可以使大量的农民工成为现代化的产业工人，同时也可以保证建筑的质量。

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国内钢结构建筑现状

钢结构建筑市场兴起于上海和广东等发达地区，现在虽已在全国推广应用，但各个地区的发展不均衡，钢结构建筑企业主要分布在东南沿海地区的主要城市。目前，我国在超高层住宅建筑中采用钢结构住宅的仅占了很小的比例，这其中既有人民群众传统观念不太认同的问题，也有钢结构住宅自身存在一些质量缺陷或技术难题没有解决的问题。

装配式钢-混凝土组合结构住宅建筑具有模块化、标准化、系列化的特点，可以达到工厂化预制和现场装配化的要求，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。钢结构建筑的应用实践主要有：杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司的隐式框架+支撑/钢板墙钢结构住宅体系，浙江绿筑集成科技有限公司的绿筑GBS装配式集成建筑体系，北新集团的北新多层钢结构住宅建筑体系，远大集团的

［作者简介］赵志红，E-mail：高级工程师，国家注册一级建造师，

1093283370@qq.com［收稿日期］2019-03-28

远大工厂化可持续建筑，宝钢集团的装配式钢结构，杭萧钢构的钢管混凝土束组合剪力墙结构体系等等。

12施工技术2019增刊

2钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术研究背景如上文所述，钢结构具有天然装配式属性，但并不

是所有钢结构建筑都是装配式建筑，根据GB/T51129—2017《装配式建筑评价标准》要求，装配式建筑应同时满足下列要求：主体结构部分的评价分值不低于20分；围护墙和内隔墙部分的评价分值不低于10分；采用全装修；装配率不低于50%。所以，要研究钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术，应从结构系统、围护系统、设备与管线系统、内装系统的有机集成入手，适应装配式建筑的要求，凸显钢结构建筑的优势。装配式建筑工业化是以构件在工厂的预制化生产、在施工现场的装配式施工为生产方式，以设计的模块标准化、构件部品部件化、施工现场机械化、管理信息化为特征，能够整合设计、制造、施工等整个上下游产业链，实现建筑产品绿色节能、环保无公害、全寿命周期价值最大化的可持续发展的新型建筑生产方式。钢-混凝土组合结构装配式建筑如图1所示。

图1钢-混凝土组合结构装配式建筑

3钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术研究钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术基于装

配式建筑体系结合钢-混凝土组合结构，以钢结构为主体结构竖向构件，与混凝土水平构件相组合，将围护墙和内隔墙系统、设备与管线系统和内装系统进行集成的技术体系。在方案阶段，通用结构体系和专用结构体系区分，以模数化、标准化为设计思路，以工程全系统、全集成、全装配为方向；在施工图阶段，对于构件及装配节点进行深化设计，解决构配件的标准化定型和装配节点的构造详图设计；编制钢-混凝土组合结构装配式建筑体系相关设计、施工标准规范，编制相适应的施工工艺、工法和安全规程；与国内现行的建筑技术标准、规范相互兼容，在设计、审批、验收阶段均有标准可依，进行成套技术的研究，以技术为引导，完善全系统的产品功能，提高工业化程度，产品质量满足产业化标准要求，推动体系进行工业化、大规模的推广，如图2所示。

钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术是PS钢结构与PC混凝土结构组合形成集成建筑整体解决方案产业链：基于产品化的技术研发；基于BIM的集成

图2

隐式框架钢结构住宅系统

设计；基于信息化的项目管理；基于智能化的预制生产；基于装配化的快速建造；基于信息化的智能运维。体系技术可形成多种装配式集成结构系统，包括：装配式集成楼面系统、装配式集成外墙系统、装配式集成内墙系统、装配式集成厨卫系统、装配式楼电梯系统、装配式集成内装系统、装配式绿色智能系统。钢-混凝土组合结构成套系统技术深度融合装配式混凝土结构技术与装配式钢结构技术，解决了装配式钢结构建筑的防火、防腐问题和装配式混泥土连接节点问题，具有优越的抗震性能，可靠的连接节点；外墙系统采用单元组合式PC外挂墙板，形成“内嵌外挂式”的多道防水措施；钢筋桁架叠合楼板系统，实现了施工无支撑、无模板的立体交叉作业，

为社会提供更加可靠，更加成熟的高品质建筑产品，建造工期节约50%，现场工人减少70%，施工措施减少70%，建筑垃圾减少90%，现场湿作业减少90%，材料可循环利用70%，现场焊接减少90%，现场粉尘减少90%，现场噪声减少90%。

与装配式混凝土技术相比较：竖向结构的连接可靠性提升；无需养护，连续施工；无模板工厂预制；耗能提升50%，抗震性优越；无模板无支撑施工。与装配式钢结构技术相比较：防火性能提升；防腐性能提升；刚度提升40%以上；隔音性能提升；装饰装修便捷性提升系统技术。4

钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术应用在住宅这种有限的空间/房间内，采用钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术后，

不再有传统钢结构和一些混凝土结构建筑的凸梁凸柱现象，充分考虑了住宅的使用功能，装修方便。在建筑布置方面，采用窄截面柱、梁可以使主体结构构件隐藏在墙体内，在室内不会有凸出的结构梁柱存在，提高使用面积和建筑适应性。支撑体系主要沿外墙和公共区域布置，在套型内没有遮挡，

套型内空间分割灵活，采取增加稳定性的措施确保支撑截面宽度小于墙宽。建成效果如图3所示。

在标准化和模数化方面，钢结构主体构件可以归并为有限的几种规格，方便批量订购和标准化加工。有限的规格，适应不同的层数、不同的跨度和不同的分摊面积。在钢结构制作方面，节点经过优化创新，采用

2019增刊赵志红：钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术研究与应用1265

图3

住宅建成效果

的连接方式和制作工艺都是质量容易控制的技术，对中西部地区的钢结构制造企业有较大的优势。在钢结构施工方面，所有钢结构部品构件在工厂加工好，现场装配化施工速度快。钢结构柱采用钢管，柱内浇筑混凝土，施工方便，质量容易保证，融合了钢结构和混凝土的优点。

经过多个项目案例对比，钢-混凝土组合结构装配式建筑体系户型适应性强，与围护墙材衔接可靠，在不

同烈度、

不同建筑高度的情况下，通过调整最小柱宽、梁宽，基本保证了藏柱、梁于墙。

钢-混凝土组合结构装配式建筑体系经济性：1）钢结构构件成品采购，梁柱节点装配简单，无熔透焊，无电渣焊，无需探伤，构件制作成本低。2）结构体系效能高，抗震性能优越，对于一些建筑平面对混凝土更为不利，在高烈度区，钢结构优势非常明显，与传统混凝土结构造价接近持平。尽管钢结构在结构部分的设计和

施工技术通过较长的发展期已经较为成熟、完善，但在钢结构与混凝土结构的组合和集成外围护系统、管线设备系统、内装系统等的匹配方面目前仍有较多问题需要解决。随着时代的发展，我国装配式建筑的稳步推进，钢结构装配式建筑本身具有易于施工、工业化程度高，且可以做到全生命周期住宅等优势，发展钢结构装配式建筑是我国建筑工业化发展的必然要求，更是对绿色发展理念的践行，所以钢-混凝土组合结构装配式建筑体系技术研究与应用大有可为。