钢结构的优势、装配化设计生产及与PC结构的比较

时间：2018-07-11 10:53:11 来源：极致建筑技术

一、你了解钢结构么？

钢结构是什么？和其他的建筑结构，比如最常见的混凝土结构有什么区别呢？它有什么优点呢？

钢结构是主要由钢制材料组成的结构。主要用于桥梁、建筑、灯塔、船类等领域。除钢结构以外，还有木结构、混凝土结构、砖混结构等结构等。钢结构由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，特别适用于大型厂房、场馆、超高层等领域。具体优点如下：

1）材料强度高，自身重量轻

钢材强度较高，弹性模量也高。与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适于跨度大，高度高，承载重的结构。

2）钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高

适于承受冲击和动力荷载，具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀，近于各向同性匀质体。钢结构的实际工作性能比较符合计算理论。所以钢结构可靠性高。

3）钢结构制造安装机械化程度高

钢结构构件便于在工厂制造、工地拼装。工厂机械化制造钢结构构件成品精度高、生产效率高、工地拼装速度快、工期短。钢结构是工业化程度最高的一种结构。

4）钢结构密封性能好

由于焊接结构可以做到完全密封，可以作成气密性，水密性均很好的高压容器，大型油池，压力管道等。

5）钢结构耐热不耐火

当温度在150℃以下时，钢材性质变化很小。因而钢结构适用于热车间，但结构表面受150℃左右的热辐射时，要采用隔热板加以保护。温度在300℃ -400℃时.钢材强度和弹性模量均显著下降，温度在600℃左右时，钢材的强度趋于零。在有特殊防火需求的建筑中，钢结构必须采用耐火材料加以保护以提高耐火等级。普通民用建筑防火问题采用防火涂料即得以解决。

6）钢结构耐腐蚀性差

特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀。一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。对处于海水中的海洋平台结构，需采用“锌块阳极保护”等特殊措施予以防腐蚀。普通民用建筑防腐采用防腐涂料等措施可以避免。

7）低碳、节能、绿色环保，可重复利用

钢结构建筑拆除几乎不会产生建筑垃圾，钢材可以回收再利用。

因此，钢结构其实可以做到和混凝土结构等平时常见的建筑结构完全一致的效果，且建造方便，低碳环保。

二、你知道最近很火的装配式建筑是什么么？

政府红利扶持的装配式建筑到底是什么？有什么优点呢？

装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的建筑。其应包含两部分：部品部件的工厂化生产、现场的装配式施工；同时对房屋建造的各个环节都提出了要求，包涵集成化设计、工业化生产、装配化施工和一体化装修等方面，涉及行业领域包括建筑设计、BIM、钢结构、混凝土、装修设计、装修材料等。

装配式建筑具有绿色环保、建造速度快等多重优势。装配式建筑的大量建筑构件在工厂加工完成，因此装配式建筑是建筑工业化生产方式中的一种手段，也是建筑工业化的一个分支，具有多种优势：

1）绿色环保，耗能减少：根据万科的提供的数据，相较于传统施工方式，工业化建造能够降低50%左右的施工材料消耗，减少20%的用水量，减少80%的施工垃圾和二次装修垃圾，能够大幅节省能源消耗；并且，由于大部分工作在工厂完成，装配式建筑现场施工任务主要是吊装，施工环境大大改善、建设过程中所产生的噪音和扬尘污染较少，具有绿色环保的特点。

2）质量更高：标准化、模块化、集成化的设计从源头上保证了建筑产品的品质，工厂化制造让产品误差控制在毫米级，构件质量更精细，外保温层更牢固，门窗周边更严密，线管、末端更精确，厨卫防水更可靠。

3）节省工期，建造速度加快：装配式建筑用预制构件在工地装配而成，因此受气候条件制约小，建造速度快，相较普通建筑施工方式可节省总工期超过100天。

4）节约劳动力成本：装配式建筑能够减少单位工程的劳动力用量和劳动强度，并且缩短工期，总体上实现节约劳动力成本。

装配式建筑产业链是以建筑实现的流程为主线的，更加强调设计、生产、施工一体化，总体来说，装配式建筑主要包括研发、设计、预制构件生产、装配施工、维护监测等环节，以及运输、销售、运营等其他环节。事实上，装配式建筑的主要工艺有预制混凝土(PC结构)、木结构以及钢结构。目前，木结构市场占比较小，因此装配式建筑的技术路径主要分为钢结构和PC结构。阅读了前面对钢结构和装配式建筑的介绍，我们很快可以发现，钢结构完全自带装配式的属性。

钢结构设计中，其装配式特征如下：

1）流程精细化：前期技术策划和预制构件加工图设计，建设流程更全面、综合、精细；

2）设计模数化：通过建筑模数的控制可以实现建筑、构件、部品之间的统一，进而实现标准化；

3）配合一体化：设计过程需要与各专业和构配件厂家充分配合、一体化协作，优化设计成果；

4）技术信息化：可采用BIM技术，提高预制构件设计完成度与精确度。

钢结构构件生产：主要包括由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。由BIM软件深化三维建模，在工厂完成构件生产加工。

钢结构装配施工：在完成设计、构件生产制造之后，就可以将钢构构件运至现场，进行装配，对构件拼接要求较高。但由于制作加工的构件是由BIM软件深化三维建模得到，精度完全得到保证。

三、PC结构与钢结构的差异是什么呢？

根据上图我们可以发现钢结构相比PC结构很有优势：

1) 按照国家规范，PC结构抗震设计强度为8级，而钢结构的抗震强度为6-9级，抗震性能较优；

2) 长期来看钢结构具有典型的工业特征，具有良好的发展空间。

但历史原因导致了PC结构占比高于钢结构：

1) 我国混凝土发展时间较长，行业熟悉混凝土生产工艺，而钢结构发展时间较混凝土结构短，人才少，因此PC结构能简单快速地适应政策对建筑工业化的要求；

2) 钢结构历史上曾经价格过高，原材料中厚板的价格曾经为7000~8000元/吨，但是现如今价格已经低于4000元/吨，且从长期需求端来看钢价维持高位的概率不高，钢结构的价格劣势消失。

这两个历史原因导致的钢结构建筑份额处于劣势的状态势必会逐渐消失，其优势凸显。

如今，在欧美国家钢结构建筑占比普遍在40%以上，我国则不到5%。中国公路桥梁中钢结构的不足1%，日本占到41%，而美国占到33%。各位，钢结构这种自带装配式属性的结构，他的优势你了解了么？你们认为在中国，钢结构建筑的市场份额会不断提升么？

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