2016年，国务院办公厅印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，《意见》提出，以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点推进区域，其他常住人口300万以上城市为积极推进区域，其余城市为鼓励推进区域，因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构等装配式建筑，希望用10年左右时间，新建建筑面积中装配式建筑占比达到30%。
近年来，随着一批PC项目的实施，装配式混凝土结构受到结构工程师越来越多的质疑，一度有取消的传言。究其原因，混凝土虽然是现代建筑结构的主流，早已形成完整的市场产业链，但其缺点是施工速度慢、施工现场杂乱，而且常常伴随着资源浪费。即使在大力提倡装配式建筑的今天钢结构建筑在我国的发展，要彻底解决这些缺点似乎还任重道远。在大力提倡绿色建筑的今天，传统的建筑类型显然不能满足绿色环保发展的需求。
钢结构建筑的优点
相对于混凝土或预制混凝土结构，钢结构有着不可比拟的优势：首先，我国钢材产量丰富，钢材质量可靠，为钢结构提供了材料优势。其次，钢结构标准化程度高，自身的预制化特性使得其综合成本低、设计周期短、施工速度快、回收利用率高。第三，钢结构可以最大程度满足绿色环保的要求，钢材本身就是一种环保材料，钢结构从构件生产、加工到后期的现场安装，都不会对自然环境造成破坏。最后，钢结构住宅更能满足私人定制的要求，北美、欧洲的“住宅超市”现在已经相当成熟。
近年来，钢结构建筑被建设部列为重点推广项目，建设部已开展了30多项钢结构建筑科研项目，并建设了不少试点项目，同时，许多高校和企业也加入到钢结构建筑体系和关键技术的研究之中。
图1 举世闻名的“鸟巢”和央视的大裤衩
传统钢结构建筑体系
传统意义上的钢结构建筑体系主要有五种类型：轻型冷弯薄壁型钢体系、钢框架体系、钢框架剪力墙体系、钢框架核心筒体系等。
冷弯薄壁型钢房屋在北美应用广泛，目前已达到商品化生产水平。此体系采用冷弯薄壁型钢作为结构受力骨架，采用自攻螺钉连接节点。其优点是自重轻、抗震性好、施工速度快、绿色环保，但基本局限于低层住宅或联排别墅，在多层、高层建筑中应用并不广泛。
图2 冷弯薄壁型钢体系
钢框架体系的承重骨架是传统意义上由梁、柱等构件组成的钢框架。此体系适用于建造多层住宅建筑，在多层范围内具有良好的经济效益；但当楼层数较高时，侧向刚度不足，稍有浪费。其优点是构造简单，梁、柱刚性连接，安装方便。
图3 钢框架结构体系
钢框架支撑体系是钢框架与支撑共同作用的体系。钢框架主要提供结构的竖向承载力，而支撑体系主要提供结构的侧向刚度。与钢框架体系相比，由于支撑的作用，它的侧向刚度较大，因此适用建筑层数比钢框架体系高，一般在6~12层之间；而且它的梁、柱尺寸比钢框架体系小得多，因此是一种较为经济合理的结构体系。
图4 钢框架支撑体系
钢框架剪力墙体系将钢框架支撑体系中的支撑换成抗侧刚度较大的剪力墙，剪力墙承担80%～85%的水平力。目前流行的钢板混凝土组合剪力墙，可同时发挥混凝土抗侧刚度大和钢板剪力墙延性好、耗能能力强的优点，比钢框架支撑体系适用的建筑层数更高。
图5 钢框架-钢板剪力墙体系
钢框架核心筒结构与钢框架剪力墙结构类似，只是将剪力墙做成封闭的核心筒内筒，外围为钢框架。此体系可承受较高的水平力，接近90%，且理论上建筑适用的层数较高，但层数过多会降低其经济性，所以一般认为12层以下最为合适。
图6 钢框架核心筒结构体系
新型钢结构体系探索
在传统钢结构体系研究的基础上，国内研究机构和不少学者开始尝试开发集成度更高、设计周期更短、可操作性更强的新型装配式钢结构体系，具有代表性的有以下五种：
（1）元达科建集团研发的多层装配式钢结构体系
该体系主要由钢结构柱和集成楼板组成，钢结构柱与集成楼板采用套筒+螺栓连接，柱与楼板采用斜撑连接。它的主要特点是集成楼板，楼板在工厂预制，桁架梁集成在结构中，桁架梁高度很高，保证了集成楼板内有足够的空间预埋管道、电线等。同时，远达在设计时充分考虑了车辆的运输宽度，楼板均为细长条状，宽度较小。此体系不仅在传统钢结构体系基础上进行了很大的创新，最重要的是大大提高了房屋建造的速度，现场只需要少量的人力就可以完成房屋建造，集成化程度相当高。
图7 元达科建钢结构体系
（2）山东莱钢采用的箱式集装箱解决方案
箱式的优点：整体性强，可实现最大程度的集成化，甚至家具等物品都可以集成到房屋内，实现真正的入住；工业化程度高，结构密封性好。缺点是运输困难；运输尺寸受限，无法做得太大；适用于三层以下，三层以上多层结构要保证安全还有很多问题需要解决。
图8 山东莱钢箱式-集装箱式解决方案
（3）万科等公司的墙板装配式钢结构体系
万科对装配式住宅的研究主要集中在混凝土结构方面，他们提出了“主体与填充件分离体系”，即所谓的“VSI体系”。万科完成的项目大多为装配式剪力墙结构，外墙为预制钢结构建筑在我国的发展，内墙为现浇，连接件为现浇。万科虽然发展装配式混凝土结构，但其体系施工方法和施工现场管理方法对装配式钢结构体系的研究和发展有很大的借鉴意义。
图9 万科VSI系统
（4）同济大学陈懿懿教授等研发的分层预制支撑钢结构建筑体系
该体系将房屋分为钢框架支撑体系和楼面体系两部分，其主要特点是柱密集、贯通梁、柱梁铰接，水平力主要由柱间支撑承担，实现标准化设计、高度装配化施工。尽管该体系还有待进一步研究，但其新颖的形式或将成为我国装配式钢结构体系的一个重要分支，对装配式钢结构体系及其连接结构的研究具有很好的借鉴意义。
图10 分层预制钢结构体系
（5）交错桁架结构体系
交错桁架体系是美国麻省理工学院于20世纪60年代开发的一种新型结构体系，主要用于酒店、公寓等房间划分规则的建筑，在美国、澳大利亚等国家得到广泛应用。由于该体系在我国应用较少，发展潜力巨大，所以将其归类为一种新型钢结构体系。
该制度虽然在我国应用较少，但已有不少学者对其进行了研究，并取得了丰硕成果，目前我国已于2012年、2015年制定了两项相关行业标准和技术法规。
图11 我国交错桁架体系相关规定
交错桁架体系具有诸多优点，是一种环保的绿色建筑，可在工厂制造、现场安装，减少湿作业；与普通钢结构相比，施工速度更快、工期更短、综合效益更好；此外，该体系抗侧性能优良，能满足多层、高层建筑的受力要求。
图 12 交错桁架建筑现场视图
综上所述
综上所述，国内已有不少钢结构企业和学者加入到钢结构体系的研究，钢结构在建筑工业化、绿色建筑等方面较混凝土结构有着得天独厚的优势。但目前我国钢结构建筑的发展还存在不足，钢结构建筑本身难以解决的防腐、防火、隔音等问题，导致一些优秀的钢结构体系未能与时俱进。尽管如此，以笔者拙见，钢结构建筑不应该因为其本身强大的装配性而被社会和时代遗忘。与其大力发展历来为结构工程师所诟病的装配式混凝土结构，不如充分发挥钢结构建筑本身的技术优势，开发更多符合当前发展需要的装配式钢结构建筑体系及其相应的节点连接形式。
参考：
[1] 百度百科
[2]张永和.我国节能钢结构住宅发展与推广研究——以山东莱钢建设有限公司为例[D].中国海洋大学,学位论文,2008.
[3]孙旭东.装配式钢结构绿色建筑产业化研究与合作[J].住宅产业,2013,(Z1):53-56.
[4]王伟,陈懿懿等.分层预制支撑钢结构工业化建筑体系[J].建筑结构,2012,42(10):48-52.
[5]周绪红,莫涛,蔡宜燕.新型交错桁架结构体系的应用[J].钢结构,2000,15(2):16-18.
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