近年来，政府致力于加快推进房屋建筑高质量绿色发展，推动建筑业转型升级。自2013年国务院发布《绿色建筑行动计划》以来装配式建筑系列标准应用实施指南 钢结构建筑，国家密集出台推广装配式建筑的政策文件，将大力发展装配式建筑提升到国家战略层面。本文从定义出发，分析了装配式建筑的相关概念和主要指标。同时结合实际项目，分析了装配式钢结构建筑的装配率方案和实施细节。
通过本文你将获得：
1、装配式建筑的定义及三个重要指标；
2、装配式钢结构建筑合理的装配率；
3、装配式钢结构建筑的结构体系、围护墙板及预埋设备的实施细节。
1、什么是装配式建筑？
定义和三个指标
装配式建筑是指将传统建造方式中大量现场工作转移到工厂进行的建筑，建筑构件及配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等）在工厂加工制作，运输至施工现场，通过可靠的连接方式在现场组装安装。
与装配式建筑密切相关的主要指标有三个：装配式建筑面积占比、预制构件装配率、混凝土预制率。
首先，装配式建筑面积占比是指装配式建筑面积占总建筑面积的比例。其次，预制构件装配率是指单栋建筑室外层以上主体结构、围护墙体及内隔墙、装修装饰、设备管线等部分所采用的预制构件的综合比例。混凝土预制率是指工业化建筑室外层以上主体结构及维护结构中预制构件部分混凝土使用量占相应部分混凝土总使用量的体积比。
国标评定标准以单元装配率为计分原则，要求单元装配率不低于50分，其中36分是固定项目。根据装配方案不同，对应的具体预制率可在20%-30%之间波动。
机遇与挑战
随着建筑业的不断发展，国家对建筑业的能源、环境问题越来越重视，推广装配式建筑已成为我国建筑业发展的必然趋势。为大力推动其发展，各地相继出台了要求不一的装配式建筑政策，装配式建筑面积占比、装配率等指标呈逐年提升趋势。
然而，混凝土预制建筑带来的机遇和挑战也日益明显：
施工效率方面，装配式剪力墙自重较大，在施工至高层时吊装会存在明显困难；竖向构件采用灌浆套筒连接，对施工精度要求较高；且灌浆后现场只能通过肉眼判断是否灌满，容易出现人为施工缺陷，影响检测效率。
在结构安全性方面，竖向构件采用灌浆套筒连接，一方面无法保证灌浆完全灌满，另一方面现有的检测手段无法保证在地震作用下连接是否可靠。
是否存在一种结构装配式建筑系列标准应用实施指南 钢结构建筑，既能满足政策的高装配率要求，又能保证结构受力合理、连接可靠？
这就是本文的“主角”——装配式钢结构建筑。钢结构是天然的装配式建筑，具有“轻、快、好、省”的优势，广泛应用于大型工厂、场馆、超高层建筑等领域。近年来，随着钢结构体系的创新和完善，钢结构在民用住宅中的应用逐渐得到推广。
接下来我们将用一个实际的项目案例来介绍装配式钢结构的应用。
2. 装配式建筑结构示例
项目背景
项目总用地面积66398.84平方米，容积率不大于2.5，总建筑面积217527.86平方米，其中地上总建筑面积165965.77平方米，建筑高度限制100米。
根据当地政策及规划条件，该项目需满足“装配式建筑面积不小于地上总建筑面积的15%，其中钢结构建筑面积不小于地上总建筑面积的7%”的要求。
该项目装配率要求遵循国家标准，评分规则与国家标准一致，具体如下：
备择方案
步骤1：首先满足15%预制面积要求
该项目需满足“装配式建筑面积不小于地上总建筑面积的15%，其中钢结构建筑面积不小于地上总建筑面积的7%”的要求，结合强制位移可采用两种解决方案。
1.50％钢结构，50％预制混凝土结构
本次方案中，两栋楼分别采用钢结构和混凝土结构，满足政策下限要求，理论上也是性价比最高的方案。但如果一栋楼采用钢结构，一栋楼采用预制混凝土结构，则不利于整体规划和户型设计，另外预制混凝土结构施工精度要求高，容易出现施工缺陷。
2.100％钢结构
本方案为两栋楼均采用钢结构，这样可以避免两栋楼的差异性，更好的统一总平面图和户型设计。另外钢结构不需要现场浇筑，有利于施工速度和质量。
因此，两栋建筑均采用钢结构更为合理。
第二步：100%钢结构装配率方案推导
钢结构是天然的装配式建筑，但也存在用钢量大、建筑成本高等现实问题，如何经济合理是此方案的重中之重，而装配率作为建筑装配化程度的主要指标，将直接影响项目最终的经济指标。
1.装配率必须得分
根据装配式建筑国家标准评分表，钢结构建筑中的钢柱、钢支撑均为成品钢构件，且占竖向构件的100%，因此主体结构至少要得分30分。围护墙体、内隔墙最低得分为10分，全装修最低得分为6分。因此，100%钢结构建筑装配率的得分必须是46分。国家标准最低要求是50分，因此其他构件需要得分才能达到。
2.水平分量投射比为70%
要满足50%的装配率，至少需要4分，常规做法是部分水平构件采用预制结构，根据装配式建筑评分表，水平构件突出比例达到70%以上，至少可得10分，装配率得分为56分。
3.如何实现水平组件投影比100%
在项目实际施工过程中，多采用行业认可度较高的钢桁架楼承板，钢桁架与底板通过电阻点焊连接成一体式组合承重板，实现了机械化生产，大大提高了楼承板的施工质量，明显加快了施工进度，确保了施工安全。
当选用钢桁架楼承板时，楼板全部预制，在水平构件预制计算过程中，楼板预制比例对水平构件预制比例起着决定性的作用。
因此装配式比例可以达到100%，即方案采用近100%的水平构件装配式，此时水平构件的得分可以达到满分20分，最终得分为66分，在满足高装配率的同时，也实现了安全性、适用性、经济性、美观性的建筑目标。
综合以上分析，本项目装配式建筑方案确定为装配式钢结构建筑，装配率为66%。
实现细节
下面从装配率各个分项角度对装配式钢结构建筑实施细则进行分析。
1.钢结构骨架
本项目钢结构采用CFT柱钢框架-支撑体系，由图2可见，在无窗外墙、隔墙、楼梯间等处均设置了钢支撑，不影响建筑的使用功能；钢柱、钢梁可隐藏于建筑墙体内部，结构布置与建筑高度契合，可为精装修设计带来便利。
图1 结构体系组成
图2 结构平面布置与建筑关系
图3 标准楼面结构三维轴测图
图4 典型结构节点施工图
2. 内墙和外墙
本项目外墙采用ALC条板墙，可满足围护墙体非砌筑率≥80%，同时具有装配式建筑领域普及度高、施工人员熟练程度高、施工速度快、整体性好、防水结构技术成熟等优势。
根据评分规则，内隔墙非砌体率须≥50%，采用ALC条板墙与部分砌块墙体相结合的方式，公共区域、分户墙体、水间（厨房、卫生间）采用砌块墙体，其他区域采用ALC条板墙体。
图1 内外墙拼装方案
图2 ALC条板外墙施工图
图3 ALC条板墙体示意图
图4 ALC双层条板嵌入内墙，无斜撑
图5 ALC双层条板嵌入内墙斜撑
图6 ALC墙体节点处理
图7 ALC墙体施工流程
3.设备管井
给水管道的预留孔及预埋套管应根据室内或工艺要求及管材的不同而确定。排水系统设计应尽量采用同层排水，减少穿过楼板的排水管数量。竖向管道应尽可能设置在管道井内，减少预制构件的预留及预埋。
图1 卫生间下拉式同层排水结构节点
图2 开放式阳台排水防腐方法
应尽可能减少电气管线预制件上的孔、槽数量，更多利用楼板现浇层、外墙保温层等区域敷设配电管道和安装插座、接线盒等设备；楼板、外墙等预制板上孔、槽的尺寸和位置应与土建专业人员协商确定。
图3 钢桁架楼板管线布置
概括
1、装配式钢结构房屋最低装配率为56%，实际工程中采用钢桁架楼承板可大大加快施工速度，提高施工效率，较为合理的装配率为66%。
2、装配式钢结构房屋设计应从结构体系选择、建筑围护墙板选择、设备预留预埋等方面进行综合考虑，分别注意以下几个方面：
（1）结构体系的选择，必须保证结构构件与建筑布局相匹配，保证墙体上不出现柱外露的情况，梁柱节点不影响建筑装修表面的平整度。
（2）选择建筑围护墙板时，应特别注意材料的完整性、防水结构技术的成熟度、施工人员的熟练程度等方面。
（3）在设备预留、预埋方面，应尽量减少预制构件的预留、预埋或后切割，有条件的可考虑采用一体化的管线装饰系统。
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