????

钢结构模块建筑发展及应用

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2017/12/29来源:《建筑知识》2017年22期文/康云
[导读]本文结合案例,对钢结构模块电力设施在现代化施工中的发展过程进行了集中分析,并着重讨论了钢结构模块的应用路径。

(湖南科鑫电力设计有限公司? 湖南? 长沙? 410007)
【摘? 要】伴随着经济的发展和建筑行业的进步,钢结构模块电力设施建筑的工业化以及产业化水平逐步提高,钢结构模块的发展也趋于一体化,不仅仅具有高度的预制化比例,也能在缩短工期的基础上,实现人力资源和物力资源的升级。本文结合案例,对钢结构模块电力设施在现代化施工中的发展过程进行了集中分析,并着重讨论了钢结构模块的应用路径,旨在为电力企业提供有价值的技术建议,以供参考。
【关键词】钢结构模块;发展;应用
【中图分类号】TU391     【文献标识码】A     【文章编号】1002-8544(2017)22-0175-03
1.案例分析
??????? 近几年,应用钢结构模块技术体系的建筑数量在增多。
??????? 美国纽约布鲁克林32层模块化住宅大厦,于2013年3月动工,建筑面积41万平方米,共包含350套公寓,多数都是为了美国地区低收入民众解决居住问题,建筑结构的60%以上都是工厂内部进行安装和改造,预制950个钢框架模块单元。
??????? 我国在钢结构模块技术应用方面起步较晚,在2008年还刚刚开始,主要集中在底层模块化别墅。在2011年,上海国际冶金展览会中,宝钢集团退出了一款两层钢结构模块化建筑房屋,由13个模块组成,主要采取的是钢框架与冷弯薄壁型钢墙体的组合,建筑结构由轮胎吊进入现场进行安装,12个小时内完成安装。
????????
??????? 图1? 宝钢集团钢模块房屋展示图
2.钢结构模块建筑在现代化施工中的流程
??????? 相较于传统的建筑结构,钢结构模块建筑具有自身优势,且其施工过程也较为特殊,主要在工厂内部预制好相应的建筑模块,借助拖车等运输工具直接运输到现场,并且将其进行现场吊装。在钢结构模块建筑中,利用BIM技术能对其整体模块化施工过程进行全程模拟,从而促进整体技术的设计优化。电力土建设计中,要对施工技术进行综合性分析,尤其是电力工程结构设计,传统结构使用钢筋混凝土,借助钢结构模块能提高防震和抗震效果,从而提高电力工程的稳定性和性能。
??????? 第一,收集相关信息,建立完整的3D施工信息模型,要对电力设施相关信息、现场施工情况以及起重机施工情况等条件进行集中分析。并且,也要对运输条件和安全性等客观因素展开综合性调研和数据整合。
??????? 第二,建立3D信息模型,结合实际情况和模型参数,对场地的管理以及布置情况进行统筹处理,从而确定起重机的具体位置,为模块单元固定交付位置的判定提供依据。
??????? 第三,建立4D模拟,对模块的整个吊装过程进行模拟分析,并且判定最优化次序以及安装时间,从而有效为钢结构模块电力设施施工的整体质量优化提供保障,也能针对具体问题建立更加具有实效性的预防措施[1]。
??????? 除此之外,要想从根本上提高技术效率,就要积极建构更加系统化的模块体系,确保应用价值和管理效果的最优化。首先,要保证模块单元的运输和安装符合密封要求,结合公路转载最大宽度以及高度展开集中处理。其中,模块单元的最大宽度要控制在2.5米到3.5米之间,保证运输路线允许,若是条件许可,可适当增加。模块最大载物高度为4.2米,当车辆运输需经过桥下或隧道时,要结合实际情况选取高度更加适宜的车辆。其次,要保证吊装安装受力情况符合标准,由于其安装过程会产生不同的内部应力,要提升部位实现受力集中,这就需要强化构件的连接能力,确保受力完整。需要注意的是,起重机臂架的实际高度要符合吊装技术,并且保证连接效果的有效性,升级处理机制和控制措施,确保模块处理的完整性,能有效避免模块单元上产生水平力与剪力参数。
3.钢结构模块建筑的应用路径
??????? 由于钢结构模块建筑本身具有较大的建筑优势,不仅具备可持续生态优势,也能实现有效节能。由于结构中主要采取的是钢框架和钢支撑结构,使得其建筑结构的减震支撑效果较好,具有一定的社会应用价值[2]。
3.1 钢结构模块外墙维护结构
??????? 外墙维护结构构件本身要具备较好的延性性能以及抗震性能,能在主体结构变形情况下不发生较大的变形。并且,具有极高的抗风压作用,变形和裂缝满足要求,且能满足装修和电气安装过程中对墙面强度和刚度的影响。在钢结构模块建筑结构中,外墙维护结构也要符合相关标准,整体结构刚度较为柔和,需要重点考虑保温隔热问题以及防水问题,对刚度参数以及强度参数进行集中整合。
??????? 目前,钢结构模块建筑维护结构中,相关构件的具体参数要符合标准。第一,加气混凝土板,干体密度为500kg/m3,厚度为200毫米、宽度为600毫米,长度保持一层楼高,和主体结构进行有效连接。第二,薄板钢骨复合轻质外墙在厂内进行预制,或者是到现场复合。第三,轻集料混凝土复合墙板和岩棉板复合墙板,按照比例进行混凝土浇筑,厚度为150毫米,容重在500kg/m3以下,上下框要利用钢龙骨进行连接,确保侧向强度有所增强。在EPS混凝土复合岩面板结构中,要提高隔气膜的完整性,利用10毫米和7毫米的汉德邦CCA板进行连接[3]。
3.2 钢结构模块底板结构
??????? 由于钢结构模块建筑单元底板主要是承载每个单元房的重量,并且,要保证房间内设备、人员等产生的质量也在承载范围内,主要是采取普通钢筋混凝土板,若是建筑楼层不高,则可以采用轻型钢筋混凝土板。
??????? 具体设计参数如下:第一,底板一般都在工厂内浇筑,借助运输机械进行现场运输。在模块钢架焊成后浇筑钢筋混凝土板,强度等级为C30~C35之间,采取自然养护的机制。值得一提的是,只有保证强度在70%左右,才能进入模块组装工序。第二,要对底板刚度进行全面分析,挠度在/200以下,厚度在/35以上,裂缝宽度要在0.3毫米以下,不能含有贯通裂缝。第三,底板的受力要保持稳定,按照四边铰接支承结构进行计算,着重配置构造负筋[4]。第四,要按照施工设计图纸有序安装,确保钢筋绑扎成型,短向主筋要在长向主筋下方,短向主筋与工字钢梁的下翼缘进行有效焊接。主筋的支撑长度要在60毫米以上,劲板厚度则要在4毫米以上,间距控制在250毫米以上。第五,底板钢筋结构要符合设计要求,主要是利用钢筋桁架楼承板结构,结合图纸开展有序安装,并且保证整体混凝土浇筑结构符合标准。
3.3 钢结构顶板结构
??????? 顶板结构主要是针对封闭空间的管线,要保证具体走向和质量符合要求,为了增加整个建筑结构的平面内刚度,需要适当的增加对角拉撑结构,防止其出现变形。第一,双面钢板结构,可以选择普通热镀锌钢板,镀锌含量要在180g/m2以上,最好不要选择成本较高的热镀铝锌合金钢板和彩色涂层钢板,而整体结构的连接方式主要是搭接,确保相关元件之间符合标准。第二,在对顶板支撑结构进行选择的过程中,要结合实际管理需求和控制机制,对其材料给予高度关注,构件一般选用C型檩条,或者是在工厂制作钢筋时应用的小桁架檩条,只需要对相关参数进行集中测算即可,确保间距符合标准和设计要求[5]。檩条需要连接框架梁,并在下方设置必要的龙骨结构,从而有效铺设纸面石膏板吊顶结构。
??????? 表1? 钢结构模块顶板参数
???????
4.结语
??????? 总之,由于钢结构模块建筑的生命周期以及利用效率符合生态标准,在实际应用过程中,还能对大量材料进行回收,符合资源再利用的需求,是新时期建筑结构设计中的常用措施。在倡导绿色建筑以及绿色设计的过程中,要从建筑设备、结构体系等方面全面考量,升级建筑结构质量,为建筑工程项目的节能发展奠定坚实基础。
参考文献
[1]朱磊.大直径筒仓顶钢结构模块式单元组装、吊装施工分析[J].城市建筑,2014,22(24):93-93.
[2]代宇,黄耀怡,李淮等.用于箱梁型钢结构模块连接的快速接头研制[J].起重运输机械,2015,33(03):37-38.
[3]刘文轩.钢结构模块选煤厂和混凝土结构传统选煤厂优劣比较分析[J].煤炭工程,2014,44(02):29-31.
[4]程国东,牛勇,孔爱民等.LNG钢结构模块化工厂被动防火设计与应用[C].2013中国钢结构行业大会论文集.2013:568-571.
[5]代宇,黄耀怡,李淮等.用于箱梁型钢结构模块连接的快速接头的研制[J].建设机械技术与管理,2015,23(12):139-140.

作者简介:康云(1981-),男,汉族,湖南人,大学本科,工程师,主要从事电力土建设计工作。