在中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)分會(huì)舉辦的2017年度鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)培訓(xùn)班上，廣東省鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、華南理工大學(xué)教授王仕統(tǒng)分享了裝配式鋼結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容。

在工地采用高強(qiáng)螺栓裝配優(yōu)點(diǎn)多

王仕統(tǒng)認(rèn)為，裝配式建筑有四個(gè)顯著的特征：一是節(jié)約資源，二是環(huán)保（減少對(duì)環(huán)境的污染），三是施工效率高，四是質(zhì)量保證。就裝配式鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，鋼構(gòu)件制造（加工、焊接等）工廠化，構(gòu)件運(yùn)到工地，采用高強(qiáng)螺栓裝配化。

工廠焊接和工地焊接的效果是不同的。工地采用高強(qiáng)螺栓裝配，而不采用焊接，原因是工地焊接質(zhì)量難保證，且經(jīng)歷熱循環(huán)，變形難控制。

王仕統(tǒng)用三張圖片比對(duì)，說(shuō)明世界先進(jìn)國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)螺栓裝配，具有工期短、精度高（螺栓穿孔率等）、抗震性能好等優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工地一般采用全焊接和栓焊法連接，質(zhì)量難保證，工期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。王仕統(tǒng)用9張圖分析了1994 年美國(guó)諾斯里奇發(fā)生6.7級(jí)地震，梁——柱栓焊法連接有較多破壞，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)破壞發(fā)生在梁——柱栓焊法連接的下翼緣，1986年墨西哥城地震、1995年日本阪神地震等栓焊法節(jié)點(diǎn)也有較多的破壞。

世界先進(jìn)國(guó)家基本上實(shí)現(xiàn)了全高強(qiáng)螺栓工地裝配式鋼結(jié)構(gòu)。通過(guò)比對(duì)看出，我國(guó)與世界先進(jìn)國(guó)家在工地安裝鋼構(gòu)件的巨大差距，也說(shuō)明我國(guó)在全鋼結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方面存在巨大差距。蜚聲國(guó)內(nèi)外的精工國(guó)際工程有限公司近年來(lái)在國(guó)外的很多鋼結(jié)構(gòu)工程中采用高強(qiáng)螺栓裝配的居多。

王仕統(tǒng)認(rèn)為，工地采用高強(qiáng)螺栓安裝有三大優(yōu)點(diǎn):

一是工人的勞動(dòng)強(qiáng)度比焊接小得多，質(zhì)量、精度有保證。

二是施工快捷、工期短，尤其是采用扭剪型螺栓安裝更為突出。

三是當(dāng)遇到中、小地震時(shí)，螺栓安全可靠，遭遇大地震時(shí)，螺栓連接的摩擦面滑移耗能，結(jié)構(gòu)不倒。

打破瓶頸喜迎裝配式鋼結(jié)構(gòu)春天

“眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)具有三大核心價(jià)值——最輕的結(jié)構(gòu)、最短的工期和最好的延性，然而，我國(guó)推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)20多年了，市場(chǎng)份額依然很少，原因何在？”王仕統(tǒng)如是說(shuō)。

王仕統(tǒng)認(rèn)為，鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)包括設(shè)計(jì)與施工（制造和安裝），應(yīng)該重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是龍頭的理念重視鋼結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)。制約我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的瓶頸主要是人員、技術(shù)、市場(chǎng)與管理。

在人員方面存在三個(gè)問(wèn)題：

一是設(shè)計(jì)院的鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院（室）極少，高水平專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師更是奇缺，熟悉鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)總工、建筑師和設(shè)備師也都十分缺乏。

二是鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)具有國(guó)際工程經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員和經(jīng)營(yíng)人員奇缺，高水平的焊工、自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)人員稀缺，詳圖設(shè)計(jì)和BIM應(yīng)用人員的技術(shù)水平偏低，產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)人員和產(chǎn)業(yè)工人緊缺。

三是專(zhuān)業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)理人員和檢測(cè)人員不足。

在技術(shù)方面，缺乏安全、舒適、經(jīng)濟(jì)的高性能結(jié)構(gòu)體系，缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支撐高性能鋼材應(yīng)用，缺乏高性能組合橋梁結(jié)構(gòu)體系。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)與配套技術(shù)，鋼結(jié)構(gòu)住宅的“三板”，特別是外墻板問(wèn)題以及鋼結(jié)構(gòu)防火、防腐、裝飾一體化等均需要提高。

在工程建設(shè)時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)智能制造系統(tǒng)，全壽命周期的設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)一體化技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、工業(yè)化融合技術(shù)以及鋼材標(biāo)準(zhǔn)、工程標(biāo)準(zhǔn)還需要與國(guó)際接軌。

在市場(chǎng)與管理方面要重視企業(yè)、市場(chǎng)、監(jiān)管三個(gè)環(huán)節(jié)：

在企業(yè)環(huán)節(jié)，如果鋼材和鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不合理，容易導(dǎo)致低端產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益低下，從而帶來(lái)很大的資金壓力和金融風(fēng)險(xiǎn)。此外，鋼材、涂裝、焊接質(zhì)量亟待提高。

在市場(chǎng)環(huán)節(jié)，鋼結(jié)構(gòu)住宅市場(chǎng)、中小跨度橋梁市場(chǎng)、海外鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)以及海洋工程、軍工工程和農(nóng)業(yè)工程市場(chǎng)還需要拓展。

王仕統(tǒng)強(qiáng)調(diào)，發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)必先實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是硬道理（力學(xué)功底、結(jié)構(gòu)理論），硬設(shè)計(jì)（只會(huì)熟練地使用設(shè)計(jì)軟件，而不知其所以然）就是任性——笨重與怪異。進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，政府必須改變?cè)O(shè)計(jì)和施工的收費(fèi)機(jī)制。目前，設(shè)計(jì)按總造價(jià)收費(fèi)、施工按鋼結(jié)構(gòu)重量收費(fèi)，這樣的結(jié)果就是間接鼓勵(lì)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)笨重的鋼結(jié)構(gòu)建筑。

王仕統(tǒng)希望，在設(shè)計(jì)收費(fèi)方面，應(yīng)引入功能、科技創(chuàng)新、綠色環(huán)保和省材機(jī)制，真正做到“四節(jié)一環(huán)?！薄Ｔ谑┕な召M(fèi)方面，應(yīng)引入施工難度和工程精度系數(shù)，改變招投標(biāo)、評(píng)獎(jiǎng)機(jī)制。

王仕統(tǒng)表示，形效結(jié)構(gòu)之所以在大型體育館、歌劇院、會(huì)展中心、航站樓等工程中得到廣泛應(yīng)用，是由于設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)充分展現(xiàn)了形效結(jié)構(gòu)自重輕、便于工業(yè)化生產(chǎn)、剛度好、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，也因此成為很多國(guó)家和地區(qū)的標(biāo)志性建筑，為世人所矚目。

王仕統(tǒng)認(rèn)為，笨重、怪異以及現(xiàn)場(chǎng)焊接的鋼結(jié)構(gòu)建筑就很難說(shuō)是綠色建筑了。所謂綠色建筑，就是在建筑全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國(guó)家探索可持續(xù)建筑之路即采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝，實(shí)行綜合化設(shè)計(jì)，使建筑在滿足功能時(shí)所耗資源、能源最少。毋庸置疑，精心設(shè)計(jì)最重要，設(shè)計(jì)是龍頭。

王仕統(tǒng)強(qiáng)調(diào)，鋼結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的四大步驟為結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)截面高度、構(gòu)件布局、節(jié)點(diǎn)小型化。因?yàn)樵O(shè)計(jì)與施工的標(biāo)準(zhǔn)不同，設(shè)計(jì)遵循的是結(jié)構(gòu)哲理——少費(fèi)多用，即用最少的結(jié)構(gòu)提供最大的結(jié)構(gòu)承載力，并要考慮施工方便；而施工的優(yōu)良體現(xiàn)在質(zhì)量、精度、工法等方面。