張 微

長江大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，湖北 荊州 434023

0 引言

為順應(yīng)世界經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變，綠色、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展已成為建筑業(yè)發(fā)展必然趨勢。國務(wù)院于2013 年1 月1 日發(fā)布《綠色建筑行動方案》［1］，財政部和住建部并提出對高星級綠色建筑實施獎勵措施［2］。鋼結(jié)構(gòu)具有“輕、快、好、省”四大優(yōu)異特性，是綠色建筑的典型代表［3］。為促進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級，推動綠色施工和建筑節(jié)能減排，住建部批準(zhǔn)15 家鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)開展房屋建筑工程施工總承包試點［4］，各單位紛紛成立鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化基地及集成裝配研究中心，向綠色商業(yè)建筑、綠色鋼結(jié)構(gòu)住宅、模塊化生態(tài)建筑、綠色生態(tài)工業(yè)園等方向推廣和試點，并取得豐富成果、積累一定經(jīng)驗，為鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)綠色施工和綠色建造起到了引領(lǐng)作用。

杭蕭鋼構(gòu)在包頭試點“萬郡·大都城”鋼結(jié)構(gòu)住宅項目［5］，東南網(wǎng)架承建的錢江世紀(jì)城人才專項用房［6］，中建鋼構(gòu)建設(shè)的中建鋼構(gòu)大廈［7］，均采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)，以鋼結(jié)構(gòu)作為建筑承重骨架，用環(huán)保、輕質(zhì)、節(jié)能材料做圍護結(jié)構(gòu)，施工便捷、周期短、空間利用率大，建筑垃圾少等優(yōu)點，可真正實現(xiàn)四節(jié)一環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

本文結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計、加工制作、現(xiàn)場裝配等環(huán)節(jié)，對鋼結(jié)構(gòu)綠色施工進行研究。同時對鋼結(jié)構(gòu)綠色建造的發(fā)展導(dǎo)向進行探討，引領(lǐng)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化、裝配式、集成化發(fā)展。

1 綠色施工

鋼結(jié)構(gòu)建筑主要采用鋼板或成品型材，在加工廠制作，現(xiàn)場安裝而成，其綠色施工技術(shù)主要貫穿于深化設(shè)計、加工制作、現(xiàn)場安裝三個環(huán)節(jié)。

1.1 深化設(shè)計

深化設(shè)計要滿足制作工藝、過程運輸、現(xiàn)場安裝等要求，還涉及與各專業(yè)的交叉配合。深化設(shè)計由總包方牽頭，土建、鋼構(gòu)、機電、幕墻、裝飾、暖通、消防、給排水等各專業(yè)參與，成立深化設(shè)計部門，創(chuàng)建信息共享平臺，確保信息及時、準(zhǔn)確地傳遞，將圖紙上的問題反映到模型中提前解決，避免后期施工出現(xiàn)的構(gòu)件碰撞及因返工造成的人力、材料浪費情況。

在設(shè)計過程中結(jié)合制作、運輸、安裝等綜合因素，根據(jù)現(xiàn)場堆場和起重設(shè)備能力，最大限度的減少構(gòu)件分段。例如高層建筑從下往上外框柱截面不斷縮小，最下面可一層一段，中間兩層一段，上面三層一段，在減少吊次的同時也降低了安全風(fēng)險，同時也減少了焊接工作量及焊接引起的建筑垃圾。

對臨時連接措施，例如耳板、夾板等，根據(jù)構(gòu)件尺寸和重量采用不同厚度的連接板。對鋼柱對接焊接的下環(huán)板、襯板等零部件進行優(yōu)化，減少材料浪費。優(yōu)化節(jié)點構(gòu)造方式，現(xiàn)場盡量采用螺栓和栓焊連接，減少現(xiàn)場焊接工作量。

涉及到與各專業(yè)搭接問題，需站在總體局面上考慮，不能只顧單方利益。例如鋼骨混凝土勁性梁結(jié)構(gòu)，拉筋與腹板的常規(guī)做法為腹板開孔，拉筋穿入；如采用腹板焊接搭接板，搭接板上焊接鋼筋，拉筋與構(gòu)造筋連接方式，可避免工廠開孔的繁瑣手段，又極大地方便了土建施工，加快項目施工進度。

1.2 加工制作

加工制作是深化設(shè)計和現(xiàn)場裝配的紐帶，也是鋼結(jié)構(gòu)材料和資源消耗量最大的環(huán)節(jié)。

鋼結(jié)構(gòu)加工廠應(yīng)選擇長期合作的合格材料供應(yīng)商，避免因材料不合格造成的質(zhì)量隱患及引起的材料、資源、勞動力的浪費。根據(jù)構(gòu)件本體和零部件分別進行排版，向鋼廠定尺訂貨，減少鋼材廢料。對鋼材切割產(chǎn)生的廢料和廢渣，分類收集、集中堆放、定期回收處理。制定廢棄物管理計劃，優(yōu)化下料、綜合利用下腳料，廢料。

加工車間應(yīng)合理規(guī)劃，確保從下料、矯正到加工、組立、涂裝一條生產(chǎn)線，部署材料和構(gòu)件堆場，最大限度的利用加工場地，減少構(gòu)件轉(zhuǎn)運次數(shù)。車間配置的機械設(shè)備，應(yīng)采用綠標(biāo)認(rèn)證和節(jié)能認(rèn)證的機械設(shè)備。嚴(yán)格控制機械使用時間，嚴(yán)禁設(shè)備空運轉(zhuǎn)。對于設(shè)備加工期間產(chǎn)生的廢料（廢油）等需回收處理。

根據(jù)鋼材型號不同進行分類，使用不同的回收箱和清楚的標(biāo)識等合理方法來管理回收材料，現(xiàn)場的大宗原料堆放點不應(yīng)混有其它原材料，不同品種的鋼材分類堆放。場地要有相應(yīng)的坡度，利于排水，避免因鋼材生銹產(chǎn)生土壤和水體污染。

嚴(yán)格把控加工質(zhì)量，減少因構(gòu)件制作不合格引起的返工和材料浪費，對于桁架層等復(fù)雜部位，鋼結(jié)構(gòu)的制作和安裝前，應(yīng)在工廠預(yù)拼裝，以避免或減少錯誤或誤差。在使用油漆、涂料等含有揮發(fā)性有機化合物材料時，注意選擇低揮發(fā)性產(chǎn)品，須提供有害物質(zhì)檢測報告或提供有害物質(zhì)檢測報告，涂裝作業(yè)應(yīng)在指定區(qū)域進行，工人進行涂裝作業(yè)時需穿戴配套的防護用品，最大限度的降低職業(yè)病危害。

1.3 現(xiàn)場裝配

對現(xiàn)場安裝人員進行綠色施工培訓(xùn)，召開綠色施工專題會議，建立環(huán)保、節(jié)能和綠色施工理念。根據(jù)現(xiàn)場安裝、焊接質(zhì)量和材料重復(fù)利用情況，建立獎懲制度，對焊絲浪費少，廢料利用率高的班組進行獎勵。

項目部設(shè)置配套勞保設(shè)施，為工人提供安全操作平臺。電焊人需佩戴護目鏡、面罩等防護器具，在高空、危險處作業(yè)應(yīng)佩戴安全帶；油漆和防火涂料施工人員應(yīng)佩帶口罩等。對夜間實施對焊和電焊作業(yè)以及鋼結(jié)構(gòu)焊接加工，應(yīng)有設(shè)置遮光棚，減少光污染。

使用的焊材應(yīng)有焊材、油漆和防火涂料，應(yīng)取得國家環(huán)境體系和綠色認(rèn)證，且產(chǎn)品質(zhì)量合格。焊絲具有優(yōu)良的焊接性能，最大程度減少因為焊接問題產(chǎn)生的材料浪費和環(huán)境污染。采用高強、高韌、低氫、綠色、環(huán)保焊材，減少焊接煙霧對大氣環(huán)境的污染和有毒有害成分焊接人員健康的影響。油漆和防火涂料施工時，應(yīng)對地面采取隔離措施，減少油漆和涂料滴落引起的樓板污染。

制定施工廢棄物管理計劃，并按照計劃內(nèi)容落實措施。將切割的連接耳板，作為鋼結(jié)構(gòu)安裝臨時靠碼；對鋼柱連接夾板進行重復(fù)利用，確保利用率不低于50%；對擰掉的高強螺栓梅花頭進行回收，對多余的廢鋼進行集中堆放統(tǒng)一，交由公司廢棄物管理科進行回收處理。

2 綠色建造

在建筑全生命周期中，需貫穿“減量化、再利用、資源化”的循環(huán)發(fā)展原則，鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式、循環(huán)型的產(chǎn)業(yè)體系，恰恰滿足了滿足建筑“節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)?！钡囊?。未來鋼結(jié)構(gòu)綠色建造主要朝綠色商業(yè)建筑、綠色鋼結(jié)構(gòu)住宅、模塊化生態(tài)建筑、綠色生態(tài)工業(yè)園等方向發(fā)展，其結(jié)構(gòu)體系主要為：鋼框架+輕質(zhì)墻板以及全模塊化體系。

2.1 鋼框架+輕質(zhì)墻板體系

鋼框架+輕質(zhì)墻板體系以結(jié)構(gòu)骨架+三板體系構(gòu)成，結(jié)構(gòu)骨架采用板厚較薄、截面較小的 H 型鋼、箱型鋼柱，墻體體系以ALC 板、EPS 砼復(fù)合夾芯板、輕鋼龍骨灌漿板、保溫裝飾一體板為內(nèi)外墻板，以鋼筋桁架組合板為樓板體系，組成完整的建筑體系。相較于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土體系，工時工效可提升30～40%，得房率提升5～10%，建筑垃圾降低70～80%，綜合成本基本持平［9］。鋼框架+輕質(zhì)墻板體系屬于主流市場，目前已建成的鋼結(jié)構(gòu)住宅如“蘭州新區(qū)裝配式鋼結(jié)構(gòu)保障房項目”、“文昌嘉苑社區(qū)裝配化住宅”均采用此類結(jié)構(gòu)體系。

該體系內(nèi)墻選用輕質(zhì)、高強的ALC 板等輕質(zhì)條板，與傳統(tǒng)的砌塊相比，輕質(zhì)防火隔墻板重量輕，厚度小，大大的節(jié)省了建筑空間和建造成本。輕質(zhì)條板采用A 級防火，大大提高建筑耐火等級，其內(nèi)部組成材料及聚苯乙烯泡沫顆粒，都具有良好的隔聲和吸音功能的保溫隔聲效果良好。且輕質(zhì)隔墻板施工便捷，相比傳統(tǒng)的砌體施工效率提高10～15 倍，大大縮短了施工周期。

外墻選用ALC 板基墻+保溫裝飾ET 板面層。ALC 板基墻采用蒸壓加氣混凝土條板和蒸壓加氣塊兩種材料，并在基墻面層進行防水處理。ET 板是由粘結(jié)層、保溫裝飾成品板、錨固件、密封材料等組成，其新型錨固方法、節(jié)點及冷橋設(shè)計處理大大加快了施工速度和降低節(jié)能損失。ALC 板基墻+保溫裝飾ET 板面層可實現(xiàn)材料、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)三重防水功能，滿足外墻保溫與裝飾效果。

鋼筋桁架樓承板可采用疊合板和現(xiàn)澆樓板兩種體系，現(xiàn)澆樓板底模又分為鍍鋅鋼板、木板和復(fù)塑板，其中木板和復(fù)塑板底?？稍诨炷翝仓瓿珊蟛鸪啄Ｖ貜?fù)利用。鋼筋桁架樓承板實現(xiàn)立體交叉作業(yè)，大大縮短主體結(jié)構(gòu)施工周期。

2.2 全模塊化體系

全模塊化結(jié)構(gòu)體系劃分為柱模塊、梁模塊和板模塊和圍護模塊，由柱、單元連接件、主梁、次梁、水泥基墻體、結(jié)構(gòu)保溫墻板、木格柵、金屬屋面組成，采用集成廚房、集成衛(wèi)浴，智能家居電器等集成系統(tǒng)，滿足生態(tài)、宜居、智能、高效、多元的未來生活方式。

全模塊化體系V1.0 以構(gòu)件模塊化進行裝配，包含主結(jié)構(gòu)（梁模塊、柱模塊、屋面模塊、外墻模塊、內(nèi)墻模塊）、圍護體系（門模塊、窗模塊、外掛保溫板模塊、格柵模塊）、連接構(gòu)造（螺栓、標(biāo)準(zhǔn)件連接）。鋼結(jié)構(gòu)主體部分采用現(xiàn)場全螺栓連接；圍護體系與結(jié)構(gòu)構(gòu)件間采用標(biāo)準(zhǔn)連接件快速連接；主體結(jié)構(gòu)均采用可再生的型鋼材料，屋頂采用彩光板，外圍護采用輕質(zhì)墻板等，絕大部分材料回收后可作為再生資源，可再生材料占總類別比例超過40%。同時在屋頂設(shè)置24 塊太陽能光伏板，年發(fā)電量可達2.1 萬度。

隨著工業(yè)化和裝配化的發(fā)展，模塊化鋼結(jié)構(gòu)逐步邁入V2.0時代，將梁板等組成樓板模塊，內(nèi)外墻在加工廠組裝成墻板模塊，同時在樓板及墻板內(nèi)穿入集成管線，在墻板模塊外增加裝修飾面，實現(xiàn)建筑裝飾一體化。模塊化鋼結(jié)構(gòu)V3.0 時代采用BIM 技術(shù)實現(xiàn)可視化虛擬建造，可根據(jù)業(yè)主需求在設(shè)計期間隨時進行修改，根據(jù)模塊間可進行多樣組合，并根據(jù)不同的功能需求，形成學(xué)校、辦公樓、住宅等多種產(chǎn)品。

全模塊化體系鋼結(jié)構(gòu)，從構(gòu)件裝配到模塊裝配發(fā)展到單元裝配，是智能建造的發(fā)展產(chǎn)物，其工業(yè)化程度高，結(jié)構(gòu)靈活性強，可按照建筑模數(shù)進行批量生產(chǎn)，可滿足大面積建造，是未來鋼結(jié)構(gòu)全模塊化體系綠色建造的主要發(fā)展方向。

3 結(jié)論

（1）本文對鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計、加工制造到現(xiàn)場裝配各個方面的綠色施工技術(shù)進行探討，提出鋼結(jié)構(gòu)實現(xiàn)綠色施工和四節(jié)一環(huán)保的具體措施和方法，可為鋼結(jié)構(gòu)施工企業(yè)綠色施工提供參考。

（2）就鋼結(jié)構(gòu)綠色建造采用的鋼框架+輕質(zhì)墻板體系以及全模塊化體系進行研究，對其結(jié)構(gòu)組成和材料進行闡述。鋼框架+輕質(zhì)墻板體系主要適用于大面積鋼結(jié)構(gòu)住宅開發(fā)，全模塊化鋼結(jié)構(gòu)裝配體系是未來鋼結(jié)構(gòu)綠色建造發(fā)展的必然趨勢。

（3）鋼結(jié)構(gòu)施工企業(yè)應(yīng)緊抓國家大力推動鋼結(jié)構(gòu)綠色建筑發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的戰(zhàn)略機遇，進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，為建筑工業(yè)化、鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出貢獻。