装配式建筑专利技术

装配式钢结构建筑专利技术项目介绍技术引领创新驱动一、项目背景技术引领创新驱动中共中央、国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》指出，要大力推广装配式建筑，减少建筑垃圾和扬尘污染，缩短建造工期，提升工程质量。要求“制定装配式建筑设计、施工和验收规范。完善部品部件标准，实现建筑部品部件工厂化生产。鼓励建筑企业装配式施工，现场装配。建设国家级装配式建筑生产基地。加大政策支持力度，力争在10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”。我国现有的传统技术虽然对城乡建设快速发展贡献很大，但弊端亦十分突出：一是粗放式，钢材、水泥浪费严重；二是用水量过大；三是工地脏、乱、差，往往是城市可吸入颗粒物的重要污染源；四是质量通病严重，开裂渗漏问题突出；五是劳动力成本飙升，招工难管理难质量控制难（这一条恰恰是最本质的）。这表明传统技术已非改不可了，加上节能减排的要求，必须加快转型，大力发展装配式建筑。技术引领创新驱动李克强：大力发展钢结构和装配式建筑李克强表示，要加强城市规划建设管理。增强城市规划的科学性、权威性、公开性，促进“多规合一”。开工建设城市地下综合管廊2000公里以上。积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑工程标准和质量。前瞻产业研究院发布的《2017-2022年中国钢结构行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》，从行业整体规模来看，目前我国钢结构产量占比仍然很低，2016年我国钢结构产量占粗钢产量占比仅6.93%；从细分领域来看，2016年我国钢结构建筑中住宅占比仅4.1%，而欧美日等发达国家达到30%-50%，相比之下，我国的钢结构住宅占住宅总量的比例微乎其微，表明我国钢结构行业未来发展的潜力巨大，行业的投资前景非常好。技术引领创新驱动国内28个省市自治区相继出台了装配式建筑目标及补贴相关政策，助力装配式建筑大发展。以下列举上海扶持政策：上海市目标：“十三五”期间，全市装配式建筑的单体预制率达到40%以上或装配率达到60%以上。外环线以内采用装配式建筑的新建商品住宅、公租房和廉租房项目100%采用全装修。《上海市装配式建筑2016-2020发展规划》保障：符合装配整体式建筑示范的项目（居住建筑装配式建筑面积3万平方米以上，公共建筑装配式建筑面积2万平方米以上。建筑要求：装配式建筑单体预制率应不低于45%或装配率不低于65%），每平方米补贴100元。《上海市建筑节能和绿色建筑示范项目专项扶持办法》以下为各省政策连接：各省出台优惠政策强力扶持技术引领创新驱动钢结构是绿色产业钢结构建筑是绿色建筑，钢结构施工是绿色施工。钢结构工业化程度高，施工周期短、现场用工少、劳动生产率高，而且品质易保证；施工占地少，可干式施工，节约用水，产生的噪音小、粉尘少；钢材可回收利用，减少建筑垃圾和环境污染。在建筑工程领域推广钢结构是建筑业发展循环经济的重要内容，是传统土木建筑业的转型与升级。钢结构是民生产业钢结构建筑自重轻、强度高、塑性好，使建筑的高度和跨度得以不断突破，建筑的可利用空间更大，且抗震性能优越，有利于民生。钢结构是朝阳产业目前，我国建筑钢结构的用钢量仅占钢产量的4%，而发达国家这一比例已超过30%。我国钢结构建筑在全部建筑中所占比重不到5%，而发达国家则超过50%。我国发展建筑钢结构产业物质经济基础也完全具备，国家实施了“积极用钢”政策，再加上“一带一路”国家战略的实施和建筑工业化的快速发展，预计包括“十三五”在内的未来30年将是我国钢结构产业黄金发展期。总的来说，钢结构具有节省人力资源、提高生产效率、确保品质功能等优势。在建设领域广泛应用钢结构，能有效推动绿色建筑可持续发展、促进产业结构调整、化解钢铁产能过剩，成为供给侧改革的有效载体。中国的钢铁产能远远不在于真的过剩，问题在于开发利用不够，在供给侧改革的春风下，钢结构产业发展潜力巨大。二、项目优势技术引领创新驱动绿色环保：主体结构钢材100%回收再利用；集成部品材料100%环保。宜居舒适：保温隔热、防水抗渗、降噪隔声等关键领域性能优越。灵活拓展：主体为框架结构，空间按需分割、灵活多变。抗震耐久：主体结构采用高性能钢材，延展性高、可塑性好、抗震性能优越。施工便捷：标准化、模数化设计、工厂预制、现场装配化施工，有效缩短施工周期约三分之一。经济适用：增加使用面积4%-8%、综合造价低。环境友好：现场施工垃圾减少70%,现场湿作业少，减少用水量，提高施工效率,对环境污染小，减少了噪音污染，光污染，空气污染，废水，废弃物的排放。技术引领创新驱动钢筋混泥土装配式建筑预制的梁柱需要临时支护固定，节点处需要现场绑扎钢筋支模板后浇注，梁、墙板、楼板边缘钢筋外露，现场连接加固和浇注。特点是现场湿作业多，临时支护多，质量不易控制，施工现场杂乱，施工危险性因素多。三、行业现状技术引领创新驱动现在运用较多的钢结构建筑采用H型钢梁钢柱，装配式只体现在梁柱安装及使用钢筋桁架楼承板，未使用装配式墙板和楼面板，装配率低，现场焊接量大，现场湿作业多，现场浇筑量大，各种砌体多。技术引领创新驱动远大装配式钢结构建筑钢柱焊接有斜支撑，钢柱按层分段，并且上柱下柱不是刚性连接。以一种约厚约三十厘米，上下面层焊钢板，中空的大板作为楼面板，并且大板代替梁。外墙采用复合墙板。缺点是结构体系不明确，不能建立计算模型，没有相关规范，建筑布局也不够灵活，局限性较大。技术引领创新驱动杭萧钢构钢结构建筑这个技术用中空腔体的钢板墙代替了钢柱和墙板，腔体内现浇混凝土。钢梁仍采用H型钢，楼面板为现浇钢筋桁架楼承板。技术的缺点是用钢量偏大，墙板高空焊接质量不易保证、腔体内灌注混凝土密实度无法保证、钢板墙内包和外包质量不易控制、梁与钢板墙的节点需要补强、现场湿作业多，整体装配率低。技术引领创新驱动以上介绍了国内装配式建筑的几种主要形式，每种形式有它的优点，也存在着明显的局限性。在装配式建筑大发展的今天，全行业热切的期盼着有一种全新的、装配率高、安全可靠、绿色环保、工业化程度高、施工安全、简单高效、经济实用、结构灵活、使用舒适的装配式建筑技术。本人在钢结构建筑领域从业多年，深刻的认识到装配式建筑是未来建筑行业发展的必然趋势。过去中国爆发式的增长是伴随巨大的资源消耗和浪费，以及牺牲我们的居住环境为代价的。目前中国经济发展进入到一个新常态，各个行业都必须告别过去粗犷式的发展方式，以技术创新为驱动，转型升级，开创行业新时代。中国房地产市场正在告别粗犷式发展模式，从爆发式增长到逐渐平稳的市场需求，迎来的是绿色装配式建筑发展的春天。目前国家大力推动绿色装配式建筑的发展，国家希望装配式建筑绿色环保、节能、工业化程度高、有较高的装配率。建设单位希望建成装配式建筑经济实用、质量可靠。施工单位希望建造过程简单高效、安全、成本及质量可控。施工人员希望施工安全、劳动强度低、工作效率高。用户则希望房屋经济实用、结构多样、使用舒适。正是基于这个出发点，加上本人长期以来对装配式建筑技术的关注和研究，逐渐形成了一整套装配式钢结构建筑的新方法新技术。目前这个技术已经获得了国家实用新型专利，发明专利正在申请当中。四、技术、研发技术引领创新驱动本装配式钢结构建筑专利技术的特点七大核心体系，只为装配式而生。I.结构形式II.箱型钢柱III.箱型钢梁IV.预制支撑埋入式剪力墙V.预制轻质墙板VI.预制楼面板VII.预制填芯钢梯技术引领创新驱动1、结构形式本装配式钢结构建筑仍采用框架支撑体系。框架支撑体系是一个非常成熟可靠且实用的建筑体系，应用范围极其广泛。国内外所有建筑行业软件都支持这一体系，可以非常容易的建立计算模型，从理论计算上保证建筑安全可靠。本专利另一显著的特点是：所有钢柱钢梁采用箱型截面。H型钢又叫工字钢，始于全球工业化，是非常好的工业厂房建筑选材，一直被沿用。然而作为民用建筑材料，它存在一些缺点，如凸梁凸柱、截面过大占用使用空间、梁柱都需填充腹板空位、外观需要包裹处理等。而箱型，又叫矩形截面，具有优于H型截面的力学性能，较小的截面尺寸，很好的外观后处理效果，在民用建筑领域有更好的应用前景。在民用建筑领域，箱型截面一定会逐步替代H型截面，成为最主要的建筑用材。技术引领创新驱动技术引领创新驱动2、箱型钢柱本专利技术的钢柱采用箱型钢柱，箱型钢柱直接成型，材料性能好，强度高。本技术的钢梁也是采用箱型钢梁，钢梁和钢柱的连接节点采用独创的箱型短牛腿连接件。这个短牛腿连接件截面小于钢梁，厚度大于钢梁，上面开孔为带内螺纹的孔，钢梁上也在对应位置开孔，实现卡扣式螺栓连接，也可采用塞焊形式连接，必要时增加焊接作业。这种连接方式节点强度高、安装快速、安全、就位即稳定，大幅提高了提高了工作效率。并且钢柱牛腿处可开孔与钢梁连通，后期可以在钢柱钢梁内贯通式浇筑混凝土或轻质混凝土，大幅提高结构强度和防火等级。技术引领创新驱动3、箱型钢梁本专利技术中的钢梁也为箱型钢梁，钢梁的主梁和次梁也采用了箱型短牛腿卡扣式加螺栓连接，或塞焊连接的形式。具有节点强度高，安装过程安全、快捷高效的特点。钢梁上焊接长条形钢板或角钢，起支托楼面板和后期填缝止漏的作用。同时焊接有一个较小的箱型短牛腿连接件，也用于支托楼面板并实现卡扣式连接。技术引领创新驱动4、预制轻质墙体板本专利技术的墙体板采用轻质发泡混凝土为主要材料，这种材料具有优良的保温隔热、隔音、防火的功效。同时大幅减小了建筑物的自重，提高了抗震等级。墙体板内设置适当设置钢筋，钢筋与设置在板四边的U型连接件焊接，U型连接件与焊接在钢梁钢柱上的板连接件螺栓连接或塞焊连接。这种做法可以快速稳定墙体，不需临时支护，安装完成工人即在室内施工，安全性大幅提高。技术引领创新驱动5、预制嵌入支剪力墙板本专利技术的支撑结构采用焊接或热轧型钢，与传统建筑不同的是：支撑型钢埋入预制的墙体中，在墙体角部型钢处焊接钢板，与焊接在钢柱上的钢板件通过螺栓或塞焊、焊接等形式连接。墙内适当布置钢筋，墙体体四边预埋一种U型连接件，与焊接在钢梁钢柱上的板件连接。墙体可采用轻质材料。这种做法使得墙体和支撑合并，减少现场部件数量，使主体结构和墙体能同时完成。技术引领创新驱动6、预制楼面板本专利技术中的楼面板采用预制钢筋混凝土楼面板。板内布置上下两层钢筋网，板的四边预埋一种口向下的U型连接件，连接件两侧焊接双层钢板，板内的钢筋与双层钢板焊接连接。板的上表面具备足够的粗糙度或钢筋外露，以便后续布置管线后二次浇注面层。板边的U型连接件与钢梁上的短牛腿连接件实现卡扣式连接，可以采用螺栓，也可进行塞焊连接。这种工艺做法使得楼面板能够随主结构同时施工，安装楼面板后室内处于安全状态，方便后续施工。工程进展迅速。技术引领创新驱动6、预制填芯钢梯本专利技术中的楼梯采用钢梯，是因为钢梯相对于预制混泥土楼梯重量轻，安装方便。楼梯斜梁仍采用矩形管，与钢梁上的短牛腿连接件实现卡扣式连接，可以螺栓连接或塞焊。踏步位于斜梁上方，两侧用钢板焊接封住，下部也可用薄钢板封住。为提高楼梯防火等级，可在封闭的空间内浇注发泡混凝土。此种做法的楼梯外观美观，安装方便，重量轻，避免了建筑物局部荷载过重的情况。技术引领创新驱动6、户型方案及结构体系一：小高层结构方案设计原则：小高层一般为11-18层（30-60m），抗震设防烈度为8度（地震加速度为0.2g）。推荐结构形式：1、钢框架结构2、钢框架支撑结构推荐理由：参照安全、经济、适用原则，技术最成熟、安全度最高、最经济的两种结构形式。柱内无需内灌混凝土，为保证隔声防火要求，可内灌轻质发泡混凝土。技术引领创新驱动二：高层结构方案设计原则：高层一般为19-30层（60-100m）。推荐结构形式：1、钢框架-支撑结构（内灌混凝土）2、钢框架-阻尼墙结构推荐理由：在高层建筑中，低烈度区采用内灌混凝土钢柱，抗侧力体系采用支撑是最优的结构体系，用钢量最经济。采用此种结构体系能够有效降低建筑柱梁截面尺寸，提高建筑使用面积。技术引领创新驱动本专利技术提供了一种全新的较为完整装配式钢结构建筑