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在中國建筑金屬結構協會建筑鋼結構分會舉辦的2017年度鋼結構工程質量創優培訓班上，廣東省鋼結構協會會長、華南理工大學教授王仕統分享了裝配式鋼結構與鋼結構輕量化設計方面的內容。

在工地采用高強螺栓裝配優點多

王仕統認為，裝配式建筑有四個顯著的特征：一是節約資源，二是環保（減少對環境的污染），三是施工效率高，四是質量保證。就裝配式鋼結構來說，鋼構件制造（加工、焊接等）工廠化，構件運到工地，采用高強螺栓裝配化。

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

王仕統用三張圖片比對，說明世界先進國家鋼結構采用高強螺栓裝配，具有工期短、精度高（螺栓穿孔率等）、抗震性能好等優勢。

我國鋼結構工地一般采用全焊接和栓焊法連接，質量難保證，工期長，勞動強度大。王仕統用9張圖分析了1994 年美國諾斯里奇發生6.7級地震，梁——柱栓焊法連接有較多破壞，大多數節點破壞發生在梁——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點也有較多的破壞。

世界先進國家基本上實現了全高強螺栓工地裝配式鋼結構。通過比對看出，我國與世界先進國家在工地安裝鋼構件的巨大差距，也說明我國在全鋼結構輕量化設計方面存在巨大差距。蜚聲國內外的精工國際工程有限公司近年來在國外的很多鋼結構工程中采用高強螺栓裝配的居多。

王仕統認為，工地采用高強螺栓安裝有三大優點:

一是工人的勞動強度比焊接小得多，質量、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。

三是當遇到中、小地震時，螺栓安全可靠，遭遇大地震時，螺栓連接的摩擦面滑移耗能，結構不倒。

打破瓶頸喜迎裝配式鋼結構春天

“眾所周知，鋼結構具有三大核心價值——最輕的結構、最短的工期和最好的延性，然而，我國推廣鋼結構建筑已經20多年了，市場份額依然很少，原因何在？”王仕統如是說。

王仕統認為，鋼結構行業包括設計與施工（制造和安裝），應該重視鋼結構設計是龍頭的理念重視鋼結構輕量化設計。制約我國鋼結構發展的瓶頸主要是人員、技術、市場與管理。

在人員方面存在三個問題：

一是設計院的鋼結構專業設計院（室）極少，高水平專業設計師更是奇缺，熟悉鋼結構的結構總工、建筑師和設備師也都十分缺乏。

二是鋼結構企業具有國際工程經驗的專業工程技術人員和經營人員奇缺，高水平的焊工、自動化設備技術人員稀缺，詳圖設計和BIM應用人員的技術水平偏低，產業化工程技術人員和產業工人緊缺。

三是專業的鋼結構監理人員和檢測人員不足。

在技術方面，缺乏安全、舒適、經濟的高性能結構體系，缺乏相應的技術標準支撐高性能鋼材應用，缺乏高性能組合橋梁結構體系。

圍護結構與配套技術，鋼結構住宅的“三板”，特別是外墻板問題以及鋼結構防火、防腐、裝飾一體化等均需要提高。

在工程建設時，鋼結構智能制造系統，全壽命周期的設計、施工、生產一體化技術，標準化、信息化、工業化融合技術以及鋼材標準、工程標準還需要與國際接軌。

在市場與管理方面要重視企業、市場、監管三個環節：

在企業環節，如果鋼材和鋼結構產品的結構不合理，容易導致低端產品產能過剩，生產效率和經濟效益低下，從而帶來很大的資金壓力和金融風險。此外，鋼材、涂裝、焊接質量亟待提高。

在市場環節，鋼結構住宅市場、中小跨度橋梁市場、海外鋼結構市場以及海洋工程、軍工工程和農業工程市場還需要拓展。

王仕統強調，發展裝配式鋼結構必先實現鋼結構輕量化設計，鋼結構設計是硬道理（力學功底、結構理論），硬設計（只會熟練地使用設計軟件，而不知其所以然）就是任性——笨重與怪異。進行輕量化設計，政府必須改變設計和施工的收費機制。目前，設計按總造價收費、施工按鋼結構重量收費，這樣的結果就是間接鼓勵設計師設計笨重的鋼結構建筑。

王仕統希望，在設計收費方面，應引入功能、科技創新、綠色環保和省材機制，真正做到“四節一環保”。在施工收費方面，應引入施工難度和工程精度系數，改變招投標、評獎機制。

王仕統表示，形效結構之所以在大型體育館、歌劇院、會展中心、航站樓等工程中得到廣泛應用，是由于設計者在設計時充分展現了形效結構自重輕、便于工業化生產、剛度好、造型美觀等優點，也因此成為很多國家和地區的標志性建筑，為世人所矚目。

王仕統認為，笨重、怪異以及現場焊接的鋼結構建筑就很難說是綠色建筑了。所謂綠色建筑，就是在建筑全壽命周期內，最大限度地節能、節地、節水、節材，在保護環境的同時減少污染，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90年代，發達國家探索可持續建筑之路即采用新技術、新材料、新設備、新工藝，實行綜合化設計，使建筑在滿足功能時所耗資源、能源最少。毋庸置疑，精心設計最重要，設計是龍頭。

王仕統強調，鋼結構輕量化設計的四大步驟為結構方案、結構截面高度、構件布局、節點小型化。因為設計與施工的標準不同，設計遵循的是結構哲理——少費多用，即用最少的結構提供最大的結構承載力，并要考慮施工方便；而施工的優良體現在質量、精度、工法等方面。