模式三：以钢构件为承重骨架的装配式钢框架结构模式


        在预制叠合构件装配式混凝土结构模式基础上进行优化改进的预制装配整体式混凝土结构模式，虽然提高了装配式混凝土结构体系的整体性能，但其部品化率没有得到大幅度提高，因此，进一步升级优化装配式结构体系成为业界专家和研究机构及企业积极探索的研究课题。众所周知，钢结构具有自重轻的优点，可减轻建筑物的重量约30%，可以建设在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地区；另外，钢结构布置灵活、开间大，一般的结构使用面积只是建筑面积的70% 左右，而钢结构建筑可达到80%～85%，有效地增加了使用面积与可利用空间；最重要的是，钢结构具有混凝土结构不可比拟的优点，那就是其具有更高的材料回收率，可高达95%以上。针对以上钢结构具有的优点，杭萧钢构对中国装配式结构体系模式进行升级优化，创新性地进行预制装配式钢结构体系实践研究，把中国装配式结构体系发展道路推上另一个台阶—以钢构件为承重骨架的装配式钢框架结构模式。


        装配式钢框架结构模式是以钢结构构件为承重骨架，以轻型建筑墙体材料为围护结构，以及由与其功能配套的相关产品构成的钢结构住宅建筑。杭萧钢构建设的国内第一个真正意义上的绿色高层钢结构住宅项目—武汉世纪家园。该项目总占地7.26万平米，建造12 幢24 层住宅，总建筑面积22.97万平方米，是当时全国最大的钢结构住宅示范项目。在该项目的主体建筑没有使用一块“与绿色环保理念相违”的黏土砖，除以钢构件为承重骨架主体外，还采用由杭萧钢构自主研发的“自承式楼层板”、填补国内空白的“CCA 隔音、保温、防火、防水内外墙板”。


        装配式钢框架结构模式的结构体系主要采用钢框架体系，钢框架—现浇混凝土筒体体系及剪力墙体系等。具有以下技术特点：


        （1）采用高频焊接方矩型钢管混凝土柱，具有：①承载力高，抗震性能好；②不需要焊剂，材料损耗少；③提高了钢柱的耐火极限；④不需要绑扎钢筋。


        （2）梁采用高频焊接H 型钢，能最大幅度地节省用钢量。


        （3）梁柱连接节点采用横格板贯通式钢件连接。


        （4）楼板采用装配式钢筋桁架楼承板。①与普通现浇混凝土楼板相比，取消了繁琐的脚手架工程，同时也简化了钢筋绑扎工作，提高了施工进度，缩短了施工周期；②与普通压型钢板混凝土楼板相比，其下表面较为平整，不用做吊顶，相对减少了造价；③与普通叠合板相比，施工阶段刚度大，预制层跟现浇层连接可靠，其整体性能也得到提高。


        （5）内外墙体采用汉德邦CCA板浇浆墙。
        

        汉德邦CCA板整体灌浆墙是以汉德邦CCA板作为面板，用轻钢龙骨作为立柱，在其空腹内泵入轻骨料混凝土而形成复合整体式实心墙体，是性能稳定、环保的高强度材料。


        以钢构件为承重骨架的装配式钢框架结构模式是在传统技术基础上，按设计图纸要求进行加工生产建筑主体的钢构（部）件（以结构为主），科学制造各种型号、尺寸、材质的梁、板、柱钢构件，尽可能减少工地制作、焊接等工作量。其部品化率达到70%左右，但主要仍是体现在主体结构的部品化，不包含设备、管线、装修等。另外，该模式通常采用3～4 层为一施工段，于现场一次吊装，且能和其余分部项目开展平行立体交叉作业，而且使用的是楼承板，不用进行繁琐的支模作业，减少了施工周期，节约了利息成本和设备租借成本，使资金能加速回收。该项技术还成功应用于萧山开元广场1号楼、万郡大都城一期住宅小区、大连嘉和广场 A 楼等项目。


        模式四：构件模块化全钢结构体系可建模式


        在2008年汶川地震后的一年时间里，远大可建公司的300 人抗震研发团队，经过上百项试验，发明了“钢构+ 斜撑+ 轻量”抗震技术，并在吸取宝钢、马钢、莱钢推广钢结构住宅失败教训基础上重新定位，应当说是真正意义上的工厂化装配式，部品化率超过90%，是从供应方和需求方两方面共同推进工厂化装配式，实现“一口价、交钥匙、买成品、买精品”，实现“六节一环保”（节能、节地、节水、节材、节时、节钱、环境保护）。


        构件模块化全钢结构可建模式的示范性试点项目—远大T30 酒店，因360 小时建成30 层楼的主体工程，由开工到投入使用只经历48 天，获得了“中国速度”及“楼快快”的轰动性社会反响。远大T30酒店建筑面积共1.7万平方米，整栋建筑为构件模块化全钢结构，大厦被划分为几个空间模块，门窗、墙体、空调、电气、照明、给排水等工程，均于车间加工制造，最后运输到施工现场进行吊装。墙体是水泥纤维，地板上的瓷砖在工厂里已经贴好，且电线藏在天花板里。此外，T30 酒店外墙厚且保温、多层玻璃窗、窗外遮阳、新风热回收、LED 灯、电梯下降发电、节水坐便器等，每项技术均跟绿色环保理念密切联系。该模式因为采用了15厘米厚的外墙保温、非电空调和冷热电联产等成套节能技术，使得该工程比传统建筑节约能源5倍以上；大楼9度抗震，用钢量是传统建筑的0.8～0.9倍，相应地混凝土用量也减少了80%～90%，建造成本比常规建筑减少10%～30% ；施工现场做到“无火、无水、无尘”，建筑垃圾不及传统建筑的1%。该项模式同时也成功应用于J57“小天城”项目，再一次书写了“19天建成57层楼”的建筑速度神话（这里指的是装配安装的速度）。


        构件模块化全钢结构可持续建筑采用的是预制拼装建造工艺，打破了传统的建筑方式。可建所用的建筑材料以钢材为主。其特点是采用集成化和模块化。即将水电、消防、空调所有管路都集成于一块主板模块内，提前于车间制作；其他建筑材料，像内外墙体、地板、天花、灯、门窗等90%工程量也于工厂内制造；安装现场只需要进行拼接、安装，非常方便快捷，其施工过程。


        相比之前的几种模式，构件模块化全钢结构可建模式具有以下优势：①更高效的模块安装效率，部品化率达到90%以上；10层以下的建筑可1 天之内完成安装，材料利用率高达98%，仅相当于传统建筑耗材率的1/6 ；采用逐层安装，并在安装的同时完成外立面，不影响市容和环境卫生；现场安装无垃圾，去除了脚手架，大大减少高空坠物的潜在危险；根据模块组合方式，可轻易改变墙体、门窗位置，转变房间使用功能；当需要时，可以整幢建筑完好无缺地拆下来，在需要的地方重新安装建设；由于模块化设计在检修方面较便捷，这也使得建筑的使用耐久性得到了提高。②构件模块化全钢结构可建模式的优越性还在于它独一无二的节能减排表现。它在建设施工中，应用了三十多项节能减排技术，如风热回收、节能LED 灯、电梯运作发电、节水坐便器，使得其年空调能耗（折合一次能源）平均约70kWh/m2，传统建筑为350kWh/m2，节能效率是传统建筑的5倍以上，而且其在施工过程中产生的建筑垃圾也大大减少，仅为传统建筑的1%左右。该项技术还成功推广应用于新方舟综合示范楼、世博远大馆等项目。


        模式五：多高层模块化结构模式


        模块化建筑是将复杂的建筑结构进行分解，并在工厂预制成相应的构件后将其组合成模块，现场将模块组装成所需的建筑体型的一种建筑模式，其中最具有代表性的是盒子建筑。工厂预制的模块化盒子内的一切设备、管线、装修、固定家具、外立面装修等都在工厂装配完成，然后将这箱形的整体构件运至施工现场，像“搭建积木”一样拼装在一起，或与其他预制构件及现制构件相结合建成房屋。形象地说，在盒子结构建筑中一个“房间”类似于传统建筑中的砌块，在工厂预制以后，运抵现场进行垒砌施工，只不过这种“盒子式的房间”不再仅是一种建筑材料，而是一种空间模块，现场仅需要完成盒子就位，构件之间的连接，管线连接等总体工序。相对于普通建造方式来说其可以缩短施工周期50%～70%，装配化程度达到85%以上，并且由于其构件一般都采用空间薄壁结构，与砖混结构相比可以减轻结构自重一半以上，其主要缺点是盒子构件的前期预制工厂的投资比较大，并且要求较完善的运输、安装方面的设备；建筑单方造价也较高。


        自1979年起，我国就在青岛、南通、北京等地，展开了盒子结构建筑的应用性探索，陆续新建了16634.8平方米，现已建成的北京丽都饭店就采用了轻型盒子构件，第一期工程共采用了500多个钢结构轻型盒子构件。紧接着北京恩济庄小区盒子综合楼、北京鸿坤金融谷示范区盒子结构建筑、沙窝小区盒子住宅等项目也应用了该模式。


        盒子建筑的结构体系主要分为无骨架体系和骨架体系，无骨架体系一般用钢筋混凝土制作，目前最常用的采用整体浇成型的方法，其特点是刚度大，主要适用于低层、多层和小于等于18 层的高层建筑；骨架体系一般以钢、铝、木材、钢筋混凝土作为骨架，用轻型板材围合形成盒子，其主要特点是质量很轻，仅100～140kg/m2，主要适用于空体框架、有平台框架、筒体结构等。盒子建筑的组装方式主要有：上下盒子重叠组装、盒子构件相互交错叠置、盒子构件与预制板材进行组装、盒子构件与框架结构进行组装、盒子构件与筒体结构进行组装5种方式。