集成装配式多层房屋
技术指导单位：甘肃省土木建筑学会总工专业委员会
甘肃省老年科技工作者协会土木建筑工程专业委会
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1 房屋简介
2 数字化设计
模块化装配式房屋是运用模块化原理和设计方法建立新型装配式居住建筑的标准体系。功能空间模块是构成居住建筑内部空间不可或缺的组成单元。可方便快捷的进行组装和拆卸，同时具备永久性建筑的特性，通过不同模块形成装配式居住标准化、模块化设计方法，从而指导装配式居住建筑的设计与生产。结合绿色、低碳、环保、节能、快捷高效的建筑理念，整体房屋的设计、生产、安装于一体。
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研发单位：甘肃安居建设工程集团有限公司
研发人员：刘俊 刘广建 马文晶 刘亚雄 李海灵 白森木 黄小朋
模块化装配式房屋是一种以主体结构、外墙保温、装修全部集成制造的新型模块化房屋。该技术通过工业化制造的方式，将房屋主体及相应部品部件在工厂制造完成，运输到现场拼装，形成完整的房屋。其中：建筑主体采用模块化钢筋混凝土结构，将房屋分解为不同的功能模块（如客厅模块、卧室模块、厨卫模块等），在工厂生产完成后，运输到现场拼装，且模块与模块之间通过钢筋及高强混凝土可靠连接。屋面造型、外墙保温、防水、门窗、机电管线与结构模块集成在工厂一体化生产。
一层平面图
二层平面图
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3 工厂化生产
采用标准化设计、工业化流水线生产、模块化安装，使其整个过程达到绿色低碳施工、节能减排、环保的效果。
模块化装配式房屋工厂化生产
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房屋底板吊装
4 装配化施工
房屋一层吊装完成
房屋二层吊装完成
房屋一层墙板、顶板吊装完成
房屋内部空间
房屋墙面吊装
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5 模块化装配式房屋竖向连接方式特点
（1）组装简单 ： PC装配式构件利用吊装设备采用安插原理，能够快速简单地进行组装，组合式的安装。
（2）连接简单：PC装配式构件墙体采用预留的孔洞和钢筋插接，简易灌浆，达到安装要求，同时特有的软锁连接，保证了构件之间的强度。
（3）工具简单：采用简单的吊装，并辅助简易的支撑杆件，并可迅速进行安装。
6 房屋成型及案例展示
模块化装配式房屋屋顶采用钢结构屋架配金属瓦片，雨水收集整体采用有组织排水；外墙保温采用100mm厚保温材料。
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外墙保温体系
模块化装配式房屋
屋面有组织排水
外墙保温及装饰线条
模块化装配式房屋运输
模块化装配式房屋
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模块化装配式房屋运输
6 房屋特点
（1）建造成本低廉可控。自建房人工成本占比很大，因此采用工业化生产手段，将所有能在工厂生产的工序采用机器替代，降低人工成本。另外，工业化的建造方式有效避免了传统施工中抹灰、机电开槽等施工工序，大大提高施工精准率。
（2）结构质量安全可靠。采用钢筋混凝土结构取代传统红砖结构，强度比红砖房高，抗震、防水、抗台风、保温性能、居住体验等全面提升，这种模块连接方式已经通过国内外专家认证和大量实践检验。
（3）交付周期大幅缩短。采用工业化生产方式，房屋主体、屋面及装修均在工厂一体化制造完成，现场仅需2天时间即可完成房屋拼装。
（4）建造过程绿色低碳环保。将建筑+装修+软装合并设计和施工，减少因施工环节割裂导致的重复施工和材料浪费，现场拼装过程没有木工及湿作业，做到现场建筑垃圾零排放。
（5）建造方式高度集成。标准化、模块化房屋产品，按照客厅、餐厅、楼梯间、厨房、卧室、露台等不同模块，进行标准化设计，像“搭积木”一样进行组合并连接，户型多变，布局灵活。
（ 6）产业链条覆盖齐全。形成研发、设计、生产、安装、异地交付、全网营销的完整链条。
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某体育馆大跨度钢网架屋盖安全性鉴定
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方张暾 林鹏 张雪丽 周小娟 梁书铭 许文亮 甘肃土木工程科学研究院有限公司
摘要：某体育馆大跨度钢网架屋盖，由于施工过程中采用高空散装的方式进行拼装，并在施工时未考虑预起拱，导致该钢网架水平、竖向位置均出现几何偏差。本文以具体项目为例，对大跨度钢网架屋盖的检测鉴定进行了简要阐述，主要包括现场检测、变形分析、结构承载力复核验算、结构安全性鉴定、结构抗震鉴定等。
关键词：大跨度钢网架屋盖；检测；结构安全性鉴定；
前言
随着现代社会和科学技术的进步、国民经济发展和人们活动场所变化的需求，土木工程结构形式日新月异。基于许多新材料、新技术、新工艺、新设备的应用，空间结构分析理论的日臻完善，计算机的应用以及设计理念和构思的更新，结构跨度和规模越来
越大，大跨度空间结构成为了既有结构形式中发展最快的一种结构形式。目前，这些美观大方的空间结构建筑广泛地应用于体育馆、展览会馆、飞机场等各类公共建筑领域。
在大跨度空间结构兴盛背后也存在着一
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定程度的安全性风险，其施工过程庞大而复杂，施工方法和工艺繁琐，在施工过程中出现的风险概率要比其它结构类型高。多年来，国内外大跨度空间结构发生了很多安全事故，且大跨度空间结构多应用于公共建筑或区域标志性建筑，这些工程多为大量人员聚集的地方，一旦发生倒塌事故，将造成不可设想的人民生命和财产损失，并产生恶劣的社会影响。因此，在钢网架设计工作年限内必须保证其安全性，安全性鉴定就具有了非常重要的意义。
某体育馆效果图
1 工程概况
某体育馆大跨度钢网架平面投影尺寸为78.39×82.253m，最大悬挑长度8.453m，网格形式为双层正放四角锥（局部采用三层）网架，支承形式为下弦周边支承。该体育馆网架杆件、支座、套筒及对应的封板锥头均选用Q355B钢，檩条采用冷弯薄壁型钢，网架采用金属屋面。该体育馆网架安装完成后发现杆件不顺直，根据网架三维坐标测量数据显示，下弦杆节点坐标与设计坐标值存在偏差，最大偏差值达288mm，需要对此网架结构进行安全性鉴定。
2 现场调查检测
根据现场检测，该钢网架基本按照原设计图纸进行施工，且抽查杆件出场合格证、规格型号、焊缝质量、支座型号等均满足设计及规范要求；钢杆件表面防火涂料喷涂基本完好，但在检测过程中仍发现部分问题，简述如下：
（1）发现部分螺栓未拧紧；
（2）部分网架杆件出现弯曲变形；
（3）杆件存在不共线、不共面现象；
（4）变形检测时发现东西方向跨中挠度最大值为313mm（含施工误差）、南北方向跨中挠度最大值为303mm（含施工误差）。
3 变形分析
经过多次测量，得出现有状态下最大变形值为273mm，利用同济大学3D3S钢结构—空间结构设计软件对钢网架结构现状荷载考虑温度作用下进行复核验算，最大变形值位置与最大挠度位置相同，最大挠度值为76.0mm。
网架施工过程中采用高空散装的方式拼装，并且在施工过程中未考虑预起拱，对网架水平位置、竖向位置均造成了几何偏差。由于该网架的初始变形状态无法进行测量，初始状态已有的竖向变形采用现场实测变形与现状荷载考虑温度作用下的计算挠度的差值表示，施工过程中造成的竖向偏差为197.0mm。网架在现有荷载作用下的实测变形扣除施工偏差后认定为网架的实际挠度值，实际挠度值为76mm,满足检测时现状荷载作用下计算挠度容许值的要求。经计算，该网架在考虑结构设计荷载作用 的最大挠度位置与现场实测最大变形位置相同，最大
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挠度为148mm，并与同工况现状荷载作用下挠度的偏差认为是该网架的最大变形增量，该值为72mm。
设计荷载作用下的最大正位移:Uz(mm)
4 网架结构承载力验算
采用同济大学3D3S钢结构—空间结构设计软件，根据国家现行规范及标准对钢网架结构构件进行承载力复核验算，钢网架模型中节点球心坐标采用现场实测球心坐标进行建立。结构
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5 结构安全性鉴定评级
依据《既有建筑鉴定与加固通用规范》（GB55021-2021）4.1.1条规定，该网架应按构件、子系统两个层次，每个层次划分为四个安全性等级。
钢结构构件按照承载能力、构造以及不适于继续承载的变形三个检查项目进行评定，评定结果如下：
构件、节点承载能力：杆件应力比均小于1，钢结构构件、节点按承载能力安全性评级，安全性评级为au级；
构件、节点构造：杆件选型、截面尺寸、杆件表面无缺陷、工作无异常，杆件长细比满足规范要求，焊接球、螺栓球节点和支座节点表面无缺陷，焊缝部位无裂纹，螺栓无松动、变形、断裂、脱落，节点完好，安全性评级为au级；
构件不适于继续承载的变形：根据现场
或构件的几何参数取实测值，钢网架屋盖恒荷载按照现场实际调查及设计图纸取值，活荷载按照不上人屋面取值。
网架杆件长细比控制参数：拉杆为300（支座附近为250），压杆为180。
在此基础上进行结构承载力验算，所有杆件应力比均小于1，应力比、长细比满足规范要求。
变形检测及变形分析结果，短向跨度现有状态下变形值为273mm，大于《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）第5.3.4-3 条中网架屋盖短向跨度容许变形值ls/250。根据实测球心坐标建立模型分析验算，网架中杆件最大应力为0.77，其承载能力最小值为R/(γ0S)=1.30≥0.95（安全性等级为bu时的最小限值），该网架杆件安全性等级均不低于bu。依据长期健康监测报告，该网架构件应力变化较小，整体测试数据均可满足设计要求；位移变化平稳，变化量在7.85mm以内波动，可满足设计要求，可判定变形无发展，安全性评级为bu级。
根据子系统内构件的评定结果，确定子系统的安全性等级。钢网架屋盖的安全性，应根据其结构承载功能、结构整体牢固性、结构存在的不适于继续承载的侧向位移（该项目钢网架屋盖属于上部承重结构系统中的屋面系统，不涉及侧向位移，故不进行评级）进行综合评定；该网架综
6 结构抗震鉴定
该网架设计工作年限为50年，结构安全等级为一级，抗震设防烈度为8度，地震加速度为0.20g，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，抗震设防类别为乙类，该网架按照“C类建筑”进行抗震鉴定。
该体育馆钢网架抗震构造措施按照《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）相应条款进行核查比对，根据比对结果，该项目篮球馆钢网架抗震构造措施满足规范要求。
结构抗震承载力验算结果如下：
（1）各杆件应力比均小于1，各杆件抗震承载力满足规范要求；
（2）杆件长细比满足《空间网格结构技
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术规程》（JGJ7-2010）5.1.3条受压杆件长细比不宜超过180，一般受拉杆件不宜超过300，支座附近受拉杆件不宜超过250的要求。
（3）根据变形检测计算结果，该网架最大变形位置扣除施工误差197mm后实际挠度值为76mm，满足检测时现状荷载作用下计算挠度容许值的要求。
7 结语
钢网架结构在国内应用越来越广泛，但是近年来坍塌事故却时有发生，造成人民生命财产的重大损失，建议网架结构在使用过程中定期检查使用状态并进行变形观测，保证使用的可靠性，发现问题后及时进行整体结构的安全性鉴定。
参考文献
[1] 程大业，徐海翔，林松涛，王永焕.某厂房大跨网架结构可靠性鉴定.中冶集团建筑研究总院，北京，100088.
[2]《既有建筑鉴定与加固通用规范》（GB55021-2021）
[3]《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）
[4] 《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）
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