“焊接”是否属于“装配式”钢结构（上篇）？

一、引子

最近，“焊接”是否属于“装配式”钢结构在行业内部炒的很“火”，而且已经上升到“院士”、设计大师这个层面来讨论了。

认为“焊接”属于“装配式”钢结构的专家意见如下：

n王立军（中冶京诚工程技术有限公司，设计大师）：装配式不仅是一个简单的概念，一般提到装配式就是梁和柱子，所以木结构（无法焊接和现场浇筑，笔者注）肯定是装配式。钢结构（可以焊接。混凝土现浇似乎有点像焊接，但不是焊接，笔者注）装配就是现场焊接或螺栓连接。

n郁银泉（中国建筑标准设计研究院总工程师，设计大师）：那些简单地把装配化等同于建筑工业化的概念要扭转。你说，钢结构装配现场不能焊接了，或者说焊接质量就保证不了，这都是误区。焊接始终是钢结构连接的一个很重要的方式，像日本那么发达的国家也是如此，因为螺栓连接有螺栓连接解决不了的问题，有螺栓连接经济性的问题（这里似乎有偷换概念的问题，郁银泉总工程师似乎是把“钢结构”和“装配式钢结构”混为一谈，“钢结构”当然可以“焊接”，而且在工厂车间里必须要焊接，不然就制造不了钢结构零部件，但是“装配式钢结构”能否在现场“焊接”，现场“焊接”占多少比例才能称之为“装配式”？这才是问题的关键。华南理工大学王仕统教授主持编制的广东省地方装配式钢结构标准就是本着给出路的原则：“当装配率≥90%时（焊接占10%），可视为装配式钢结构”。）。

笔者注：如果“焊接”属于“装配式”钢结构，似乎“现浇混凝土”也可以称之为“装配式”混凝土结构。因为“浇筑”和“焊接”很接近，都是采用“做加法”的方式来制造构件。只有“木结构”既不能“焊接”，也不能“浇筑”！

认为“焊接”不属于“装配式”钢结构的专家意见如下：

n李国强（同济大学教授，博士生导师）：还有，工厂焊接问题，发达国家现场基本无焊接，纯属安装。我国钢结构建筑的现场焊接是比较多的，更多的是螺栓和焊接并用。能不能把现场焊接都避免掉，改为螺栓。这样既能避免焊接对防腐蚀的影响，还能避免工人焊接对工程整体质量影响。减少现场焊接可缩短工期，降低成本。

n杨永斌（中国工程院院士，重庆大学土木工程学院院长）：施工的关键点是焊接，焊接如果没做好，钢结构一定达不到要求。……还有，要加强品质。钢结构很多是高空焊接，焊接工讲焊接结实了，实际如何谁都不知道。这一点要落实好。

n陈禄如（中国钢结构协会专家委员会名誉主任）：能否解决现场焊接问题。

n王仕统（华南理工大学教授）：装配式钢结构建筑之装配式钢结构（Assemblage steel structure）是指钢构件制造（焊接等）工厂化，工地高强度螺栓装配化——与规范提倡的可靠的连接方式（焊接、高强度螺栓连接）不同。先进国家基本实现了工地全高强螺栓（连接）装配式钢结构。结合中国目前钢结构的设计和施工水平，建议装配式钢结构用工地高强度螺栓（连接）的装配率来衡量——当装配率≥90%时（焊接占10%），可视为装配式钢结构。

二、如何定义“装配式”

（一）王仕统教授给我的任务

从2015年广东省钢结构协会年会前开始，到2016年第二届装配式建筑前言技术及应用发布会，以及2016年广东省钢结构协会年度大会暨2017年部件装配式房屋技术交流会（图1）。80高龄的王仕统教授多次给我电话，千叮呤，万嘱咐，要求我在大会上大力提倡“装配式钢结构用工地高强度螺栓（连接）”。

图1

（二）机械行业如何定义“装配（assembly）”

由于我学的是机械制造专业， 在机械行业来说，什么是“装配式”？属于常识问题，不需要特别强调。因而前二次会议，就没有理会这个问题。

机械行业对于“装配（assembly）”的定义是很清晰的：

1、什么是装配、部件装配和总装配？装配的目的是什么？

a按技术要求，将若干零件结合成部件或将若干个零件和部件结合成机器的过程叫做装配。

b按技术要求，将若干零件结合成部件叫做部件装配。

c按技术要求，将若干个零件和部件结合成机器的过程叫做总装配。

2、简述零件、部件、组件、分组件有什么区别？

多个零件可以组成部件、组件可以由部件直接总装而成、经过组件再次组件叫做分组件。

3、为了使装配的产品达到预先规定的技术要求，零件在装配时应注意什么？

a 应注意部件的尺寸;

b 应注意在安装过程中零件是否运动;

c 应注意精度的要求;

d 应注意零件安装的可操作性;

e 应注意零部件的数量。

4 、简述装配操作活动的分类，并各举出三个例子？

主要操作、次要操作。

主要操作包括：安装、连接、调整。

次要操作包括：贮藏、运输、清洗。

5 、装配的组织形式有哪几种？各有何特点？

单件生产的装配、成批生产的装配、大量生产的装配、现场的生产装配。

单个地制造不同的结构才产品，并很少重复；

在一定的时期内，成批地制造相同的产品；

产品制造数量庞大，每个工作地点经常重复地完成某一工序；

在现场进行部分制造、调整和装配。

6 、装配时因考虑哪些因素？

a 仔细阅读装配图和说明书，并明确其装配技术要求；

b 熟悉各零部件的功能;

c若没有装配说明书，则要考虑好装配的顺序;

d装配零部件和装配工具装配前要先清洗；

e 必须采取适当的措施，防止赃物或异物进入正在装配的产品内；

f 装配时必须使用符合要求的紧固件进行紧固；

g 拧紧螺栓、螺钉等紧固件时，必须根据要求使用适合的装配工具；

h 如果零件安装在规定的位置上，那就必须在零件上做上记号，且安装时还必须根据标记进行装配；

I 装配过程中，应当及时进行检查或测量。

7、比较紧固与固定、定位于夹紧、夹紧与压入的操作区别

a 紧固是通过紧固件来连接两个或多个零件擦操作；

b 固定是紧固那些在装配中用手指拧紧的零件；

c定位是将零件或工具放在正确的位置上进行后续的装配操作；

d夹紧是利用压力或推力使零件固定在某一位置上；

e压入是利用压力工具或设备时装配或拆卸的零件在一个持续的推力作用下移动。

在制造业，可装、可拆、可更换（维修）是体现一个设计的优劣程度的重要指标。“焊接”成一个死葫芦，水平最差，现在基本没有这样的机械设计。但是“零部件”还是可以焊接的，所以王仕统教授一再强调的，装配式建筑应该是“工厂焊接，工地高强度螺栓（连接）”。

什么是“装配”，“装配”就是把各种不同材料，不同形状，不同功能的“零部件”用各种可“装配”、可“拆卸”、“可更换”（即可维修）的装置安装到一起，形成一个“整机”，甚至是运动机械，或可移动机械。

（三）我在会议现场的临场发挥解释什么是“装配（assembly）”

这一次，不同了，不但80高龄的王仕统教授（图2）多次给我电话要求我在大会上大力提倡“装配式钢结构用工地高强度螺栓（连接）”，而且“焊接”是不是“装配式”建筑已经上升到院士、设计大师、教授这个层面来讨论了，闭口不谈，视而不见是不行的了。所以这次在广州的会议上即兴做了“焊接”不是“装配式”建筑的演讲（图3），内容简要如下：

n我在现场以一个矿泉水瓶子为例，拧上瓶盖为“装配”，拧下瓶盖为“拆卸”，更换一个瓶盖为“可更换”（即可维修）；

n如果你买一辆几十万元的汽车，没开二天，车胎爆了，到4S店维修。你说：师傅，换一个轮胎。修车师傅检查后说：对不起，你这个汽车不是“装配式”汽车，轮胎“焊接”（即焊死）在汽车上，“拆卸”不下啦。你说：那怎么办？修车师傅说：再买一辆汽车，不过下次一定要买一个“装配式”汽车，不要再买这种“焊接（焊死）”式汽车了。因为一辆汽车几十万，一个轮胎才几百块。

n北美很多木结构的百年老住宅，多少会因为种种原因而出现墙体损坏的情况。不过没有关系，拿二个千斤顶，一个横梁，把屋面或楼面系统顶起来，就可以“拆卸”旧墙，“更换”上新墙。如果不是“装配式”建筑，就只能“拆卸”掉整栋房屋了。

图2

图3

（四）  最早的“装配式”建筑

装配式建筑应该是可装、可拆、可更换（维修），甚至可以做到异地重新组装。

在建筑界，最早的装配式建筑可以追溯到公元1779年，制铁大师约翰·威金森（Joha Wilkinson）协助阿伯拉罕·达尔比和他的建筑师T.F.普里查德（T. F. Pritchard）设计并建成了世界上最早的铸铁桥——英格兰塞温河上的科尔布鲁克德尔大桥（图4），桥跨度30m、高度12.2m，用了378吨铸铁。至今仍然在使用，接待着来自世界各地的观光客。作为产业革命以来的铸铁技术成果，这座诞生在英格兰的铸铁大桥，被誉为史无前例的大型结构物，自从这座大桥完工之后，不仅在市政工程、建筑领域、就是在工业技术史上也算得上是一座丰碑。该桥是第一次全部采用金属结构的大型建筑物。

图4

当然，这时候还没有焊接技术，更没有高强度螺栓，只能采用“热铆接”连接技术，属于可装、可拆、可更换（维修），甚至可以异地重新组装起来的真正的“装配式”建筑。

1849年，在英国皇家艺术学会上，艾伯特亲王建议举办一次大的展览会。他的打算是向世界展示工业和艺术也可以结合起来，并且吸引世界注意到大不列颠是世界工业强国。

从1850年9月到1851年1月这几个月时间，就建造起来这个563米长，124米宽的巨大建筑物（图5）。这个主要归功于设计和建造者约瑟夫·帕克斯顿，福克斯和亨德森（来自斯梅西克的承包商、工程师和铁工厂厂长），以及来自伯明翰的钱斯兄弟玻璃制造商的聪明才智。

图5

水晶宫大部分现场建造是采用预制部件，有些是提前24小时浇铸的。在现场测试铸铁柱子，并且在现场打磨和刷油欺，包括木玻璃框的加工（图6）。

图6（abc）

水晶宫经历了从设计构思、制作、运输到最后建造和拆除的全过程，是一个完整的预制建造系统工程。曾经是19世纪前半期的铸铁技术总检阅之一。尽管是马拉肩扛（图6），却首创了工厂预制构件，现场装配的技术模式，是现代建筑（钢材骨架和玻璃幕墙）的开山之作。

图6（def）

展览会在1851年10月15日闭幕，参观者超过六百万人次（图6）。展览会取得了巨大的成功，门票收入为其它的城市项目提供了资金。在1852年拆卸掉了水晶宫，并且在泰晤士河的南岸悉丹翰重新组装起来。

图6（g）

166多年前建造的水晶宫不但已经做到可装、可拆、可更换（维修），而且做到了异地重新组装起来。

今天我们的装配式建筑水平总不能比166年前的水晶宫装配式水平还要差吧。

我不是是否定和排斥现场“焊接”技术，钢结构建筑确实可以在现场焊接，但“焊接”，尤其是100%在现场“焊接”而成的建筑决不是“装配式”钢结构建筑。比较典型的例子就是“中国国家体育馆”（鸟巢，图7），它是100%在现场“焊接”而成的，但它是不可拆卸的，更不是可以异地重新组装起来的“装配式”建筑，拆掉就是一堆“废铁”。

装配式建筑必须具备可装、可拆、可更换（维修），而且最好能做到可以异地重新组装起来。

图7

也就是说：

n必须在工厂里“焊接”（也包括其他必须在工厂内完成的制造工序）好钢结构零部件；

n可以在现场把工厂制造的钢结构零部件“焊接”成整体钢结构，但它不是装配式钢结构（焊接≥10%）；

n“装配式” 钢结构是不可以在现场“焊接”的，或应该把现场“焊接”控制在一定比例（焊接≤10%）之内，才能称之为“装配式” 钢结构。