裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的深化設(shè)計(jì)研究

陳珂珂

摘 要：本文主要分析裝配式鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，分析裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的概念和基本特征，述其實(shí)用性，完善裝配式鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)中的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管線設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)等。

關(guān)鍵詞：裝配式；鋼結(jié)構(gòu)；建筑；設(shè)計(jì)

引言

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由鋼部（構(gòu)）件構(gòu)成的裝配式建筑。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑包含四個(gè)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，內(nèi)裝系統(tǒng)，外維護(hù)系統(tǒng)，設(shè)備管線系統(tǒng)。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑：安全，高效，綠色，節(jié)能減排，可循環(huán)利用。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑概述

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51232關(guān)于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的定義裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由鋼部（構(gòu)）件構(gòu)成的裝配式建筑。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)：（1）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；（2）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、集成化；

（3）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、集成化；（4）設(shè)備管線、內(nèi)裝系統(tǒng)的集成化以及采用集成化的預(yù)制補(bǔ)品、部件、可以更好地提升功能，提高質(zhì)量和降低成本。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑適用辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院、公寓、住宅。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的缺點(diǎn)和局限性：1、鋼結(jié)構(gòu)建筑的缺點(diǎn)：鋼構(gòu)件須依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程、采取“防火，防腐”措施。2、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的局限性：2.1、適用于中、高端建筑；2.2、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑對(duì)設(shè)計(jì)、制造、施工的技術(shù)水平及管理水平有更高要求。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑主要是通過(guò)工廠化的形式生產(chǎn)各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)全生命周期的設(shè)計(jì)，包括生產(chǎn)、施工和安裝等環(huán)節(jié)，具有節(jié)能環(huán)保的社會(huì)效益。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的特征

按建筑高度分類：?jiǎn)螌友b配式鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房、低層、多層、高層、超高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑；按結(jié)構(gòu)體系分類：框架結(jié)構(gòu)、框架—支撐結(jié)構(gòu)、框架-延性墻板結(jié)構(gòu)、框架-筒體結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、巨型框架結(jié)構(gòu)、門式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)、大跨空間結(jié)構(gòu)、交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)等；按結(jié)構(gòu)材料分類：鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)等。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1、集成化設(shè)計(jì)：通過(guò)方案比較，做出集成化安排、確定預(yù)制部品部件的范圍，進(jìn)行設(shè)計(jì)或選型。做好集成式部品部件的接口或連接設(shè)計(jì)。2、協(xié)同設(shè)計(jì)：由設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人（主要是建筑師）組織設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，將建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、暖通空調(diào)、電氣、智能化、燃?xì)饧把b修等專業(yè)之間進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。3、模數(shù)協(xié)調(diào)：裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的模數(shù)協(xié)調(diào)包括：確定建筑開間、進(jìn)深、層高、洞口等的優(yōu)先尺寸，確定水平和豎向模數(shù)與擴(kuò)大、確定公差，按照確定的模數(shù)進(jìn)行布置與設(shè)計(jì)。4、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)主要是選用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)圖、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)部品部件。5、建筑性能設(shè)計(jì)：建筑性能設(shè)計(jì)包括適用性能、安全性能、環(huán)境性能、耐久性能等。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑而言，最重要的性能包括：防火、防銹蝕、隔聲、保溫、防滲漏、樓蓋舒適度等。6、外圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：外圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。外圍護(hù)系統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)，盡可能實(shí)現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、保溫、裝飾一體化。7、其他建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)：裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)建筑特別是住宅的建筑與裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)對(duì)使用功能、舒適度。美觀度、施工效率和成本影響很大。8、選用綠色建材：裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)選用綠色建材和綠色建材制作的部品部件。

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的實(shí)踐

通過(guò)對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的分析，其在建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管線設(shè)計(jì)和機(jī)電設(shè)計(jì)中都發(fā)揮很大的作用。

3.1建筑設(shè)計(jì)的深化

建筑設(shè)計(jì)要充分考慮到施工的要求，要切實(shí)滿足施工要求。建筑設(shè)計(jì)要考慮到成本，還要考慮到外觀的美感，尤其是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要考慮到合理性，建筑結(jié)構(gòu)不能與機(jī)電安裝產(chǎn)生沖突，確保工廠化制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝同時(shí)進(jìn)行。

第一，在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)該確保設(shè)計(jì)部分銜接得當(dāng)，確保設(shè)計(jì)部分整齊，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力情況分析的基礎(chǔ)上，明確預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)要求。在廚房和衛(wèi)生間的平面設(shè)計(jì)中，應(yīng)該滿足整體的廚衛(wèi)要求。

第二，在外墻和立面設(shè)計(jì)中，應(yīng)該符合人們的審美，而且實(shí)現(xiàn)功能的多元化，完善接縫的防水處理，外墻應(yīng)該安裝防噪音的材料，確保人們享受安靜的環(huán)境。在內(nèi)外墻板和接縫設(shè)計(jì)中，要注重防水設(shè)計(jì)。

第三，在進(jìn)行門窗安裝節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)該不采用門窗副框安裝，直接將門窗和預(yù)制墻板銜接，從而有效的防止外墻和外窗洞口發(fā)生滲漏。

第四，在小型金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，特別是空調(diào)板的安裝，要將預(yù)埋件的位置準(zhǔn)確的控制，分析預(yù)埋件是否與其他的構(gòu)件產(chǎn)生位置的沖突。在外欄桿和裝飾構(gòu)件安裝中，應(yīng)該注意測(cè)量錨固的長(zhǎng)度，使其滿足基本要求。

第五，在進(jìn)行細(xì)節(jié)構(gòu)造中，主要考慮的問(wèn)題是防滲漏，尤其是在拼接縫的設(shè)計(jì)中，要對(duì)導(dǎo)水管的結(jié)構(gòu)和空腔的構(gòu)造進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

3.2結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)中，主要進(jìn)行主體和附屬加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。主要結(jié)構(gòu)主要指的是鋼柱、剛節(jié)點(diǎn)和鋼梁等。附屬加強(qiáng)架構(gòu)主要是加強(qiáng)板和連接板等。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對(duì)預(yù)制構(gòu)件的抗壓能力進(jìn)行分析，確保預(yù)制構(gòu)件在受到壓力后不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形問(wèn)題，對(duì)裂縫進(jìn)行控制。在預(yù)制構(gòu)件抗壓能力計(jì)算中，應(yīng)該完善抗震設(shè)計(jì)方案。在預(yù)制構(gòu)件制作和運(yùn)輸中，要對(duì)構(gòu)件的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確保其各項(xiàng)參數(shù)符合國(guó)家規(guī)定。

第一，在梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，要確保梁翼緣和柱子有機(jī)地銜接在一起，焊接方式選擇全熔方式，并且加設(shè)襯板。第二，在連接的設(shè)計(jì)中，要做好梁之間的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，確保柱與柱之間可以銜接得當(dāng)，確保墻板和樓板可以與主體牢固的銜接。在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分考慮到節(jié)點(diǎn)在受力后發(fā)生變形情況，防止節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生位移，要確保節(jié)點(diǎn)連接的部位具有良好的抗震性能。第三在進(jìn)行附屬部位的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該控制好裝飾配鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，將局部加厚。

注重鋼框架結(jié)構(gòu)體系的合理運(yùn)用。這種結(jié)構(gòu)體系形成中需要對(duì)承重效果顯著、抗側(cè)剪力良好的建筑主要構(gòu)件進(jìn)行合理選用，且應(yīng)在了解建筑整體概況的基礎(chǔ)上，將這些建筑主要構(gòu)件沿著建筑物的橫向與縱向進(jìn)行合理布置，最終形成有效的柔性結(jié)構(gòu)，使得預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑實(shí)踐應(yīng)用中的梁柱抗彎承載力得以提高，并具備良好的抗剪強(qiáng)度。實(shí)踐過(guò)程中若在抗震防烈度較低的區(qū)域進(jìn)行建筑建設(shè)時(shí)，可考慮使用鋼框架結(jié)構(gòu)體系，滿足該區(qū)域的預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)要求。

3.3機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)

在廚衛(wèi)的排水管道設(shè)計(jì)中，應(yīng)該控制好預(yù)留，對(duì)管線的型號(hào)確定，并且設(shè)計(jì)好預(yù)留管槽的位置。在進(jìn)行管槽設(shè)計(jì)中，應(yīng)該預(yù)留下寬敞的調(diào)試空間，確保預(yù)留槽具有合適的匹配度，設(shè)計(jì)好預(yù)留管道的尺寸，防止管道尺寸不合理導(dǎo)致滲流。燃?xì)忸A(yù)留埋設(shè)應(yīng)該充分發(fā)考慮到外墻板的預(yù)留設(shè)計(jì)方案，確保燃?xì)夤艿谰哂辛己玫目臻g位置。

3.4管線的綜合設(shè)計(jì)

在進(jìn)行管線設(shè)計(jì)中，應(yīng)該先布置好直徑較大的管線，然后再布置直徑較小的管線。在進(jìn)行重力管線安裝中，應(yīng)該結(jié)合管線的壓力。應(yīng)該先設(shè)計(jì)熱水管線，再設(shè)計(jì)冷水管線。在電纜橋架和流體管道設(shè)計(jì)中，二者應(yīng)該獨(dú)立設(shè)計(jì)。盡量減少管線，清除多余管線。

結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)該著力采用工廠化的建構(gòu)模式，從而確保構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和安裝形成一個(gè)完整的模式，進(jìn)行全周期的設(shè)計(jì)，提升建筑建設(shè)的效率。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)該結(jié)合建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)等，對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行優(yōu)化，也為我國(guó)鋼制造業(yè)發(fā)展鋪平道路。

參考文獻(xiàn)

[1]畢可廷，高子陽(yáng)，蔡明明.預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)濟(jì)性研究[J].建材與裝飾，2018（02）：148～149.

[2]陳新升，段同杰，祁德勝.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的深化設(shè)計(jì)淺述[J].四川水泥，2017（04）：116-116.

（作者單位：華潤(rùn)（南京）市政設(shè)計(jì)有限公司）