多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計研究

李大強

【摘要】裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式集合了諸多優(yōu)點，在生產(chǎn)、運輸、施工、安裝等方面效益明顯，而且提高了建筑的空間利用率和自由靈活度，因此具有廣泛的發(fā)展前景。本文將針對多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計進(jìn)行研究，嘗試提出幾點思考建議，希望能夠起到積極的促進(jìn)作用，不斷提升住宅建筑設(shè)計水平，推動建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級發(fā)展，為人們提供更好的居住條件。

【關(guān)鍵詞】多層建筑;裝配式;鋼結(jié)構(gòu);住宅設(shè)計;研究探討

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.044

1、多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展優(yōu)勢

1.1與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)住宅相比

與以墻體承重為主的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)住宅相比，多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅具備顯著的技術(shù)特點和屬性，充分發(fā)揮了鋼材的優(yōu)越性能，體現(xiàn)出明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。梁柱跨度大，平面布局靈活，而且自重輕、截面小，提升了空間的有效利用率，具備良好的抗震性能，能夠降低不良地質(zhì)條件的影響。另外，裝配式施工提升了工業(yè)化水平和工作效率，降低了勞動強度和能源消耗，有利于實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益。

1.2與高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅相比

與高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅相比，多層建筑仍然具備明顯的優(yōu)勢。隨著層數(shù)和高度的增加，建筑的橫向抗剪方面需要針對性加強，在內(nèi)外框架設(shè)置一些加固結(jié)構(gòu)，這會限制外立面的窗戶設(shè)置，而且梁柱截面也要大幅增加，以提供更強支撐力，從而導(dǎo)致空間有效利用率下降。而多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅則可以擺脫這些困擾，在內(nèi)部空間和外部設(shè)計上都有較大的自由度，能夠盡可能滿足現(xiàn)代人們的多樣化需求[1]。

2、多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計策略

根據(jù)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅構(gòu)成，可以大致分為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)，不同系統(tǒng)涉及到不同專業(yè)和行業(yè)，需要設(shè)計人員統(tǒng)籌規(guī)劃，下面針對幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行分析研究。

2.1樹立模數(shù)化設(shè)計理念

模數(shù)在建筑領(lǐng)域比較常見，是在美學(xué)理論基礎(chǔ)上形成的尺寸配合關(guān)系，能夠體現(xiàn)一定的客觀規(guī)律。在結(jié)構(gòu)計算時，能夠利用模數(shù)數(shù)列體系進(jìn)行快速精確調(diào)整，提高建筑設(shè)計的科學(xué)性、合理性、可靠性，而且對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸、安裝等方面具有重要意義，可以發(fā)揮批量化生產(chǎn)、協(xié)同安裝施工的優(yōu)勢，促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)鏈的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展，在同一準(zhǔn)則框架內(nèi)，有利于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、簡便化、通用化住宅建設(shè)。所以，多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計要充分尊重和體現(xiàn)模數(shù)化設(shè)計理念，包括梁柱結(jié)構(gòu)模數(shù)化、圍護(hù)結(jié)構(gòu)模數(shù)化，等等，盡量降低模數(shù)尺寸的復(fù)雜性。

2.2明確常規(guī)功能模塊尺寸

住宅設(shè)計首先要滿足人們的生活居住需求，而影響住宅居住需求的因素有很多，比如，居住模式，人口，經(jīng)濟，文化，生產(chǎn)方式，家具設(shè)備，等等。所以，在正式設(shè)計前，首先要明確現(xiàn)階段常規(guī)住宅各功能模塊尺寸，比如，某地區(qū)多層住宅臥室開間以3900、4200居多，進(jìn)深以4200、4500居多，客廳開間以3900、4200居多，進(jìn)深以4200、4500居多，當(dāng)然不同地區(qū)、不同檔次住宅有著不同的流行趨勢，需要提前做好設(shè)計調(diào)研，而且這些數(shù)據(jù)正好符合3M模數(shù)要求，可以直接拿來使用。當(dāng)然，也可以采用其他統(tǒng)一模數(shù)，適當(dāng)對尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，這需要根據(jù)具體情況具體分析[2]。

2.3裝配式鋼結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置

多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅多采用梁柱框架結(jié)構(gòu)體系，在柱網(wǎng)布置上可以分為小開間密柱式和大跨度兩種方式，為了更好的發(fā)揮鋼材性能、提高空間靈活度，可以根據(jù)實際需求盡可能采用大跨度結(jié)構(gòu)。通常情況下，梁高會隨著跨度的增加而增大，鋼梁高跨比為1：15-1：20，從經(jīng)濟因素和受力條件上出發(fā)，大跨度鋼結(jié)構(gòu)住宅柱網(wǎng)適宜間距為6-9米，由此可以推算出梁高在300-450左右，安裝配式普通住宅考慮，能夠很好的滿足層高、窗高等方面的需求，在規(guī)范要求比較低的方向，也可以適當(dāng)加大柱網(wǎng)跨度。另外，鋼結(jié)構(gòu)材料性能在正交形網(wǎng)格更容易發(fā)揮，所以要避免出現(xiàn)不規(guī)則形式，以求降低生產(chǎn)和施工難度。

2.4設(shè)計組合不同戶型系列

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，可以根據(jù)交通組織形式，將多層住宅建筑劃分為獨立單元式住宅、梯間式住宅、通廊式住宅。其中，獨立單元式住宅是以樓電梯樞紐為核心組織的建筑空間，具有自由靈活、占地較小、通風(fēng)采光好等特點，梯間式住宅是通過不同單元共同拼接出中心樓梯，住戶通過樓梯平臺進(jìn)入室內(nèi)，常見的比如一梯兩戶、一梯三戶，等等，具有公共面積小、相互干擾少、適用范圍廣等特點，而通廊式住宅是沿著公共走廊布置的，需要為多個用戶提供交通服務(wù)，相對而言，土地利用率高，但通行狀態(tài)緊張，比較適用于小戶型住宅。設(shè)計人員需要根據(jù)模塊化設(shè)計原則，將各預(yù)制模塊按照不同類型拼裝組合，實現(xiàn)高效靈活設(shè)計[3]。

2.5根據(jù)功能需求針對性調(diào)整

現(xiàn)階段，我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)正在積極推進(jìn)，人均住宅面積不斷增長，相對而言，家庭規(guī)模呈現(xiàn)小型化趨勢，幾代人共居一室的情況越來越少，而且獨居情況越來越多，年輕人更加注重生活自由和隱私保護(hù)，從建筑設(shè)計的角度出發(fā)，可以很好的緩解一些家庭矛盾，這些都導(dǎo)致了小戶型住宅的日益流行。同時，不同類型住宅的功能需求越來越突出，比如，青年公寓需要迎合年輕人的生活習(xí)慣和社交欲望，老年公寓則需要提高溫馨氛圍和安全保障。另外，家具設(shè)計、家用電器也日益豐富，在電氣設(shè)計階段要尤為注意，必須滿足不同功能區(qū)的要求，提高位置、數(shù)量、高度等尺寸的精確性，針對這些問題，需要設(shè)計人員能夠根據(jù)住宅定位通盤考慮，有針對性的進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化調(diào)整。

2.6提高住宅組裝改造靈活性

住宅作為一種生命周期較長的產(chǎn)品，可能會面對不同家庭的居住需求，在傳統(tǒng)住宅項目中，如果用戶對設(shè)計不滿意，只能通過拆建部分墻體進(jìn)行調(diào)整，容易造成資源浪費。而裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅則大大提升了空間組合的靈活性，設(shè)計人員應(yīng)該突破傳統(tǒng)設(shè)計思維，不能僅僅將混凝土梁柱換成鋼梁柱，這樣只是形式上的替換，并沒有產(chǎn)生本質(zhì)上的變化。按照可改造程度，多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)該能夠調(diào)整臨時構(gòu)件位置、拆改預(yù)制隔墻、改動圍護(hù)結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)不同效果的改造升級，使建筑獲得更長年限的使用壽命[4]。

結(jié)語：

綜上所述，本文首先通過比較分析，闡述了多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展優(yōu)勢，然后著重從模數(shù)化設(shè)計理念、功能模塊尺寸、結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置、戶型組合設(shè)計、功能需求調(diào)整、靈活組裝改造等方面出發(fā)，分析了主要設(shè)計思路。希望能夠起到積極的促進(jìn)作用，充分掌握多層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計要點，發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)性能特點和裝配式技術(shù)優(yōu)勢，更好的實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)保效益。

參考文獻(xiàn)：

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[4]郝際平，薛強，郭亮，孫曉嶺.裝配式多、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系研究與進(jìn)展[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2020（03）：27-34.