裝配式鋼結構建筑的深化設計研究

陳珂珂

摘 要：本文主要分析裝配式鋼結構的設計，分析裝配式鋼結構建筑的概念和基本特征，述其實用性，完善裝配式鋼結構深化設計中的建筑設計、結構設計、管線設計和設備設計等。

關鍵詞：裝配式；鋼結構；建筑；設計

引言

裝配式鋼結構建筑是建筑的結構系統由鋼部（構）件構成的裝配式建筑。裝配式鋼結構建筑包含四個系統，結構系統，內裝系統，外維護系統，設備管線系統。裝配式鋼結構建筑：安全，高效，綠色，節能減排，可循環利用。

1 裝配式鋼結構建筑概述

國家標準《裝配式鋼結構建筑技術標準》GB/T51232關于裝配式鋼結構建筑的定義裝配式鋼結構建筑是建筑的結構系統由鋼部（構）件構成的裝配式建筑。裝配式鋼結構建筑的優點：（1）標準化設計；（2）鋼結構構件標準化、集成化；

（3）鋼結構構件標準化、集成化；（4）設備管線、內裝系統的集成化以及采用集成化的預制補品、部件、可以更好地提升功能，提高質量和降低成本。

裝配式鋼結構建筑適用辦公樓、學校、醫院、公寓、住宅。裝配式鋼結構建筑的缺點和局限性：1、鋼結構建筑的缺點：鋼構件須依據現行規范、規程、采取“防火，防腐”措施。2、裝配式鋼結構建筑的局限性：2.1、適用于中、高端建筑；2.2、裝配式鋼結構建筑對設計、制造、施工的技術水平及管理水平有更高要求。

裝配式鋼結構建筑主要是通過工廠化的形式生產各類結構構件，實現全生命周期的設計，包括生產、施工和安裝等環節，具有節能環保的社會效益。

2 裝配式鋼結構建筑的特征

按建筑高度分類：單層裝配式鋼結構工業廠房、低層、多層、高層、超高層裝配式鋼結構建筑；按結構體系分類：框架結構、框架—支撐結構、框架-延性墻板結構、框架-筒體結構、筒體結構、巨型框架結構、門式鋼架輕鋼結構、大跨空間結構、交錯桁架結構等；按結構材料分類：鋼結構、鋼-混凝土組合結構等。

裝配式鋼結構建筑設計要點：1、集成化設計：通過方案比較，做出集成化安排、確定預制部品部件的范圍，進行設計或選型。做好集成式部品部件的接口或連接設計。2、協同設計：由設計負責人（主要是建筑師）組織設計團隊進行統籌設計，將建筑、結構、給水排水、暖通空調、電氣、智能化、燃氣及裝修等專業之間進行協同設計。3、模數協調：裝配式鋼結構建筑設計的模數協調包括：確定建筑開間、進深、層高、洞口等的優先尺寸，確定水平和豎向模數與擴大、確定公差，按照確定的模數進行布置與設計。4、標準化設計：標準化設計主要是選用現成的標準圖、標準節點和標準部品部件。5、建筑性能設計：建筑性能設計包括適用性能、安全性能、環境性能、耐久性能等。對鋼結構建筑而言，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、外圍護系統設計：外圍護系統設計是裝配式鋼結構建筑設計的重點環節。外圍護系統建筑設計，盡可能實現建筑、結構、保溫、裝飾一體化。7、其他建筑構造設計：裝配式建筑鋼結構建筑特別是住宅的建筑與裝修構造設計對使用功能、舒適度。美觀度、施工效率和成本影響很大。8、選用綠色建材：裝配式建筑鋼結構應選用綠色建材和綠色建材制作的部品部件。

3 裝配式鋼結構深化設計的實踐

通過對裝配式鋼結構深化設計的分析，其在建筑設計、結構設計、管線設計和機電設計中都發揮很大的作用。

3.1建筑設計的深化

建筑設計要充分考慮到施工的要求，要切實滿足施工要求。建筑設計要考慮到成本，還要考慮到外觀的美感，尤其是建筑結構設計中，要考慮到合理性，建筑結構不能與機電安裝產生沖突，確保工廠化制作和現場安裝同時進行。

第一，在進行平面設計環節中，應該確保設計部分銜接得當，確保設計部分整齊，對結構的受力情況分析的基礎上，明確預制構件的設計要求。在廚房和衛生間的平面設計中，應該滿足整體的廚衛要求。

第二，在外墻和立面設計中，應該符合人們的審美，而且實現功能的多元化，完善接縫的防水處理，外墻應該安裝防噪音的材料，確保人們享受安靜的環境。在內外墻板和接縫設計中，要注重防水設計。

第三，在進行門窗安裝節點設計環節中，應該不采用門窗副框安裝，直接將門窗和預制墻板銜接，從而有效的防止外墻和外窗洞口發生滲漏。

第四，在小型金屬構件設計環節中，特別是空調板的安裝，要將預埋件的位置準確的控制，分析預埋件是否與其他的構件產生位置的沖突。在外欄桿和裝飾構件安裝中，應該注意測量錨固的長度，使其滿足基本要求。

第五，在進行細節構造中，主要考慮的問題是防滲漏，尤其是在拼接縫的設計中，要對導水管的結構和空腔的構造進行合理設計。

3.2結構的深化設計

在進行結構深化設計中，主要進行主體和附屬加強結構的設計。主要結構主要指的是鋼柱、剛節點和鋼梁等。附屬加強架構主要是加強板和連接板等。在設計中，應該對預制構件的抗壓能力進行分析，確保預制構件在受到壓力后不會產生嚴重的變形問題，對裂縫進行控制。在預制構件抗壓能力計算中，應該完善抗震設計方案。在預制構件制作和運輸中，要對構件的參數進行計算，確保其各項參數符合國家規定。

第一，在梁柱節點設計中，要確保梁翼緣和柱子有機地銜接在一起，焊接方式選擇全熔方式，并且加設襯板。第二，在連接的設計中，要做好梁之間的節點設計，確保柱與柱之間可以銜接得當，確保墻板和樓板可以與主體牢固的銜接。在節點設計中，應該充分考慮到節點在受力后發生變形情況，防止節點產生位移，要確保節點連接的部位具有良好的抗震性能。第三在進行附屬部位的設計中，應該控制好裝飾配鋼結構的強度，將局部加厚。

注重鋼框架結構體系的合理運用。這種結構體系形成中需要對承重效果顯著、抗側剪力良好的建筑主要構件進行合理選用，且應在了解建筑整體概況的基礎上，將這些建筑主要構件沿著建筑物的橫向與縱向進行合理布置，最終形成有效的柔性結構，使得預制裝配式鋼結構建筑實踐應用中的梁柱抗彎承載力得以提高，并具備良好的抗剪強度。實踐過程中若在抗震防烈度較低的區域進行建筑建設時，可考慮使用鋼框架結構體系，滿足該區域的預制裝配式鋼結構建筑建設要求。

3.3機電設備的設計

在廚衛的排水管道設計中，應該控制好預留，對管線的型號確定，并且設計好預留管槽的位置。在進行管槽設計中，應該預留下寬敞的調試空間，確保預留槽具有合適的匹配度，設計好預留管道的尺寸，防止管道尺寸不合理導致滲流。燃氣預留埋設應該充分發考慮到外墻板的預留設計方案，確保燃氣管道具有良好的空間位置。

3.4管線的綜合設計

在進行管線設計中，應該先布置好直徑較大的管線，然后再布置直徑較小的管線。在進行重力管線安裝中，應該結合管線的壓力。應該先設計熱水管線，再設計冷水管線。在電纜橋架和流體管道設計中，二者應該獨立設計。盡量減少管線，清除多余管線。

結束語

在進行裝配式鋼結構建筑設計中，應該著力采用工廠化的建構模式，從而確保構件的設計、生產、施工和安裝形成一個完整的模式，進行全周期的設計，提升建筑建設的效率。在裝配式鋼結構深化設計環節中，應該結合建筑設計、結構設計、機電設備設計等，對裝配式鋼結構建筑進行優化，也為我國鋼制造業發展鋪平道路。

參考文獻

[1]畢可廷，高子陽，蔡明明.預制裝配式鋼結構建筑經濟性研究[J].建材與裝飾，2018（02）：148～149.

[2]陳新升，段同杰，祁德勝.裝配式鋼結構建筑的深化設計淺述[J].四川水泥，2017（04）：116-116.

（作者單位：華潤（南京）市政設計有限公司）