預制裝配式鋼結構建筑設計要點及經濟性研究

文/張曉湘 湖南省建筑設計院有限公司 湖南長沙 410000

戴偉 湖南省建設工程質量檢測中心 湖南長沙 410000

1、研究背景

我國的預制裝配式鋼結構建筑設計取得了很大的發展，但是在設計和施工過程中依然存在著許多需要攻破的技術難關。這些年隨著我國加工制造業快速發展，對于重型和超重型設備的需求越來越大，為了適應超大型設備布局和先進制造技術發展的需要，工業工廠越來越向著大跨度、大柱距、大噸位的趨勢發展。這時候預制裝配式鋼結構就體現出了它的優勢。因此本文在此基礎上，就如何進行預制裝配式鋼結構設計以及如何控制預制裝配式鋼結構的經濟成本做一定的探討，希望促進我國建筑行業的發展。

2、預制裝配式鋼結構概述

2.1 預制鋼構件結構的特點

預制構件建筑和其他結構相比具有很多優點。這些優點主要包括以下幾點。第一，預制裝配式建筑實踐過程中能夠實現標準化及模式化生產，且能夠結合現代建筑建設的實際需要。同時，由于預制鋼構件生產效率高，為保障性住房建設提供了必要的支撐。第二，能夠最大程度使用建筑材料。與傳統建筑相比，所需的結構組件的預制建筑可以結合實際情況有針對性的生產，從而能夠有效降低施工成本，提高建筑材料的利用效率，同時還可以提高項目建設效率和優化項目施工資源配置，有效避免工程施工中的質量問題。

2.2 預制裝配式鋼結構建筑設計涉及的環節

對于任何預制裝配式鋼結構建筑設計來說，設計時第一需要考慮的要素是建筑空間設計的安全性是否符合國家的相關標準，只有在安全性的基礎上去考慮別的設計要求才是有意義的。其中建設空間的安全設計涵蓋了很多的方面，要在消防、防水、抗震等方面滿足國家的相關標準。然

后需要考慮的是建筑設計的經濟性、美觀以及空間利用率等設計要求。如果設計把所有的原則都考慮在內的話，雖然能夠增加系統的可靠性和復雜性，但是很難被施工單位采納，有很重要的原因就是在進行空間設計時沒有施工可行性以及施工的經濟性。很多設計結構在施工很難滿足，因此在進行空間結構設計時需要根據施工材料、施工技術以及施工對象制定科學的設計計劃，只有這樣進行設計才是比較符合需求的。

3、預制裝配式鋼結構建筑設計要點分析

3.1 設計原則

在設計和規劃中，預制裝配式建筑在設計的時候首先要滿足建筑采光、通風、退線這三個環節的基本要求，然后在考慮建筑設計的經濟性特征，根據不同建筑的結構選擇合適的模塊進行設計。同時在設計過程中還需要考慮施工現場的組織過程和過程連接等問題，從而確保建筑施工的質量以及施工效率等問題。

3.2 預制件設計要點

預制件設計是預制裝配式鋼結構設計最核心最基礎的要求，在實際開展設計的過程中，預制構件的設計一定要嚴格遵循模塊化和標準化設計準則。同時在設計過程中要考慮經濟性和簡約性原則，盡可能從簡潔規整為出發點，在滿足設計的基礎上，減少構件的使用和種類，從而可以最大程度降低企業的施工成本。另外，在實際設計預制件的環節中，還要考慮預制件加工的可行性以及效率問題，同時設計的結構是否滿足建筑的要求，保證預制件的質量，是預制裝配式鋼結構設計最重要的問題。

3.3 連接件的設計和承載力的計算

首先，在設計的過程中為了保證穩定性盡量避免使用臨時支撐的預埋件以及固定連接件的預埋吊件，而且一旦遇到特殊情況要本著滿足設計工況的標準進行。不管是在制作、運輸還是安裝的過程中，都要確保預制構件的演算滿足相應的規定標準。

其次就是必須要對預制構件的承載力進行驗算，從而使其能夠更優地滿足地震工況下的設計要求，然后就是要對預制構件的裂縫以及變形和承載力進行驗算，從而使其滿足持久設計工況的實際需要。

4、預制裝配式鋼結構建筑經濟性研究

4.1 預制裝配式鋼結構成本分析

在分析預制裝配式鋼結構建筑時首先要材料成本和實際施工的關系。在預制鋼結構施工過程中，由于成本與構件制造、運輸、安裝等環節密切相關，因此各個項目施工單位可以結合實際的建設情況，加強對于項目成本的有效控制。在進行經濟性成本分析時，首先要充分考慮材料成本、工廠攤銷費和零部件制造商的利潤；在運輸成本控制中，需要考慮構件運輸距離和成本之間的關系，考慮是否符合經濟性的原則；在安裝成本控制中需要從安裝機械費用和人工成本兩個方面考慮，同時在降低成本費用的基礎上重點考慮如何提高預制鋼結構施工效率；在控制成本措施上，應考慮施工腳手架的成本、預制模板的成本等，保證該成本在預制鋼結構施工中能夠控制在合理范圍內。

4.2 降低預制裝配式鋼結構成本的措施分析

為了降低預制鋼結構施工成本，必須要做到以下幾點。第一，在施工過程中要嚴格遵守行業技術規范，認真實施建筑結構的設計工作，在設計環節加強對于構件的選擇和控制。第二，在開展機械設備安裝環節時，應注意分段流水式施工方法的使用，注意各工序同時作業。第三，施工企業要加強對于施工現場的管理工作，從而保障施工的順利進行，最大程度減少運營成本。

結語：

綜上所述，預制裝配式鋼結構的設計環節至關重要，很大程度上決定了建筑工程的施工質量以及施工效率，同時在開展設計的過程中，要在滿足各項要求的基礎上，注重工程的經濟性。此外，本文還討論了預制裝配式鋼結構成本，然后根據自己的工作經驗，提出了降低成本的幾點建議，希望能夠給讀者一定的啟示作用。