預制裝配式鋼結構建筑設計的相關問題研究

李超

預制裝配式鋼結構建筑設計的相關問題研究

李超

（昆明市建筑設計研究院股份有限公司，云南 昆明 650228）

建筑行業(yè)快速發(fā)展，拉動了中國經(jīng)濟水平的提升，同時滿足了人們的住房需求。預制裝配式建筑的出現(xiàn)，是建筑行業(yè)落實節(jié)能環(huán)保理念的關鍵，有利于在工程建設中降低對自然環(huán)境造成的破壞，同時促進施工效率的提升。鋼結構是該類型建筑當中的常用結構形式，加強對其設計要點的有效控制，是提升施工質量的有效途徑，因此應該對其予以高度重視。對預制裝配式鋼結構建筑的概念與特點進行了分析，探索預制裝配式鋼結構建筑設計的相關要求及原則，為實踐工作提供參考。

預制裝配式；鋼結構建筑；設計；設計要點

建筑工程數(shù)量增加、規(guī)模不斷擴大的趨勢，對建筑設計也提出了新的要求，如果依舊沿用傳統(tǒng)設計理念與方法，將會導致行業(yè)發(fā)展受限，無法適應時代發(fā)展的特點。在傳統(tǒng)建設工作當中，建筑工程施工需要全部在施工場地完成，這就會造成一定的環(huán)境污染和資源浪費問題，不符合當前可持續(xù)發(fā)展的理念要求。預制裝配式建筑是綠色建筑發(fā)展的產(chǎn)物，有利于為建筑行業(yè)發(fā)展注入新的動力。預制裝配式建筑結構構件在廠內(nèi)加工完成后運往施工現(xiàn)場完成組裝，在加快施工進度的同時，能夠降低外界環(huán)境對施工造成的影響。應該明確預制裝配式鋼結構建筑設計的要點與難點，在實踐工作當中加以有效控制，提升其整體質量。遵循實事求是的基本原則，制訂符合實際情況的設計方案。

1 預制裝配式鋼結構建筑的概念與特點

預制裝配式建筑的構件通常需要在工廠加工完成，在施工場地對其進行組裝，是當前一種新型的建筑結構形式。預制裝配式鋼結構和預制裝配式混凝土結構，是預制裝配式建筑的兩種常見類型，前者包括鋼梁和鋼柱等結構，需要對其進行大量工廠焊接和螺接處理；后者則主要包括混凝土構件預制[1]。應用預制裝配式鋼結構，可以有效提高施工效率，避免出現(xiàn)資源浪費的現(xiàn)象，同時簡化了施工流程，提升工程整體質量。

2 預制裝配式鋼結構建筑的設計原則

2.1 通用性原則

在設計工作當中應該遵循通用性原則，通過前期策劃，大大減少預制裝配式鋼結構構件的種類。除了建筑必需的個性化需求外應滿足預制裝配式鋼結構建筑的特點，其次應該做好相應的防火設計與防水設計外，還應該對傳統(tǒng)結構形式進行創(chuàng)新與優(yōu)化，使其實用性功能得到體現(xiàn)。比如在設計當中，可以在構件內(nèi)部完成相應管線的預留和布設，促進施工效率的提升，增強布局的合理性。

2.2 可持續(xù)性原則

資源節(jié)約型社會的構建，是新時期社會發(fā)展的必然趨勢，能夠緩解當前資源能源緊缺的局面，促進中國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。在預制裝配式鋼結構建筑的設計當中也應該遵循可持續(xù)性原則，改變傳統(tǒng)建設工作當中粗放式的發(fā)展模式，實現(xiàn)對資源的高效化利用，滿足綠色建筑的發(fā)展要求。鋼材可以進行反復利用，避免浪費施工材料，達到可循環(huán)利用的目的[2]。尤其是在社會轉型的關鍵時期，遵循可持續(xù)性原則有利于降低企業(yè)能耗與成本，促進其經(jīng)濟效益的提高。由于在施工現(xiàn)場的組裝環(huán)節(jié)不會產(chǎn)生大量的噪聲和粉塵等，因此減少了對環(huán)境的污染，為人們提供舒適的生活生存環(huán)境。

3 預制裝配式鋼結構建筑的設計要點

3.1 建筑設計深化

建筑設計是從整體上對預制裝配式鋼結構建筑進行把控，使其滿足經(jīng)濟性、美觀性、適用性和綠色性的要求。局部節(jié)點設計、建筑平面與空間設計、細部構造設計和外墻立面設計是建筑集成化設計的主要內(nèi)容，應在策劃階段即由工程師提前考慮，減少現(xiàn)場處理內(nèi)容。應該做好現(xiàn)場調研工作，制訂符合當?shù)貙嶋H情況的設計方案，并且保障其符合現(xiàn)代人的審美特點。做好預制裝配式鋼結構的上下整體協(xié)調工作，為各類水、電、暖通設備集成的實現(xiàn)奠定基礎，滿足一體化裝修要求。多樣化設計理念應用于立面設計與外墻設計當中，使得建筑美觀性得到提升且能同時滿足圍護墻體保溫、隔熱、裝飾一體化的要求。保溫隔噪處理措施的應用，降低了外界噪聲對建筑的影響，減少了建筑運行能耗，尤其是在門窗洞口和內(nèi)外墻板接縫位置，可以采用雙重防水結合性設計方式[3]。金屬構件在設計當中也應該增強其實用性功能，工廠階段即明確預埋件位置。加強對滲漏問題與拼接縫設計的重視，防止在建筑運營中出現(xiàn)嚴重滲漏問題。

3.2 結構設計深化

結構設計也是建筑設計的重點內(nèi)容，包括連接節(jié)點設計、主體結構整體受力分析和結構構件設計等。應該明確鋼柱、鋼節(jié)點和鋼梁、加強板、連接板等結構的特點及受力情況，做好科學計算，提升設計工作的效率與質量。在設計中不宜采用臨時支撐的預埋吊件，這會在一定程度上加大工程量，從而對工期造成影響。當采用該類型的設計結構時，則需要對各個設計標準與要點加以控制。在安裝和制作預制件時，則需要保持統(tǒng)一的標準，通過科學計算預制件承載力確定其結構形式。尤其是在多地震區(qū)域還應該做好相應的抗震設計，使結構性能可以滿足抗震標準與要求，防止由于地震災害對建筑造成的嚴重損壞。對于預制件承載力的計算，也是有效預防施工過程中出現(xiàn)變形和裂縫問題的關鍵工作。

3.3 機電設計一體化深化

預制裝配式鋼結構建筑的機電設計主要包括電力管道與給排水管道的預留設計。預留管道槽和預埋管線的形式，是給排水管道設計的重點，應該對管道的數(shù)量和型號進行分析，明確預留管道槽的位置，確保其具有安裝與調試空間，為后續(xù)工作開展提供保障。尤其應該關注轉彎設計，促進預留槽深度的提升，為后續(xù)施工提供便捷。應該明確管線盒材質情況，進而制定電氣管線設計方案，實現(xiàn)與強弱電設計的有效協(xié)同[4]。明確預留孔位，防止出現(xiàn)較大的誤差。此外，輔助管線的設計也是建筑設計的重點內(nèi)容，其具有較強的復雜性特征。在管線布設時應該遵循小徑管線避讓大徑管線的原則，做好重力管線和壓力管線的交叉處理。

4 其他預制裝配式鋼結構建筑的設計要求

4.1 防火設計

為了降低火災對人們生命財產(chǎn)安全造成的威脅，應該加強建筑的防火設計，消除其中的安全隱患。應該嚴格遵循相關防火規(guī)范開展設計工作，明確預制裝配式鋼結構建筑的基本特點與防火要求，特別是在大型公共建筑、變電站和特大型庫房等危險性較高的區(qū)域，更要加強對防火設計的重視。巖棉夾心鋼板在預制裝配式鋼結構建筑外墻中的應用較多，其防火性能較為優(yōu)越，能夠有效保護外墻表面的安全，阻隔火勢[5]。防腐涂層應用于彩色鋼板外層當中，也是增強建筑防火能力的有效途徑，低波紋豎向彩鋼板應用于建筑外墻層位置，能夠提升建筑的整體美觀性，使其防腐年限得到延長。石膏板在建筑泄爆墻當中的應用較多，其防火能力較強，尤其是防火巖棉的應用，更加保障了建筑的安全。

4.2 接地防雷設計

在不同行業(yè)當中，預制裝配式鋼結構建筑的特點有所差異，而且需要安裝的設備類型也會不同，應該做好充分的調研工作，從而增強接地防雷設計效果。雷電是影響建筑安全的關鍵因素，尤其是當前建筑中電氣設備的類型與數(shù)量都在增加，只有做好防雷設計才能保障人們的使用安全[6]。應該根據(jù)當?shù)貧夂颦h(huán)境情況，確定接地防雷設備類型與系統(tǒng)結構形式，降低雷電對建筑內(nèi)設施造成的威脅。

4.3 屋面防水設計

屋面防水設計工作的實施，可以有效降低雨水等對屋面造成的影響，防止?jié)B漏問題的發(fā)生，改善人們的生活居住質量。從屋面防水規(guī)范設計要求出發(fā)，增強預制裝配式鋼結構建筑的防水性能，嚴格控制各個設計環(huán)節(jié)與要點。在裝配式屋面系統(tǒng)的選擇中，應該增強鋼結構的可靠性，適當提升其排水坡度。懸浮技術和直立鎖縫技術在設計中的應用較多，能夠達到良好的懸浮效果，控制屋面系統(tǒng)的溫度應力。尤其是在嚴寒的冬季和炎熱的夏季，能夠有效控制室內(nèi)外溫差。不干膠應用于屋面系統(tǒng)的板與板之間，封口措施的應用也大大提升了屋面的密封性，防止水溶物質的進入。而對于排水坡度的有效調整，則能夠促進排水速度的提升。

5 結語

預制裝配式鋼結構建筑是當前一種常見的建筑結構形式，是綠色化建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，能夠有效加快工程建設進度，同時實現(xiàn)與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。在實踐工作當中，遵循通用性和可持續(xù)性的基本原則。嚴格遵循設計標準與規(guī)范，做好建筑設計深化、結構設計深化和機電設計深化等工作。

［1］邵陳鐘，李志峰.裝配式鋼結構建筑深化設計探討［J］.建材與裝飾，2020（7）：142-143.

［2］萬媛媛，金龍，舒贛平.裝配式鋼結構建筑預制裝配率計算準則的比較分析與計算建議［J］.江蘇建筑，2019（3）：52-56，78.

［3］李述祥.探討裝配式鋼結構建筑的設計［J］.低碳世界，2019，9（6）：169-170.

［4］李聞達.裝配式鋼結構建筑新型復合墻板研發(fā)及構造技術研究［D］.濟南：山東建筑大學，2019.

［5］李彩霞.裝配式鋼結構建筑的深化設計［J］.建材與裝飾，2019（30）：103-104.

［6］郭思壯，梁華站，董歡，等.裝配式鋼結構建筑深化設計探討［J］.城市住宅，2019，26（9）：129，131.

TU391

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.18.037

2095－6835（2020）18－0095－02

李超（1982—），男，黑龍江肇東人，本科，高級工程師，主要研究方向為結構設計。

〔編輯：嚴麗琴〕