李超

預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題研究

李超

（昆明市建筑設(shè)計(jì)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(dòng)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提升，同時(shí)滿足了人們的住房需求。預(yù)制裝配式建筑的出現(xiàn)，是建筑行業(yè)落實(shí)節(jié)能環(huán)保理念的關(guān)鍵，有利于在工程建設(shè)中降低對(duì)自然環(huán)境造成的破壞，同時(shí)促進(jìn)施工效率的提升。鋼結(jié)構(gòu)是該類型建筑當(dāng)中的常用結(jié)構(gòu)形式，加強(qiáng)對(duì)其設(shè)計(jì)要點(diǎn)的有效控制，是提升施工質(zhì)量的有效途徑，因此應(yīng)該對(duì)其予以高度重視。對(duì)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的概念與特點(diǎn)進(jìn)行了分析，探索預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)要求及原則，為實(shí)踐工作提供參考。

預(yù)制裝配式；鋼結(jié)構(gòu)建筑；設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

建筑工程數(shù)量增加、規(guī)模不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)也提出了新的要求，如果依舊沿用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念與方法，將會(huì)導(dǎo)致行業(yè)發(fā)展受限，無(wú)法適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的特點(diǎn)。在傳統(tǒng)建設(shè)工作當(dāng)中，建筑工程施工需要全部在施工場(chǎng)地完成，這就會(huì)造成一定的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問(wèn)題，不符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的理念要求。預(yù)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(dòng)力。預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在廠內(nèi)加工完成后運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)完成組裝，在加快施工進(jìn)度的同時(shí)，能夠降低外界環(huán)境對(duì)施工造成的影響。應(yīng)該明確預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的要點(diǎn)與難點(diǎn)，在實(shí)踐工作當(dāng)中加以有效控制，提升其整體質(zhì)量。遵循實(shí)事求是的基本原則，制訂符合實(shí)際情況的設(shè)計(jì)方案。

1 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的概念與特點(diǎn)

預(yù)制裝配式建筑的構(gòu)件通常需要在工廠加工完成，在施工場(chǎng)地對(duì)其進(jìn)行組裝，是當(dāng)前一種新型的建筑結(jié)構(gòu)形式。預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，是預(yù)制裝配式建筑的兩種常見(jiàn)類型，前者包括鋼梁和鋼柱等結(jié)構(gòu)，需要對(duì)其進(jìn)行大量工廠焊接和螺接處理；后者則主要包括混凝土構(gòu)件預(yù)制[1]。應(yīng)用預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)，可以有效提高施工效率，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，同時(shí)簡(jiǎn)化了施工流程，提升工程整體質(zhì)量。

2 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)原則

2.1 通用性原則

在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中應(yīng)該遵循通用性原則，通過(guò)前期策劃，大大減少預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的種類。除了建筑必需的個(gè)性化需求外應(yīng)滿足預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)，其次應(yīng)該做好相應(yīng)的防火設(shè)計(jì)與防水設(shè)計(jì)外，還應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行創(chuàng)新與優(yōu)化，使其實(shí)用性功能得到體現(xiàn)。比如在設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以在構(gòu)件內(nèi)部完成相應(yīng)管線的預(yù)留和布設(shè)，促進(jìn)施工效率的提升，增強(qiáng)布局的合理性。

2.2 可持續(xù)性原則

資源節(jié)約型社會(huì)的構(gòu)建，是新時(shí)期社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，能夠緩解當(dāng)前資源能源緊缺的局面，促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)當(dāng)中也應(yīng)該遵循可持續(xù)性原則，改變傳統(tǒng)建設(shè)工作當(dāng)中粗放式的發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jìn)行反復(fù)利用，避免浪費(fèi)施工材料，達(dá)到可循環(huán)利用的目的[2]。尤其是在社會(huì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)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(jìn)其經(jīng)濟(jì)效益的提高。由于在施工現(xiàn)場(chǎng)的組裝環(huán)節(jié)不會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲和粉塵等，因此減少了對(duì)環(huán)境的污染，為人們提供舒適的生活生存環(huán)境。

3 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 建筑設(shè)計(jì)深化

建筑設(shè)計(jì)是從整體上對(duì)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行把控，使其滿足經(jīng)濟(jì)性、美觀性、適用性和綠色性的要求。局部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、建筑平面與空間設(shè)計(jì)、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和外墻立面設(shè)計(jì)是建筑集成化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，應(yīng)在策劃階段即由工程師提前考慮，減少現(xiàn)場(chǎng)處理內(nèi)容。應(yīng)該做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研工作，制訂符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的設(shè)計(jì)方案，并且保障其符合現(xiàn)代人的審美特點(diǎn)。做好預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)的上下整體協(xié)調(diào)工作，為各類水、電、暖通設(shè)備集成的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，滿足一體化裝修要求。多樣化設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于立面設(shè)計(jì)與外墻設(shè)計(jì)當(dāng)中，使得建筑美觀性得到提升且能同時(shí)滿足圍護(hù)墻體保溫、隔熱、裝飾一體化的要求。保溫隔噪處理措施的應(yīng)用，降低了外界噪聲對(duì)建筑的影響，減少了建筑運(yùn)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(jié)合性設(shè)計(jì)方式[3]。金屬構(gòu)件在設(shè)計(jì)當(dāng)中也應(yīng)該增強(qiáng)其實(shí)用性功能，工廠階段即明確預(yù)埋件位置。加強(qiáng)對(duì)滲漏問(wèn)題與拼接縫設(shè)計(jì)的重視，防止在建筑運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏問(wèn)題。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深化

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，包括連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、主體結(jié)構(gòu)整體受力分析和結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)等。應(yīng)該明確鋼柱、鋼節(jié)點(diǎn)和鋼梁、加強(qiáng)板、連接板等結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及受力情況，做好科學(xué)計(jì)算，提升設(shè)計(jì)工作的效率與質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中不宜采用臨時(shí)支撐的預(yù)埋吊件，這會(huì)在一定程度上加大工程量，從而對(duì)工期造成影響。當(dāng)采用該類型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，則需要對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與要點(diǎn)加以控制。在安裝和制作預(yù)制件時(shí)，則需要保持統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)科學(xué)計(jì)算預(yù)制件承載力確定其結(jié)構(gòu)形式。尤其是在多地震區(qū)域還應(yīng)該做好相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)性能可以滿足抗震標(biāo)準(zhǔn)與要求，防止由于地震災(zāi)害對(duì)建筑造成的嚴(yán)重?fù)p壞。對(duì)于預(yù)制件承載力的計(jì)算，也是有效預(yù)防施工過(guò)程中出現(xiàn)變形和裂縫問(wèn)題的關(guān)鍵工作。

3.3 機(jī)電設(shè)計(jì)一體化深化

預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的機(jī)電設(shè)計(jì)主要包括電力管道與給排水管道的預(yù)留設(shè)計(jì)。預(yù)留管道槽和預(yù)埋管線的形式，是給排水管道設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)該對(duì)管道的數(shù)量和型號(hào)進(jìn)行分析，明確預(yù)留管道槽的位置，確保其具有安裝與調(diào)試空間，為后續(xù)工作開(kāi)展提供保障。尤其應(yīng)該關(guān)注轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)，促進(jìn)預(yù)留槽深度的提升，為后續(xù)施工提供便捷。應(yīng)該明確管線盒材質(zhì)情況，進(jìn)而制定電氣管線設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)與強(qiáng)弱電設(shè)計(jì)的有效協(xié)同[4]。明確預(yù)留孔位，防止出現(xiàn)較大的誤差。此外，輔助管線的設(shè)計(jì)也是建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，其具有較強(qiáng)的復(fù)雜性特征。在管線布設(shè)時(shí)應(yīng)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(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要求

4.1 防火設(shè)計(jì)

為了降低火災(zāi)對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成的威脅，應(yīng)該加強(qiáng)建筑的防火設(shè)計(jì)，消除其中的安全隱患。應(yīng)該嚴(yán)格遵循相關(guān)防火規(guī)范開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，明確預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的基本特點(diǎn)與防火要求，特別是在大型公共建筑、變電站和特大型庫(kù)房等危險(xiǎn)性較高的區(qū)域，更要加強(qiáng)對(duì)防火設(shè)計(jì)的重視。巖棉夾心鋼板在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑外墻中的應(yīng)用較多，其防火性能較為優(yōu)越，能夠有效保護(hù)外墻表面的安全，阻隔火勢(shì)[5]。防腐涂層應(yīng)用于彩色鋼板外層當(dāng)中，也是增強(qiáng)建筑防火能力的有效途徑，低波紋豎向彩鋼板應(yīng)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(zhǎng)。石膏板在建筑泄爆墻當(dāng)中的應(yīng)用較多，其防火能力較強(qiáng)，尤其是防火巖棉的應(yīng)用，更加保障了建筑的安全。

4.2 接地防雷設(shè)計(jì)

在不同行業(yè)當(dāng)中，預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)有所差異，而且需要安裝的設(shè)備類型也會(huì)不同，應(yīng)該做好充分的調(diào)研工作，從而增強(qiáng)接地防雷設(shè)計(jì)效果。雷電是影響建筑安全的關(guān)鍵因素，尤其是當(dāng)前建筑中電氣設(shè)備的類型與數(shù)量都在增加，只有做好防雷設(shè)計(jì)才能保障人們的使用安全[6]。應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境情況，確定接地防雷設(shè)備類型與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，降低雷電對(duì)建筑內(nèi)設(shè)施造成的威脅。

4.3 屋面防水設(shè)計(jì)

屋面防水設(shè)計(jì)工作的實(shí)施，可以有效降低雨水等對(duì)屋面造成的影響，防止?jié)B漏問(wèn)題的發(fā)生，改善人們的生活居住質(zhì)量。從屋面防水規(guī)范設(shè)計(jì)要求出發(fā)，增強(qiáng)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的防水性能，嚴(yán)格控制各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與要點(diǎn)。在裝配式屋面系統(tǒng)的選擇中，應(yīng)該增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的可靠性，適當(dāng)提升其排水坡度。懸浮技術(shù)和直立鎖縫技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用較多，能夠達(dá)到良好的懸浮效果，控制屋面系統(tǒng)的溫度應(yīng)力。尤其是在嚴(yán)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(yīng)用于屋面系統(tǒng)的板與板之間，封口措施的應(yīng)用也大大提升了屋面的密封性，防止水溶物質(zhì)的進(jìn)入。而對(duì)于排水坡度的有效調(diào)整，則能夠促進(jìn)排水速度的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是當(dāng)前一種常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)形式，是綠色化建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，能夠有效加快工程建設(shè)進(jìn)度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。在實(shí)踐工作當(dāng)中，遵循通用性和可持續(xù)性的基本原則。嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，做好建筑設(shè)計(jì)深化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深化和機(jī)電設(shè)計(jì)深化等工作。

［1］邵陳鐘，李志峰.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)探討［J］.建材與裝飾，2020（7）：142-143.

［2］萬(wàn)媛媛，金龍，舒贛平.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑預(yù)制裝配率計(jì)算準(zhǔn)則的比較分析與計(jì)算建議［J］.江蘇建筑，2019（3）：52-56，78.

［3］李述祥.探討裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)［J］.低碳世界，2019，9（6）：169-170.

［4］李聞達(dá).裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑新型復(fù)合墻板研發(fā)及構(gòu)造技術(shù)研究［D］.濟(jì)南：山東建筑大學(xué)，2019.

［5］李彩霞.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的深化設(shè)計(jì)［J］.建材與裝飾，2019（30）：103-104.

［6］郭思?jí)眩喝A站，董歡，等.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)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(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕