装配式钢结构建筑的深化设计研究

陈珂珂

摘 要：本文主要分析装配式钢结构的设计，分析装配式钢结构建筑的概念和基本特征，述其实用性，完善装配式钢结构深化设计中的建筑设计、结构设计、管线设计和设备设计等。

关键词：装配式；钢结构；建筑；设计

引言

装配式钢结构建筑是建筑的结构系统由钢部（构）件构成的装配式建筑。装配式钢结构建筑包含四个系统，结构系统，内装系统，外维护系统，设备管线系统。装配式钢结构建筑：安全，高效，绿色，节能减排，可循环利用。

1 装配式钢结构建筑概述

国家标准《装配式钢结构建筑技术标准》GB/T51232关于装配式钢结构建筑的定义装配式钢结构建筑是建筑的结构系统由钢部（构）件构成的装配式建筑。装配式钢结构建筑的优点：（1）标准化设计；（2）钢结构构件标准化、集成化；

（3）钢结构构件标准化、集成化；（4）设备管线、内装系统的集成化以及采用集成化的预制补品、部件、可以更好地提升功能，提高质量和降低成本。

装配式钢结构建筑适用办公楼、学校、医院、公寓、住宅。装配式钢结构建筑的缺点和局限性：1、钢结构建筑的缺点：钢构件须依据现行规范、规程、采取“防火，防腐”措施。2、装配式钢结构建筑的局限性：2.1、适用于中、高端建筑；2.2、装配式钢结构建筑对设计、制造、施工的技术水平及管理水平有更高要求。

装配式钢结构建筑主要是通过工厂化的形式生产各类结构构件，实现全生命周期的设计，包括生产、施工和安装等环节，具有节能环保的社会效益。

2 装配式钢结构建筑的特征

按建筑高度分类：单层装配式钢结构工业厂房、低层、多层、高层、超高层装配式钢结构建筑；按结构体系分类：框架结构、框架—支撑结构、框架-延性墙板结构、框架-筒体结构、筒体结构、巨型框架结构、门式钢架轻钢结构、大跨空间结构、交错桁架结构等；按结构材料分类：钢结构、钢-混凝土组合结构等。

装配式钢结构建筑设计要点：1、集成化设计：通过方案比较，做出集成化安排、确定预制部品部件的范围，进行设计或选型。做好集成式部品部件的接口或连接设计。2、协同设计：由设计负责人（主要是建筑师）组织设计团队进行统筹设计，将建筑、结构、给水排水、暖通空调、电气、智能化、燃气及装修等专业之间进行协同设计。3、模数协调：装配式钢结构建筑设计的模数协调包括：确定建筑开间、进深、层高、洞口等的优先尺寸，确定水平和竖向模数与扩大、确定公差，按照确定的模数进行布置与设计。4、标准化设计：标准化设计主要是选用现成的标准图、标准节点和标准部品部件。5、建筑性能设计：建筑性能设计包括适用性能、安全性能、环境性能、耐久性能等。对钢结构建筑而言，最重要的性能包括：防火、防锈蚀、隔声、保温、防渗漏、楼盖舒适度等。6、外围护系统设计：外围护系统设计是装配式钢结构建筑设计的重点环节。外围护系统建筑设计，尽可能实现建筑、结构、保温、装饰一体化。7、其他建筑构造设计：装配式建筑钢结构建筑特别是住宅的建筑与装修构造设计对使用功能、舒适度。美观度、施工效率和成本影响很大。8、选用绿色建材：装配式建筑钢结构应选用绿色建材和绿色建材制作的部品部件。

3 装配式钢结构深化设计的实践

通过对装配式钢结构深化设计的分析，其在建筑设计、结构设计、管线设计和机电设计中都发挥很大的作用。

3.1建筑设计的深化

建筑设计要充分考虑到施工的要求，要切实满足施工要求。建筑设计要考虑到成本，还要考虑到外观的美感，尤其是建筑结构设计中，要考虑到合理性，建筑结构不能与机电安装产生冲突，确保工厂化制作和现场安装同时进行。

第一，在进行平面设计环节中，应该确保设计部分衔接得当，确保设计部分整齐，对结构的受力情况分析的基础上，明确预制构件的设计要求。在厨房和卫生间的平面设计中，应该满足整体的厨卫要求。

第二，在外墙和立面设计中，应该符合人们的审美，而且实现功能的多元化，完善接缝的防水处理，外墙应该安装防噪音的材料，确保人们享受安静的环境。在内外墙板和接缝设计中，要注重防水设计。

第三，在進行门窗安装节点设计环节中，应该不采用门窗副框安装，直接将门窗和预制墙板衔接，从而有效的防止外墙和外窗洞口发生渗漏。

第四，在小型金属构件设计环节中，特别是空调板的安装，要将预埋件的位置准确的控制，分析预埋件是否与其他的构件产生位置的冲突。在外栏杆和装饰构件安装中，应该注意测量锚固的长度，使其满足基本要求。

第五，在进行细节构造中，主要考虑的问题是防渗漏，尤其是在拼接缝的设计中，要对导水管的结构和空腔的构造进行合理设计。

3.2结构的深化设计

在进行结构深化设计中，主要进行主体和附属加强结构的设计。主要结构主要指的是钢柱、刚节点和钢梁等。附属加强架构主要是加强板和连接板等。在设计中，应该对预制构件的抗压能力进行分析，确保预制构件在受到压力后不会产生严重的变形问题，对裂缝进行控制。在预制构件抗压能力计算中，应该完善抗震设计方案。在预制构件制作和运输中，要对构件的参数进行计算，确保其各项参数符合国家规定。

第一，在梁柱节点设计中，要确保梁翼缘和柱子有机地衔接在一起，焊接方式选择全熔方式，并且加设衬板。第二，在连接的设计中，要做好梁之间的节点设计，确保柱与柱之间可以衔接得当，确保墙板和楼板可以与主体牢固的衔接。在节点设计中，应该充分考虑到节点在受力后发生变形情况，防止节点产生位移，要确保节点连接的部位具有良好的抗震性能。第三在进行附属部位的设计中，应该控制好装饰配钢结构的强度，将局部加厚。

注重钢框架结构体系的合理运用。这种结构体系形成中需要对承重效果显著、抗侧剪力良好的建筑主要构件进行合理选用，且应在了解建筑整体概况的基础上，将这些建筑主要构件沿着建筑物的横向与纵向进行合理布置，最终形成有效的柔性结构，使得预制装配式钢结构建筑实践应用中的梁柱抗弯承载力得以提高，并具备良好的抗剪强度。实践过程中若在抗震防烈度较低的区域进行建筑建设时，可考虑使用钢框架结构体系，满足该区域的预制装配式钢结构建筑建设要求。

3.3机电设备的设计

在厨卫的排水管道设计中，应该控制好预留，对管线的型号确定，并且设计好预留管槽的位置。在进行管槽设计中，应该预留下宽敞的调试空间，确保预留槽具有合适的匹配度，设计好预留管道的尺寸，防止管道尺寸不合理导致渗流。燃气预留埋设应该充分发考虑到外墙板的预留设计方案，确保燃气管道具有良好的空间位置。

3.4管线的综合设计

在进行管线设计中，应该先布置好直径较大的管线，然后再布置直径较小的管线。在进行重力管线安装中，应该结合管线的压力。应该先设计热水管线，再设计冷水管线。在电缆桥架和流体管道设计中，二者应该独立设计。尽量减少管线，清除多余管线。

结束语

在进行装配式钢结构建筑设计中，应该着力采用工厂化的建构模式，从而确保构件的设计、生产、施工和安装形成一个完整的模式，进行全周期的设计，提升建筑建设的效率。在装配式钢结构深化设计环节中，应该结合建筑设计、结构设计、机电设备设计等，对装配式钢结构建筑进行优化，也为我国钢制造业发展铺平道路。

参考文献

[1]毕可廷，高子阳，蔡明明.预制装配式钢结构建筑经济性研究[J].建材与装饰，2018（02）：148～149.

[2]陈新升，段同杰，祁德胜.装配式钢结构建筑的深化设计浅述[J].四川水泥，2017（04）：116-116.

（作者单位：华润（南京）市政设计有限公司）