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预制装配式钢结构建筑设计的相关问题研究

2021.07.14点击:

【摘要】在我国社会经济的快速发展过程中,建筑行业的发展

发挥着十分重要的作用。而预制装配式建筑形式的出现,不仅降

低了建筑施工对周围自然环境的破坏,还提升了建筑工程的施工

效率。在预制装配式建筑施工过程中,钢结构是最主要的结构形

式。基于此,论文重点对预制装配式钢结构建筑设计进行了详细

的分析,以供同行参考。

【关键词】预制装配式;钢结构建筑;设计

中图分类号:TU391 文献标识码:A

doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2021.19.0474

引言

装配式建筑是预制部品部件在工厂提前生产,然后运至工地

装配而成的建筑,按结构体系主要分钢结构、预制混凝土结构以

及木结构三大结构类型。由于自然环境因素的限制,我国木材资

源匮乏,装配式木结构不能被广泛推广来解决大量的人口居住问

题,目前木结构主要应用于高档低层别墅。装配式混凝土结构虽

然耐久性高、可塑性强,但是其预制构件重,运输半径大,运输

成本的管理费用偏高。

1. 预制装配式建筑设计的特点

我国传统的建筑设计工程的进行,主要以现场施工为主,因

此存在施工效率低、施工材料损耗多、建筑垃圾多等问题。而预

制装配式建筑的设计,则可以有效避免这一问题,既可以降低现

场施工的施工强度、缩短施工周期,又可以减少建筑垃圾的产生,

减少施工材料的浪费。表现出了以下 4 方面的特点:首先,预制

装配式建筑的设计在传统设计流程的基础上,增加了 2 个设计任

务:(1)预制构件加工图设计任务;(2)前期技术策划设计任务。

这 2 个设计任务的增加,显著提升了预制装配式建筑设计流程的

全面性与精细性。其次,预制装配式建筑的设计采用的是模块化

的设计方式。这种方式可以将建筑、部品以及构件进行统一化处

理,提升预制装配式建筑的标准性。再次,预制装配式建筑的设

计需要与各构件厂家进行有效的配合,保证建筑主体结构、预制

构件等施工组织的一体化效果。最后,预制装配式的设计是相应

构配件生产的依据,可以在不改变装配条件的基础上,丰富预制

装配件的施工方案,进而降低建筑单位的投资成本。

2. 装配式钢结构建筑中易出现的问题

2.1 设计问题

随着我国建筑工程施工标准的大力改革,各类装配式钢结构

建筑工程逐渐朝着“成本低、周期短、质量高”的新型建筑管理

目标迈进 [2]。但装配式钢结构建筑的设计还存在一些问题。1)设

计不够规范 到目前为止,我国对于装配式钢结构的施工技术还没

有统一的标准,也没有建立统一的安全法规,与发达国家相比,

差距仍然很大。2)部件发展落后 钢结构部件生产技术落后,无

法形成产业化的生产规模,功能比较单一,而且生产厂家的技术

水平有待改善,生产质量问题仍然存在。3)装配工艺问题 对于

Conxtech 这类结构系统来说,盖板和梁并不是一个有机的整体,

选择的是现场浇筑盖板,装配的是柱和梁,柱单元和梁单元分别

是一个整体,在工厂进行预生产,运到施工现场进行组装。

2.2 建筑成本高

我国建筑产业化起步较晚,目前处于初级阶段。在此阶段,

采用装配式建造方式尚未形成规模效应,预制构件标准化程度不

足且生产和运输成本过高,建设生产未做到真正提升效率,无法

发挥工业化批量生产的价格优势,装配式建筑的综合效益不明显。

装配式钢结构建筑用钢量大,其造价相较于混凝土结构偏高,在

前期投入资金量大而回报周期长,影响了企业的生产积极性。

3. 预制装配式钢结构建筑设计的关键点

3.1 建筑设计

预置装配式钢结构建筑设计,需要保证其经济性、美观性、

适应性以及绿色性。首先,建筑集成化设计主要包含局部节点设

计、细部构造设计、外墙立面设计、建筑平面与空间设计等方面。

这是工程师在前期策划阶段需要重点考虑的内容,确保尽可能地

减少现场处理的内容。其次,加强现场调研,并根据实际情况制

订出针对性的、符合现代人审美特点的设计方案。同时,加强预

制装配式钢结构的上下协调,确保后期水电、暖通设备可以有效

集成,达到一体化装修条件。再次,对立面设计和外墙设计,需

要运用多样化的设计理念,既要保证围护墙体的保温、隔热性能,

又要提升建筑的美观性。需要注意的是,需要加强保温降噪措施

的应用,避免建筑内部受到外界噪声的严重影响。

3.2 配件的分段吊装

装配式建筑的现场施工是整个建筑过程中的关键性内容,也

是钢结构施工中需要重点把握的技术内容。首先,在现场施工开

始之前,应当严格地按照图纸的要求对起重工作进行优化设计,

保证吊装的过程中起重的极限能够维持在最佳的范围之内,接着

应当对实际工程的运输条件进行全面地分析,当配件的长度大于

12m,宽度大于 2.8m,高度大于 4.5m 的时候可以采用分段技术来

对钢预制构建进行处理。在分段吊装的过程中,一定要严格地按

照行业内的标准流程进行操作,做好吊装方案的设计,全面地提

高吊装工作的安全性,在对于大中型吊装机械设备的调配过程中,

应当依据施工现场的实际情况进行设备的合理分配 [5],同时保证

吊装机的工作范围能够覆盖整个施工现场,而且还应当对吊装机

的各项参数指标仔细分析,从而保证起重吊装机的各项性能以及

型号等能够符合该工程实际中的吊装需求,在全面保证安全性施

工的前提下同时为后续的顺利施工打下良好的基础。

3.3 防火设计

为了降低或者避免建筑内居住人群的生命安全财产遭受到火

灾事故的威胁,在预制装配式钢结构设计时,需要对防火设计予

以高度的重视,尽可能地将建筑施工与建筑运行期间可能存在的

安全隐患进行彻底的消除。首先,根据相关防火规范进行防火设

计,先明确预制装配式钢结构建筑的基本特点,了解其具体的防

火要求,然后再针对性地展开设计工作。如果预制装配式钢结构

建筑附近存在危险性较高的建筑,例如,特大型库房、大型公共

建筑等,那么还需要对防护设计予以最高程度的重视。其次,在

建筑泄爆墙中加强石膏板的应用,借助其超强的防火能力来提升

建筑结构的安全性。最后,在预制装配式建筑结构的外墙设计中,

可以使用 DWSteel 复合墙板。这是一种全新的复合墙板,不仅具

有良好的保温性能与隔热性能,且因为轻质高强的特点,施工人

员安装起来也没有任何难度。另外,这种复合墙板的外装饰效果

也非常好,无须进行二次外立面装饰。其内墙板的装饰兼容性也

非常高,安装完成之后就可以直接进行装饰涂层的施工。而将内

外墙板组合在一起就可以形成独立安装单元,直接进行整体吊装。

3.4 增强创新设计的思维意识

设计理念与设计方案的个性化、特色化是装配式钢结构建筑

施工管理过程中是否具有竞争力的表现。目前,我国建筑行业由

于受传统建筑设计管理模式的制约,建筑工程的施工环节仍是建

筑管理的重要任务,从而造成在建筑设计管理中缺少创新思维意

识。传统的建筑设计施工管理理念不符合当今社会发展的需求,

对于具体的建筑施工过程无法进行有效的指导,不利于装配式钢

结构建筑体系的创新发展。

结束语

装配式钢结构建筑体系需要在不断的探索应用中发展,近年

来,我国连续推出有关装配式建筑的政策,推广和应用范围越来

越大,推动了我国装配式钢结构建筑体系的创新。同时,在遵循

客观事物发展规律的基础上,要完善装配式钢结构建筑体系的设

计管理工作,使其展现出更大的价值。

参考文献:

[1] 胡泊,刘冰,韦凯杰 . 钢结构建筑在装配式建筑发展过程

中的优势 [J]. 福建建材,2020(02):31-32+106.

[2] 廖礼平 . 绿色装配式建筑发展现状及策略 [J]. 企业经济,

2019,38(12):139-146.

[3] 李惠玲,王婷 . 我国装配式钢结构住宅产业化发展面临的

问题与对策研究 [J]. 建筑经济,2020,41(03):20-23

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