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预制装配式钢结构建筑设计的相关问题研究褚智荣

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：褚智荣

[导读] 摘要：装配式钢结构主要以预制构件的形式进行施工作业，因此其设计涵盖施工全过程，同时可借助信息化技术，实现工程建造的信息平台化搭建，将传统的建筑设计及施工转变成为“工厂化、自动化”形式，不仅符合建筑发展的先进理念，同时也顺应了“绿色建筑”发展思路。鉴于此，本文主要分析预制装配式钢结构建筑设计的相关问题。

        临沂市建设工程施工图审查有限公司山东临沂 276000
        摘要：装配式钢结构主要以预制构件的形式进行施工作业，因此其设计涵盖施工全过程，同时可借助信息化技术，实现工程建造的信息平台化搭建，将传统的建筑设计及施工转变成为“工厂化、自动化”形式，不仅符合建筑发展的先进理念，同时也顺应了“绿色建筑”发展思路。鉴于此，本文主要分析预制装配式钢结构建筑设计的相关问题。
        关键词：预制装配式；钢结构；建筑设计
        1、引言
        近几年，国家综合国力得到突飞猛进的发展，信息化技术的影响下，对装配式钢结构设计提出了新的要求与理念，进而突出在建筑工业中应用的优势。装配式钢结构的设计要点与实际生活具有紧密地联系，促进建筑行业的发展与进步。
        2、装配式钢结构的主要特点
        装配式钢结构作为一种新型的建筑结构形式，在建筑工程的应用非常广泛。装配式钢结构通过设计软件进行设计建模和分析，合理缩短了设计的周期，对于建筑工程的质量也有一定的提高。在一些工程软件中，对装配式钢结构进行受力分析，可以很好地对装配式钢结构进行修改和更正，然后将模型与数控机床相结合，最后对装配式钢结构的构件进行生产制造，可以大大提高建筑工程的工作效率，对于建筑工程的周期也有很好的提升效果。在进行装配式钢结构构件制造时，钢构件和预制墙板能够在工厂制作的同时，进行拼装，这样就可以在制造时看到设计的效果，通过对各种构件之间的调整，可以使装配式钢结构建筑的工程效率大大提升。
        装配式钢结构的构件一般都是标准化生产，构件在进行标准化生产时可以使产品的质量和性能得到一定的保障，进行标准化生产的构件可以在生产完成后直接在施工现场焊接，进行装配式钢结构的组装，这种结构模式受天气因素的影响也非常小，可以实现全天候作业。
        3、预制装配式钢结构建筑设计的相关问题
        建筑工程数量增加、规模不断扩大的趋势，对建筑设计也提出了新的要求，如果依旧沿用传统设计理念与方法，将会导致行业发展受限，无法适应时代发展的特点。在传统建设工作当中，建筑工程施工需要全部在施工场地完成，这就会造成一定的环境污染和资源浪费问题，不符合当前可持续发展的理念要求。预制装配式建筑是绿色建筑发展的产物，有利于为建筑行业发展注入新的动力。预制装配式建筑结构构件在厂内加工完成后运往施工现场完成组装，在加快施工进度的同时，能够降低外界环境对施工造成的影响。应该明确预制装配式钢结构建筑设计的要点与难点，在实践工作当中加以有效控制，提升其整体质量。遵循实事求是的基本原则，制订符合实际情况的设计方案。
        4、预制装配式钢结构建筑设计要点
        4.1、建筑设计深化
        建筑设计是从整体上对预制装配式钢结构建筑进行把控，使其满足经济性、美观性、适用性和绿色性的要求。局部节点设计、建筑平面与空间设计、细部构造设计和外墙立面设计是建筑集成化设计的主要内容，应在策划阶段即由工程师提前考虑，减少现场处理内容。应该做好现场调研工作，制订符合当地实际情况的设计方案，并且保障其符合现代人的审美特点。做好预制装配式钢结构的上下整体协调工作，为各类水、电、暖通设备集成的实现奠定基础，满足一体化装修要求。保温隔噪处理措施的应用，降低了外界噪声对建筑的影响，减少了建筑运行能耗，尤其是在门窗洞口和内外墙板接缝位置，可以采用双重防水结合性设计方式。
        4.2、结构设计深化
        结构设计也是建筑设计的重点内容，包括连接节点设计、主体结构整体受力分析和结构构件设计等。

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应该明确钢柱、钢节点和钢梁、加强板、连接板等结构的特点及受力情况，做好科学计算，提升设计工作的效率与质量。在设计中不宜采用临时支撑的预埋吊件，这会在一定程度上加大工程量，从而对工期造成影响。当采用该类型的设计结构时，则需要对各个设计标准与要点加以控制。在安装和制作预制件时，则需要保持统一的标准，通过科学计算预制件承载力确定其结构形式。尤其是在多地震区域还应该做好相应的抗震设计，使结构性能可以满足抗震标准与要求，防止由于地震灾害对建筑造成的严重损坏。
        4.3、机电设计一体化深化
        预制装配式钢结构建筑的机电设计主要包括电力管道与给排水管道的预留设计。预留管道槽和预埋管线的形式，是给排水管道设计的重点，应该对管道的数量和型号进行分析，明确预留管道槽的位置，确保其具有安装与调试空间，为后续工作开展提供保障。尤其应该关注转弯设计，促进预留槽深度的提升，为后续施工提供便捷。应该明确管线盒材质情况，进而制定电气管线设计方案，实现与强弱电设计的有效协同。明确预留孔位，防止出现较大的误差。
        4.4、管线综合深化设计
        一些装配式钢结构建筑在进行管线设计时，首先要对装修层和预制构件间的管线进行合理设计，要保证小管线避让大管线，这就要求在进行管线的布置时，优先布置大管线，然后再布置小管线；此外还要注意压力管线和中线管线之间的布置，保证两者之间发生交互时，优先保证重力管线的设计需求，因为重力管线是靠重力进行运输的，而压力管线对于设计位置的需求不是很高；还要注意热水管线和冷水管线的布置，热水管线的造价相对冷水管线较高，在进行布置时要优先考虑热水管线，冷水管线要注意避让热水管线，此外，对于热水管线要进行一定的保温措施；电缆桥架和流体管道要分开布置，一般情况下流体管道布置在电缆桥架的下方，这样可以防止流体管道在破裂时对电缆桥架造成影响，同时还要对电缆桥架采取一定的保护措施；一般情况下如果对管路进行布置，同一水平位置的布置顺序为：电缆桥架、流体管道、热水管、冷水管、风管、水管，这样的布置才能保证整个装配式钢结构建筑的性能发挥最佳，在进行管线布置时一般将管道设计为直线，而且尽量使管线不交叉，这样不仅使管线的布置更合理，还使得整个装配式钢结构建筑的造价更低。
        4.5、附属结构设计
        在附属结构的设计环节中，以加劲肋和补强板设计为例，在装配式建筑结构设计的过程中，如果对应的梁、柱节点结构不满足对应的结构抗剪设计要求，则需要在柱腹板的梁柱节点处进行加厚设计，并对 H 形钢柱的截面体系进行加焊贴板的连接，并在贴板的边缘结构处，伸出加劲肋外部＞150mm 的长度，在连接贴板的焊接过程中，主要以＞5mm 的角焊接缝为主，实现柱翼缘角焊缝的对接缝连接。
        此外，从成本控制的角度进行分析，在装配式钢结构设计要点中，应结合相关设计实践思路，重点分析装配式钢结构的成本控制，并在设计、安装施工环节中，采取有效措施，实现成本最优化。尤其是装配式结构构件的设计，应以预制钢结构的设计水平、加工工艺、标准尺寸等的构件设计为主，以保障钢结构构件尺寸的准确化、合理化和科学化。
        5、结束语
        对装配式建筑钢结构设计要点进行分析，得要先明确设计过程中存在的问题，并依据问题提出设计解决方案，结合具体项目的基本情况，精确控制钢结构构件的设计思路、设计要点等，从而不断优化设计方案，完善钢结构的设计及使用性能。
        参考文献
        [1]牛君青.预制装配式钢结构建筑设计的分析与研究[J].居业,2019(04):69.
        [2]杨珺.预制装配式钢结构建筑设计方法及经济性探析[J].建筑技术开发,2017,44(07):4-5.
        [3]刘永霞.预制装配式钢结构建筑设计要点及经济性研究[J].中国新技术新产品,2016(21):167-168.