乔柏平
武汉正华建筑设计有限公司，湖北 武汉 430000
摘要：当前,随着我国城市化建设速度的不断加快,国家从战略角度出发推行建筑的工业化生产建设,其中高层钢结构装配式住宅建筑越来越受到有关部门的关注和重视。文章重点针对高层钢结构装配式住宅专业设计工作进行分析和研究,同时提出了相应的设计工作要点,以期有效提高建筑整体的安全性和可靠性。
关键词:钢结构;高层建筑;钢结构装配式住宅建筑
引言
高层钢结构装配式住宅和传统的建筑结构设计存在很大的区别。传统的结构设计无须重视基本模数及结构布置的协调统一。模数的统一、构件的标准化是装配式钢结构设计的主要设计指导思想。作为天然的装配式结构,与装配式混凝土结构相比,钢结构装配式存在很大的优势。钢结构构件加工简单、施工便捷工期短,对环境污染小,是绿色建筑的最优结构方案。装配式高层住宅设计是精细化设计,要求主体的建筑部分、结构部分、水电暖各专业高度配合。装配式高层钢结构住宅以其先进的设计理念在住宅市场的应用体现出其建筑工业化的优势,合理的建筑功能布局收到广大业主的欢迎,在社会各界中得到普遍好评。高层钢结构装配式住宅在建筑行业有重要的作用,具有重要的设计研究意义。
1高层钢结构装配式住宅建筑应用优势
钢材的力学性能优良,韧性较好,钢结构抗震性能比混凝土好,相同承载力的构件截面较小,自重较轻,因此在基础的承载力要求较小,有效降低了基础施工部分的造价。合理设计的钢结构具有良好的抗震性能,整体的结构布置相对比较简单,钢结构的构件建筑面积占比较小,增加了建筑的使用面积。钢结构的设计标准化程度较高,通过工厂的现场制作和现场安装可以实现规模化和模块化施工,整体的施工周期相对较短,并且受到周围场地和环境因素的限制相对较小。钢结构属于绿色环保建筑材料,在实际的施工过程中可以对部分的钢结构材料进行拆除、回收以及再运用,整体的使用效率较高,具有非常良好的经济发展特点,充分符合了我国绿色环保的建筑发展理念。
将装配式钢结构应用于高层住宅建筑设计,就是根据国家标准和工程规定要求,缩减使用部件规格种类,在工厂车间加工完成钢结构、维护系统、连接节点之后,再将其运输往施工现场进行安装,最终完成住宅建设。高层钢结构装配式住宅建筑和普通的住宅相比而言,其优势十分明显,具体体现在以下方面。
1.1自重轻、抗震性能强
钢材的力学性能是比较高的,在结构稳定的前提下,钢结构和混凝土构件相比,其截面尺寸更小,因此钢结构装配式住宅的自重轻。在降低住宅结构自重的同时,其基础造价也能有效节约。钢材的延展性和强韧性是突出优势,其延展性能减少地震作用结构脆性破坏带来的危险隐患,凸显较好的抗震性能和安全性,让高层住户住的更放心。
1.2工业化程度高，施工方便
钢结构装配式住宅的构件和附件都是工业化生产的，其显著特点是模块化和标准化，保证构件的质量和精度达到规范要求，满足住宅产业化的需要。在设备制造完毕后，将其运至施工现场进行装配作业，可以减少现场施工的许多步骤，使施工更加方便。钢结构住宅建筑施工机械化程度高，施工速度快，在保证工程质量和施工安全的前提下，可以大大缩短工期。
1.3绿色环保、污染小
钢结构建筑材料是钢结构装配式住宅的重要材料之一，是一种绿色建筑材料，具有可重复利用性。由于土地资源浪费和环境污染等原因，传统建筑中的实心粘土砖在过去曾被禁止和限制。比较而言，钢结构装配式住宅容易实现工业化、标准化生产，可以与节能环保的新型墙体材料搭配，更加健康环保。在预制件生产过程中不会产生多余的废气，避免了施工过程中的空气污染、噪音和污水，减少了对环境的污染。建筑构件材料在最终拆除时能够回收利用，符合我国住宅产业化和可持续发展的目标，是现代住宅建筑发展的趋势。
2高层钢结构装配式住宅建筑专业设计要点
2.1围护体系设计
高层钢结构装配式住宅的外墙主要是将室内外建筑外墙隔开，可以起到保温、隔音的作用。外墙外保温是北方寒冷地区必须保证的性能指标之一。隔热墙主要分为外隔热、内隔热、温和复合隔热。
外墙材料的选择应遵循建筑使用要求，适用于装配式施工，造价合理。可以在设计中选择新型墙体材料，如混凝土空心砌块、轻型混凝土蒸压板、水泥钢网泡塑夹芯板、新型阻燃材等，有效地提高了施工效率。
外部保温是指由装饰面层，保温层，基础墙等构成的结构形式。按设计，可分为外墙薄抹灰保温系统、保温装饰一体化板材、轻钢龙骨悬挂三种。外表面EPR或XPS隔热板薄层隔热。保温材料粘贴在外墙基底上，再粘贴耐碱性的复合玻璃纤维网片，使保温材料更加完整。最后使用了一种灰浆表面刷漆作为装饰。保温饰面由饰面层、载体层和隔热层三层组成。表面装饰层用料丰富，色泽鲜艳，装饰效果明显。载体层材料有硅钙板、无机复合板、铝塑板等。岩棉、XPS、EPS等可选用保温材料。应该根据实际情况选择最合适的隔热材料。
2.2平面户型设计
装配式高层钢结构住宅的户型设计应满足居民的居住需求，设计出舒适的空间尺度，最大限度地划分合理的空间，为居民提供满意的居住空间。在平房户型标准化设计中，应研究出标准化模块，再根据具体需要，结合功能模块进行不同户型的设计。运用模块化协调原则，确保预制构件标准化，可节约工程成本，提高施工效率和质量。
(1)选取基本模数。目前国内常用的基模量M是100 mm，但是如果把100 mm作为基模量，部件的尺寸和型号就会过多。目前国内钢制装配式住宅的配件率不高，但对于卫生间、厨房等功能区域涉及住宅建筑和设备尺寸有详细的规定。按照推荐的一般卫生间尺寸系列与卫生间的整体尺寸，基本模数可选择3 M，合理，高层钢结构住宅梁柱截面高300 mm×300 mm。
(2)居住功能模块设计。卧室设计应具有休憩、储衣功能。主卧位不小于10 mm，次卧位不小于3000 mm，短卧位不小于6 mm，短卧位不小于2100 mm。高宽比为1:1.5。客厅面积为12~25平方米，边长不小于3米。饭厅设计中，放置圆桌椅的空间最小为3.3米，舒适性尺寸为3.6~3.9米，长桌放置可适当减至2.4米，卫生间设计中，一般家庭仅设卫生间单元和洗手平台，方形，不需要太多空间。对老年人，应注意无障碍防滑设计。厨房设计：多采用2.4 m×3.6 m的家庭厨房设计，少采用1.8 m×3.0 m的家庭厨房设计。
2.3性能设计
在高层钢结构装配式住宅设计工作中,隔墙的隔音性能是一个非常重要的设计环节,预制墙板的隔音是其中的重点,住宅内外墙板的连接设计是隔音性能的效果的关键,需要有可靠的保证。建筑外墙和分户墙之间必须做好相应的隔音措施。在安装钢结构建筑的消火栓箱、电表箱以及分水器等设备的工作中,不能对墙体的隔音效果产生不良的影响,同时还需要考虑对整个墙面的美观性能影响。在实际的施工工作中,需要充分考虑建筑墙体的真实厚度以及建筑构造等,必要的情况下需要向相关的生产厂家咨询相关的隔音参数资料,并且通过墙体隔音检测等方法,有效测量出装配式钢结构的房屋隔音效果。
结语
针对高层住宅钢结构组合式应用进行了分析，主要从材料的应用、结构的主体设计、细节设计以及与建筑相关的设计等方面做了探讨和分析。当前，我国经济高速发展，建筑工业化不断推进，建筑业进入了新的发展时期，时代的发展对建筑业提出了更高的要求，为了社会主义现代化建设，建筑业应更好地发展，为人们的幸福生活保驾护航。在新时代，绿色环保、节能、智能的新型建筑越来越受到人们的欢迎，工业化生产的推进，进一步推动了高层钢结构装配式住宅的应用化发展，作为与时俱进的新型建筑必将得到更大的发展。
参考文献：
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