谭少宾 吴崇德
深圳市万科城市建设管理有限公司，深圳市福田区518000
摘要：在建筑工程的发展过程中，预制装配式钢结构能够满足当前国家对建筑行业提出的可持续发展要求，得到广泛应用。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；相关问题
中图分类号： TU391 文献标识码：A
1 预制装配式钢结构建筑在工程项目中的应用优势
预制装配式钢结构建筑在工程项目中的应用具有多项较为突出的优势。抗震能力好：预制装配式钢结构中，主要的承重结构由钢管与热轧钢材料融合而成，两种材料的质量相对较轻，横截面受到的作用力与其他材料相比更均匀。在建筑项目施工中，建筑结构的墙体部分为了在根本上解决建筑墙体自身过重的问题，可充分利用建筑墙体自身的特点，对装配式钢结构进行调整。在此过程中，可根据建筑结构具有的韧性高、可塑性强及延展性良好等优势，达到建筑的抗震目的，保证建筑的安全和稳定。市场经济收益高：由于钢结构自身的承重能力较强，建筑施工时，可缩减选取的截面面积，建筑的此种结构特征应用到建筑工程施工中，可节省现场施工的部分材料，以达到节约施工基础处理工作成本的作用。符合我国建筑行业的可持续发展观念：在建筑工程施工中，应用预制装配式钢结构可减轻由于施工对环境造成的污染，减少对周围环境的破坏。
2预制装配式钢结构建筑设计需要遵循的原则
2.1通用性原则
预制装配式钢结构建筑设计，需要遵循通用性原则。首先，所有的预制装配式钢结构建筑设计都需要对前期策划工作予以高度的重视，加强预制装配式钢结构构件种类的控制，确保其预制装配式钢结构建筑的特点。其次，所有的预制装配式钢结构建筑设计都需要加强防火设计和防水设计，保证建筑结构的实用性功能。
2.2 可持续性原则
预制装配式钢结构建筑设计，需要遵循可持续性原则。首先，需要对传统的粗放式发展模式进行改革，加强各种资源的有效利用，顺应绿色建筑的发展趋势。其次，对钢材进行反复多次的利用，降低企业的能源消耗和成本消耗，提升企业的经济效益。
3预制装配式钢结构建筑设计
3.1建筑整体框架设计
对预制装配式钢结构建筑整体框架进行设计时，应考虑施工建筑的功能及项目对其提出的实际设计要求，在满足建筑功能完善、具备市场经济效益、美观度高的前提下，考虑主体建筑整体结构与各机电设备安装工程的集成，保证预制装配式钢结构在工厂化生产中进行统一、协调安装。建筑整体框架设计主要包括建筑平面、建筑外墙、门窗安装节点、小金属构件、细节构造等。首先，建筑结构中竖向承重构件主要为墙与各个支柱的上下连接，建筑中的门窗洞口结构，应保证其整体的排列与布局符合建筑设计图纸的要求，平面的位置与几何尺寸应在制作前充分考虑其受力与预制构件的相关设计要求。其次，建筑设计时外墙应满足外立面的多样化、整体建筑结构的美观化等要求。内外墙的接缝处位置应满足防水、防火、隔声和保温的要求，接缝处应采用防水型材料及结构进行设计。再次，对预制装配式内外墙板结构进行设计时，应对几何尺寸提出更高的要求，选用无门窗副框的安装方式完成对门窗的安装。
在制作门窗结构时，应直接将门窗与预制墙板结构进行相互连接，从建筑的整体构造上解决可能出现的渗水问题。最后，对小型金属构件进行设计时，应考虑预埋件的确定位置精度是否符合要求、在后续安装的过程中是否会与其他构件间产生冲突、锚固结构的长度是否符合要求等问题。小型金属构件主要包括空调挡板、室内外栏杆、装饰结构等。除此之外，应对建筑整体框架中的各个细节构造进行深化设计，充分考虑接缝、防水、防渗等问题，结合上述建筑框架中的结构，综合分析其连接方式，将其组成统一的建筑结构整体。
3.2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。
3.3机电设计
在传统的机房施工中，存在着很多不确定因素，交叉作业和高空焊接作业普遍存在，施工风险因素多，施工安全隐患大，施工质量得不到保证。所以，必须要提前做好相应的机电设计。而装配式机电工程施工技术的合理利用，就可以有效降低后期机房施工中各种不确定因素的影响。例如，可以通过 BIM 技术的应用，提前在工厂完成所有零件的制作，然后直接在施工现场进行组装。在这种施工模式下，施工现场既不会出现交叉作业，施工效率也会得到明显的提升。
3.4建筑结构设计
在完成上述相关工作的基础上，以建筑结构为核心，进行其设计的研究，主体结构的预制装配式构件主要包括型钢柱、型钢梁。考虑型钢梁、柱节点连接的重要性及运输的便利性，通常在工厂对型钢梁柱连接节点加工制作，控制节点的总长度及总重量，以符合运输要求。型钢梁柱节点中的型钢柱长度一般取型钢梁顶面和底面以外各500 mm左右的高度范围，在型钢柱上设置与钢梁同样截面大小且长度不小于型钢梁高度的牛腿，以便钢梁在工地与型钢柱采用高强螺栓连接。型钢柱与型钢柱间采用工地拼接焊，在拼缝两边设置连接耳板，保证钢柱的对位精度。进行结构设计时，通常分为构件设计、节点连接设计，钢构件需要满足施工阶段和使用阶段承载力的要求，需要达到使用阶段的变形要求，以满足建筑外观要求和使用时的舒适性要求。
结束语
综上所述，预制装配式钢结构建筑是未来的主流建筑结构形式，有着广阔的发展前景。对此，设计人员需要在坚持通用性与可持续性原则的基础上，展开建筑结构设计以及机电设计。与此同时，还要对防火设计、接地防雷设计以及屋面防水设计质量进行严格的控制。
参考文献
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