多層裝配式鋼結構住宅設計研究

李大強

【摘要】裝配式鋼結構建筑形式集合了諸多優點，在生產、運輸、施工、安裝等方面效益明顯，而且提高了建筑的空間利用率和自由靈活度，因此具有廣泛的發展前景。本文將針對多層裝配式鋼結構住宅設計進行研究，嘗試提出幾點思考建議，希望能夠起到積極的促進作用，不斷提升住宅建筑設計水平，推動建筑行業的轉型升級發展，為人們提供更好的居住條件。

【關鍵詞】多層建筑;裝配式;鋼結構;住宅設計;研究探討

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.044

1、多層裝配式鋼結構住宅發展優勢

1.1與傳統結構住宅相比

與以墻體承重為主的傳統結構住宅相比，多層裝配式鋼結構住宅具備顯著的技術特點和屬性，充分發揮了鋼材的優越性能，體現出明顯的應用優勢。梁柱跨度大，平面布局靈活，而且自重輕、截面小，提升了空間的有效利用率，具備良好的抗震性能，能夠降低不良地質條件的影響。另外，裝配式施工提升了工業化水平和工作效率，降低了勞動強度和能源消耗，有利于實現良好的經濟效益、社會效益、環境效益。

1.2與高層裝配式鋼結構住宅相比

與高層裝配式鋼結構住宅相比，多層建筑仍然具備明顯的優勢。隨著層數和高度的增加，建筑的橫向抗剪方面需要針對性加強，在內外框架設置一些加固結構，這會限制外立面的窗戶設置，而且梁柱截面也要大幅增加，以提供更強支撐力，從而導致空間有效利用率下降。而多層裝配式鋼結構住宅則可以擺脫這些困擾，在內部空間和外部設計上都有較大的自由度，能夠盡可能滿足現代人們的多樣化需求[1]。

2、多層裝配式鋼結構住宅設計策略

根據裝配式鋼結構住宅構成，可以大致分為結構系統、圍護系統、內裝系統、設備與管線系統，不同系統涉及到不同專業和行業，需要設計人員統籌規劃，下面針對幾個關鍵環節進行分析研究。

2.1樹立模數化設計理念

模數在建筑領域比較常見，是在美學理論基礎上形成的尺寸配合關系，能夠體現一定的客觀規律。在結構計算時，能夠利用模數數列體系進行快速精確調整，提高建筑設計的科學性、合理性、可靠性，而且對于裝配式鋼結構建筑構件的生產、運輸、安裝等方面具有重要意義，可以發揮批量化生產、協同安裝施工的優勢，促進整個產業鏈的統籌協調發展，在同一準則框架內，有利于實現標準化、簡便化、通用化住宅建設。所以，多層裝配式鋼結構住宅設計要充分尊重和體現模數化設計理念，包括梁柱結構模數化、圍護結構模數化，等等，盡量降低模數尺寸的復雜性。

2.2明確常規功能模塊尺寸

住宅設計首先要滿足人們的生活居住需求，而影響住宅居住需求的因素有很多，比如，居住模式，人口，經濟，文化，生產方式，家具設備，等等。所以，在正式設計前，首先要明確現階段常規住宅各功能模塊尺寸，比如，某地區多層住宅臥室開間以3900、4200居多，進深以4200、4500居多，客廳開間以3900、4200居多，進深以4200、4500居多，當然不同地區、不同檔次住宅有著不同的流行趨勢，需要提前做好設計調研，而且這些數據正好符合3M模數要求，可以直接拿來使用。當然，也可以采用其他統一模數，適當對尺寸數據進行修改，這需要根據具體情況具體分析[2]。

2.3裝配式鋼結構柱網布置

多層裝配式鋼結構住宅多采用梁柱框架結構體系，在柱網布置上可以分為小開間密柱式和大跨度兩種方式，為了更好的發揮鋼材性能、提高空間靈活度，可以根據實際需求盡可能采用大跨度結構。通常情況下，梁高會隨著跨度的增加而增大，鋼梁高跨比為1：15-1：20，從經濟因素和受力條件上出發，大跨度鋼結構住宅柱網適宜間距為6-9米，由此可以推算出梁高在300-450左右，安裝配式普通住宅考慮，能夠很好的滿足層高、窗高等方面的需求，在規范要求比較低的方向，也可以適當加大柱網跨度。另外，鋼結構材料性能在正交形網格更容易發揮，所以要避免出現不規則形式，以求降低生產和施工難度。

2.4設計組合不同戶型系列

根據相關規范，可以根據交通組織形式，將多層住宅建筑劃分為獨立單元式住宅、梯間式住宅、通廊式住宅。其中，獨立單元式住宅是以樓電梯樞紐為核心組織的建筑空間，具有自由靈活、占地較小、通風采光好等特點，梯間式住宅是通過不同單元共同拼接出中心樓梯，住戶通過樓梯平臺進入室內，常見的比如一梯兩戶、一梯三戶，等等，具有公共面積小、相互干擾少、適用范圍廣等特點，而通廊式住宅是沿著公共走廊布置的，需要為多個用戶提供交通服務，相對而言，土地利用率高，但通行狀態緊張，比較適用于小戶型住宅。設計人員需要根據模塊化設計原則，將各預制模塊按照不同類型拼裝組合，實現高效靈活設計[3]。

2.5根據功能需求針對性調整

現階段，我國的城鎮化建設正在積極推進，人均住宅面積不斷增長，相對而言，家庭規模呈現小型化趨勢，幾代人共居一室的情況越來越少，而且獨居情況越來越多，年輕人更加注重生活自由和隱私保護，從建筑設計的角度出發，可以很好的緩解一些家庭矛盾，這些都導致了小戶型住宅的日益流行。同時，不同類型住宅的功能需求越來越突出，比如，青年公寓需要迎合年輕人的生活習慣和社交欲望，老年公寓則需要提高溫馨氛圍和安全保障。另外，家具設計、家用電器也日益豐富，在電氣設計階段要尤為注意，必須滿足不同功能區的要求，提高位置、數量、高度等尺寸的精確性，針對這些問題，需要設計人員能夠根據住宅定位通盤考慮，有針對性的進行設計優化調整。

2.6提高住宅組裝改造靈活性

住宅作為一種生命周期較長的產品，可能會面對不同家庭的居住需求，在傳統住宅項目中，如果用戶對設計不滿意，只能通過拆建部分墻體進行調整，容易造成資源浪費。而裝配式鋼結構住宅則大大提升了空間組合的靈活性，設計人員應該突破傳統設計思維，不能僅僅將混凝土梁柱換成鋼梁柱，這樣只是形式上的替換，并沒有產生本質上的變化。按照可改造程度，多層裝配式鋼結構住宅應該能夠調整臨時構件位置、拆改預制隔墻、改動圍護結構，從而實現不同效果的改造升級，使建筑獲得更長年限的使用壽命[4]。

結語：

綜上所述，本文首先通過比較分析，闡述了多層裝配式鋼結構住宅的發展優勢，然后著重從模數化設計理念、功能模塊尺寸、結構柱網布置、戶型組合設計、功能需求調整、靈活組裝改造等方面出發，分析了主要設計思路。希望能夠起到積極的促進作用，充分掌握多層裝配式鋼結構住宅設計要點，發揮鋼結構性能特點和裝配式技術優勢，更好的實現經濟效益、社會效益、環保效益。

參考文獻：

[1]常威，陳濤.多層裝配式鋼結構住宅設計研究[J].住宅與房地產，2019（22）：71.

[2]郝際平，孫曉嶺，薛強，樊春雷.綠色裝配式鋼結構建筑體系研究與應用[J].工程力學，2017，34（01）：1-13.

[3]郭冬梅，王元清，伊永成.裝配式多層鋼結構柱-柱連接的研究與展望[J].交通科技與經濟，2019，21（06）：64-68+73.

[4]郝際平，薛強，郭亮，孫曉嶺.裝配式多、高層鋼結構住宅建筑體系研究與進展[J].中國建筑金屬結構，2020（03）：27-34.