預制裝配式鋼結構建筑設計的相關問題研究

章宏

摘要：近年來，隨著我國建筑工程建設數量的增加，建設規模的擴大，人們對于建筑設計的要求也越來越高。如果繼續使用傳統的設計理念和設計方法，建筑行業的發展將無法跟上時代的發展。預制裝配式建筑的施工，需要先在工廠內完成預制裝配式建筑結構構件的加工，然后再運輸到施工現場進行組裝。這樣的施工模式不僅可以降低施工過程對周圍環境的影響，還可以加快施工進度。本文主要針對預制裝配式鋼結構建筑設計的相關問題進行簡要分析。

關鍵詞：預制裝配式;鋼結構;建筑設計;問題

1.預制裝配式鋼結構建筑的特點分析

鋼結構預制構件建筑設計前，相關工作人員需要了解鋼結構預制構件建筑的特點，以保證后續工作的有序進行。隨著我國當前建筑業的不斷發展，建設項目的數量和規模不斷擴大，這對實際的建筑設計提出了許多新的要求，如果工作人員仍然用傳統的設計理念和工作方法來開展日常工作，它將嚴重影響裝配式鋼結構實際設計效果的有效提高，不能適應當今時代發展的主要特點。因此，在實際工作過程中，相關工作需要加強對裝配式鋼結構建筑設計的認識和分析，從而保證實際工作的有序實施。裝配式建筑是綠色建筑發展的必然產物，它能使建筑業獲得持續發展的活力。裝配式建筑結構構件在工廠內加工，運至施工現場完成裝配。這種工作模式不僅可以加快施工進度，而且有助于減少外部環境對施工質量的不利影響。相關設計人員在進行建筑設計時，應明確預制構件的設計要點和難點，在實踐中進行有效的控制，從而有效地提高整體施工質量。預制鋼結構是一種新型的建筑結構形式，包括鋼梁和鋼柱。要求工作人員根據實際工作需要和要求在現場進行組焊，以提高實際工作的效果和質量。通過這種結構的有效應用，不僅有助于提高實際施工的效果和質量，而且可以防止資源浪費，提高工程建設的整體質量。

2預制裝配式鋼結構建筑設計

2.1建筑整體框架設計

對預制裝配式鋼結構建筑整體框架進行設計時，應考慮施工建筑的功能及項目對其提出的實際設計要求，在滿足建筑功能完善、具備市場經濟效益、美觀度高的前提下，考慮主體建筑整體結構與各機電設備安裝工程的集成，保證預制裝配式鋼結構在工廠化生產中進行統一、協調安裝。建筑整體框架設計主要包括建筑平面、建筑外墻、門窗安裝節點、小金屬構件、細節構造等。

首先，建筑結構中豎向承重構件主要為墻與各個支柱的上下連接，建筑中的門窗洞口結構，應保證其整體的排列與布局符合建筑設計圖紙的要求，平面的位置與幾何尺寸應在制作前充分考慮其受力與預制構件的相關設計要求。

其次，建筑設計時外墻應滿足外立面的多樣化、整體建筑結構的美觀化等要求。內外墻的接縫處位置應滿足防水、防火、隔聲和保溫的要求，接縫處應采用防水型材料及結構進行設計。

再次，對預制裝配式內外墻板結構進行設計時，應對幾何尺寸提出更高的要求，選用無門窗副框的安裝方式完成對門窗的安裝。在制作門窗結構時，應直接將門窗與預制墻板結構進行相互連接，從建筑的整體構造上解決可能出現的滲水問題。

最后，對小型金屬構件進行設計時，應考慮預埋件的確定位置精度是否符合要求、在后續安裝的過程中是否會與其他構件間產生沖突、錨固結構的長度是否符合要求等問題。小型金屬構件主要包括空調擋板、室內外欄桿、裝飾結構等。除此之外，應對建筑整體框架中的各個細節構造進行深化設計，充分考慮接縫、防水、防滲等問題，結合上述建筑框架中的結構，綜合分析其連接方式，將其組成統一的建筑結構整體。

塔樓裝飾條包含弧形、折線、扭轉等形狀，裝飾條采用平板扭轉，無折邊，不同面的板間采用密拼不打膠，采用外露機械釘固定。所有構件、連接件均在工廠生產現場安裝。

2.2建筑結構設計

在完成上述相關工作的基礎上，以建筑結構為核心，進行其設計的研究，主體結構的預制裝配式構件主要包括型鋼柱、型鋼梁?？紤]型鋼梁、柱節點連接的重要性及運輸的便利性，通常在工廠對型鋼梁柱連接節點加工制作，控制節點的總長度及總重量，以符合運輸要求。

型鋼梁柱節點中的型鋼柱長度一般取型鋼梁頂面和底面以外各500mm左右的高度范圍，在型鋼柱上設置與鋼梁同樣截面大小且長度不小于型鋼梁高度的牛腿，以便鋼梁在工地與型鋼柱采用高強螺栓連接。型鋼柱與型鋼柱間采用工地拼接焊，在拼縫兩邊設置連接耳板，保證鋼柱的對位精度。進行結構設計時，通常分為構件設計、節點連接設計，鋼構件需要滿足施工階段和使用階段承載力的要求，需要達到使用階段的變形要求，以滿足建筑外觀要求和使用時的舒適性要求。

型鋼柱為十字形鋼柱，對預制裝配式鋼結構中節點進行處理，在深化設計中綜合考慮加工、制作、運輸和安裝各環節的綜合因素，合理劃分節點和構件的分段長度，在鋼結構工廠完成梁柱節點和構件的加工制作，在工地復雜的工作環境下避免采用傳統的焊接方式，保障節點質量穩定可控。鋼牛腿與型鋼柱間其翼緣和腹板均在工廠采用全熔透坡口焊剛性連接，鋼梁通過與型鋼柱上的牛腿梁翼緣采用全熔透坡口等對接焊縫，梁腹板與牛腿腹板間采用摩擦型高強螺栓連接。裝配式鋼結構可提高樓面水平構件間的施工效率，節約工期并減少材料損耗。

2.3建筑機電設備設計

建筑機電設備設計主要包括給配水管道預留、預埋設計;燃氣專業預留、預埋設計;電氣管線預留、預埋設計。前者主要在廚房與衛生間的墻體上完成，因此，建筑此部分結構選擇對管線進行預埋的方式施工。在此基礎上，應考慮到管道的正常安裝及后續調試時所需的空間大小，提前預留空間，節省后續施工強度。

在管道拐彎處可適當增加預留槽結構的深度，保證后續對彎道位置的管道進行安裝時可順利地匹配。穿管道的洞口間隙較小，采用專用砂漿直接填充，間隙較大則采用灰砂磚或其他專業封堵。深圳超高層雙子塔鋼結構建筑洞口大于1200mm，采用一條角鋼配合膨脹螺栓或射釘進行加固，使其與周邊的墻體連為一體。套管由專業單位進行安裝填充，所有構件、連接件均在工廠生產現場進行安裝。

一般情況下，建筑項目會在特殊的環境中開展，受外界與環境因素的影響，建筑機電設備易生銹。預制裝配式鋼結構被銹蝕后，會影響建筑施工的質量，在惡劣的環境條件下，建筑機電設備應進行特殊的防銹處理。在運輸過程中存在生銹的風險，因此，在建筑機電設備到達施工現場后，首先應對機電設備的表面進行除銹處理，以保證預制裝配式鋼結構表面的光滑性。其次，在設備表面涂抹氟碳材料，減小與空氣接觸的面積，防止機電設備生銹，以保證預制裝配式鋼結構建筑的施工質量。

3結束語

綜上所述，在預制拼裝鋼結構建筑設計過程中，相關設計人員需要掌握一定的設計要點，主要是為了提高工程的施工效果和質量，實現自然與建筑的有效統一，并在實際過程中遵循可持續性和普遍性原則，嚴格按照設計規范開展日常工作，不斷深化建筑結構和機電設計，提高裝配式鋼結構建筑設計效率。

參考文獻：

[1]裝配式鋼結構建筑深化設計探討[J].邵陳鐘，李志峰.建材與裝飾.2020（07）

[2]裝配式鋼結構建筑的深化設計[J].李彩霞.建材與裝飾.2019（30）

[3]探討裝配式鋼結構建筑的設計[J].李述祥.低碳世界.2019（06）

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