装配式钢结构住宅标准化设计方法

装配式钢结构住宅标准化设计方法

刘小慧

天元建设集团有限公司 山东 临沂 276000

摘要：近年来，随着建筑行业的持续发展,相继衍生出更多新型的建筑建设方式,其中以装配式建筑结构颇具代表性,其不再局限于传统现场加工模式,取而代之的是厂内模块化加工、现场高效连接与组装,作业具有流程化、高效化的特点。标准化是提高装配式建筑结构施工质量的重要前提,加强关于标准化设计方法的探讨具有必要性。

关键词：装配式；钢结构住宅；标准化设计

引言

随着社会经济的发展和绿色环保理念的提升，装配式剪力墙结构在住宅中广泛应用。与此同时，多层新建住宅也在近些年开始加速推行。而针对多层装配式住宅的特点，并结合住宅高质量精细化的设计需求，对装配式结构设计提出更高的要求。

1钢结构装配式住宅现状概述

我国住宅建筑行业需要逐步向产业化发展，向绿色化转型，不可能长期依赖中国的人口红利，所以现在国家大力推行住宅建筑装配式设计及施工。我国中高层住宅过去多采用现浇混凝土结构，如今需要在目前应用较多的PC装配式和钢结构装配式两大体系里做选择。装配式体系可以把建筑中的大部分构件在工厂加工，现场组装，减少现场湿作业，降低现场人工消耗。钢结构装配式住宅作为后起之秀，以绿色低碳、高效节材、建设快速等优点逐渐被视为未来的发展方向，受人关注并开始示范实施。这个体系首先需克服人们的固有观念：“钢结构住宅在防火、防腐、防水、隔声等很多方面是存在缺陷的。”所以针对钢结构装配式住宅进行技术总结完善及创新、品质提升、助力应用，变得十分迫切，并可带来极大的经济和社会效益。

2装配式钢结构住宅标准化设计方法

2.1内装部品的标准化设计

钢结构住宅属于装配式建筑，在具体设计和建造过程中，要依照国家要求的建筑模数标准进行。但是由于钢结构住宅配套部品并没有实现标准化生产，无法保证住宅设计与建造整体达到工业化标准。为了解决这一问题，钢结构住宅配套内装部品需要运用模数协调原理，合理选择配套部品，协调好住宅空间、柱网以及内部部品三者之间的关系，以便部品安装过程中能够迅速定位，降低施工难度。部品与建筑之间，要为内部部品制定标准的设计模数，尽可能减少部品的生产种类，使得部品与钢梁、钢柱等建筑主体能够顺利拼装。因此，要选择与建筑配套且通用性较强的内部部品，在设置配套内部部品时，既要结合结构网格，也要结合装修网格。部品与部品之间，要加强接口的标准化设计，统一部品的接口尺寸和规格，接口之间要相互匹配，而且还要方便拆分和维修。部品自身内部，也要遵循标准化设计，尺寸大小、结构设计要统一且相互匹配。以厨房为例，该功能空间较为复杂，且使用率较高，由多种子部品组成，其中橱柜的数量和种类较多。为了保证子部品之间的装配化效果，需要对橱柜进行优化设计，对于存在缺陷的橱柜，要事先剔除，避免对整个功能空间产生不利影响。

2.2建立健全装配式钢结构法律法规及标准体系

以国家科技计划为抓手，组织各方开展装配式钢结构住宅标准体系及相关领域的研究，尽快建立健全适合我国国情的装配式钢结构法律法规及标准规范体系，为装配式钢结构住宅项目规划、设计、生产、施工等环节提供参考，提升装配式钢结构住宅技术应用水平及管理水平，使钢结构设计标准逐步与国际接轨;加快推进修订相关标准规范，促进关键技术和成套技术研究成果转化为标准规范。

2.3标准化设计

户型设计的模数化属于重点内容,关键在于围绕基本开间和进深的尺寸、功能空间尺寸两个方面开展设计工作。然后,以功能空间要求为导向,分别确定各自适宜的标准化独立模块。经过标准化的小模块设计后,充分利用小模块,以便设计出多样化的住宅,突破传统住宅形式相对固化的局限性。在联合应用标准化、模块化、多样化的设计手法后,装配式钢结构建筑产品的综合品质有所提升,安全、环保特性均更为突出。模数协调是钢结构设计的基础,在做好模数化设计工作后,才有利于提高钢结构住宅的标准化水平,在此基础上进一步实现工业化的发展,在环环相扣的关系下,推动住宅的产业化进程。可见,模数协调是钢结构住宅户型设计中不容忽视的内容,必须保证各尺寸的模数协调,如此才能够有效提高整体的模数化水平。

2.4基于装配化内装的钢结构可变性设计

钢结构住宅中的内隔墙、家装以及管线设备等装配化部品能够实现户型平面的多样化、住宅内部空间的可变性，满足居住者不同时期的不同需求。钢结构住宅的可变性设计是指根据实际需求改变户型平面大小、空间分配以及户型种类，其在单元套型内或者几个单元套型之间均可以实现。在具体设计过程中，需要充分考虑以下3个因素。（1）结构体系。为了能够有更多可改变的空间，要尽可能进行大空间、大跨度的设计，如6～9m的大开间钢框架体系、跨度可达12m的交错桁架体系以及住宅内装部品体系。成熟的配套内装是实现钢结构住宅可变性的重要保障，在保证住宅内装部品精度的前提下，需要加强各构件之间的模数配合、构件之间的兼容性以及互换性，以便更好地满足居住者的实际需求。（2）住宅外轮廓。需要充分考虑外轮廓对内装部品的影响，通常情况下，方正的平面轮廓便于室内隔墙的移动变换，反之则会限制室内空间的变换。在钢结构住宅外轮廓不变的情况下，通过调整轻质隔墙部品能够灵活分配单元使用面积。平直的外墙对于隔墙设置的影响较小，可以在任何位置设置隔墙；但如果外墙凹凸不平，那么可以在墙肢位置设置隔墙。

2.5完善相关政策，持续优化发展环境

为进一步提升装配式钢结构住宅发展质量和效率，国家层面应注重市场化运作，同时注重土地供给、科技研发、资金配套、环保、评奖评优等层面的政策扶持;强化科技支撑，培育科技创新基地，加大科技研发力度，多部门协同推进装配式钢结构建筑产业化。各地则应从自身特点出发，根据社会与经济发展规律，在区域内形成合理的分工与布局，建立相应的政策规范和供应链体系，避免不切实际、盲目鼓励参与超出自身能力的装配式产业链建设。

2.6设备与管线系统的标准化设计

装配式钢结构住宅在设备与管线系统的设计中也更加侧重于以标准化的方式产生集模块化、装配化于一体的设计方案。住宅室内设备与管线需要保持独立性,即与结构主体分离,公共区域内布设的是公共管线,采用的设备管线材料具有标准化、集成化、装配化的特点,采用的专用部品需兼具质量稳定性和耐久性的两项性能要求。室内设备及管线设计时的全面性较强,综合考虑到整体卫浴、架空地板等,结合多部分共同开展协同设计工作;尽可能避免现场湿作业,条件允许时优先考虑装配式的方式,各类设备和管线均进行标准化采购,机电管线与结构主体保持分离,避免彼此间产生干扰。设备与管线模块化指的是根据机电系统的特征做拆分处理,获得基于构配件组成的设计单元(模块),再富有针对性地围绕各模块做相应的优化,在该工作模式下,确保模块能够有效设计、精准预制与安装。

结语

装配式钢结构住宅在现代建筑领域具有举足轻重的地位,是一种标准化、高效化的建筑形式。探讨装配式钢结构住宅产品标准化设计方法,考虑到增强设计与施工的协同性、部品部件安装工艺优化等途径,提出一套装配式钢结构住宅产品体系及建造方案,希望所提内容对类似的装配式钢结构住宅工程有参考作用。

参考文献

[1]　李小滴,邹杨,林爱华.我国装配式钢结构住宅设计研究与探索[J].建筑与文化,2021,18(1):197-199.

[2]　齐兰兰.装配式施工技术在住宅工程中的运用[J].工程建设与设计,2020,68(2):192-193.

[3]　宋永涛.预制装配式结构住宅工程关键施工技术[J].工程建设与设计,2018,66(22):192-193.