裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的深化設(shè)計(jì)研究

陳天意

摘要：在現(xiàn)代社會(huì)的不斷建設(shè)之下，社會(huì)人群對(duì)于建筑的需求日益提高，使得建筑行業(yè)需要朝向更高的水平發(fā)展。目前，為了滿足社會(huì)人群的需求，建筑行業(yè)發(fā)展出了許多不同的建筑形式，其中就包括了裝配式銅結(jié)構(gòu)建筑，此建筑形式與傳統(tǒng)的建筑形成有著巨大差異，其主要是通過(guò)預(yù)先生產(chǎn)的工藝，制造相應(yīng)的銅結(jié)構(gòu)配件，之后將鋼結(jié)構(gòu)配件安裝、穩(wěn)固，如此即完成了建設(shè)，這樣的方式相較于傳統(tǒng)的施工建設(shè)而言，其工藝流程更加簡(jiǎn)便，同時(shí)還有助于資源配置優(yōu)化、工程造價(jià)降低，因此裝配式銅結(jié)構(gòu)建筑形式，受到了廣大建筑企業(yè)的推崇。本文為了了解裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式，將結(jié)合此形式建設(shè)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)其中的特點(diǎn)、深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：建筑行業(yè)；裝配式；銅結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代社會(huì)的制造業(yè)與建筑業(yè)的技術(shù)水平都已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)新的層次，在此前提下，產(chǎn)生了許多新式的建筑形式，其中較為常見(jiàn)的即為裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式突破了傳統(tǒng)施工建造的局限性，其屬于一種預(yù)先制造配件，再通過(guò)配件拼裝、配件穩(wěn)固的方法來(lái)構(gòu)建完整建筑的建設(shè)方法，此方法在許多施工實(shí)踐中，都已經(jīng)驗(yàn)證了裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)的質(zhì)量，因此此建設(shè)形式受到了廣大的推崇。

一、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要特點(diǎn)

（一）設(shè)計(jì)周期縮短

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式之下，其能夠通過(guò)工程設(shè)計(jì)軟件來(lái)構(gòu)建相應(yīng)的模型，之后對(duì)模型直接進(jìn)行調(diào)整來(lái)完成設(shè)計(jì)，將此設(shè)計(jì)流程與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程相比，可以證實(shí)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式的設(shè)計(jì)流程便捷性較高，其設(shè)計(jì)周期較短。因?yàn)楝F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，許多信息化建筑設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而出，例如BIM軟件，將BIM軟件技術(shù)應(yīng)用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式當(dāng)中，即可實(shí)現(xiàn)立體的三維模型建設(shè)，此模型對(duì)于工程設(shè)計(jì)的展示更具直觀性，便于設(shè)計(jì)人員對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建構(gòu)進(jìn)行觀察，進(jìn)而在需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以直接在模型上進(jìn)行調(diào)整，并且BIM軟件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算調(diào)整后，其他位置的變化，以此來(lái)提高設(shè)計(jì)的合理性，確保設(shè)計(jì)的質(zhì)量與精度達(dá)到一個(gè)更高的水平。

（二）生產(chǎn)率提高

與傳統(tǒng)的施工形式不同，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式主要以生產(chǎn)預(yù)制結(jié)構(gòu)為主要手段，這樣的生產(chǎn)形式，實(shí)際上就是將建筑結(jié)構(gòu)分解，進(jìn)而單獨(dú)進(jìn)行生產(chǎn)，而因?yàn)榉纸鈺?huì)使得生產(chǎn)目標(biāo)的規(guī)模以及需求變小，所以生產(chǎn)不需要人工一磚一瓦的進(jìn)行施工，而是可以通過(guò)工廠流水線同時(shí)生產(chǎn)大量的預(yù)制構(gòu)建，此時(shí)就提高了建筑結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)率，有效提高建筑工程的施工效率。

（三）施工效率提高

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式當(dāng)中，因?yàn)轭A(yù)制結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，施工建設(shè)人員不需要依照傳統(tǒng)工藝進(jìn)行建造，只需要將預(yù)制結(jié)構(gòu)相互拼接，并進(jìn)行穩(wěn)固之后即可形成完整的建筑，此工藝流程與傳統(tǒng)施工流程比較，具有更高的便捷性。此外，因?yàn)轭A(yù)制結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過(guò)程多數(shù)依靠工業(yè)化機(jī)械，其生產(chǎn)的精準(zhǔn)度、強(qiáng)度等性能，均要超出人工的施工結(jié)果，并且因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)本身的性能，其對(duì)于氣候變化并不敏感，所以不會(huì)出現(xiàn)混凝土施工當(dāng)中的弊端，容易實(shí)現(xiàn)全天候施工。

二、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用

（一）建筑整體設(shè)計(jì)應(yīng)用

在現(xiàn)代人群的觀念下，高質(zhì)量的建筑不但需要具備美觀、舒適的基本性能，還需要重視其環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的效益，所以為了滿足現(xiàn)代人群的需求，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)方面，需要重點(diǎn)圍繞此點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，圖1為普遍裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)內(nèi)容。

因建筑整體設(shè)計(jì)所涵蓋的層面較為廣泛，所以下文將對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)在建筑整體設(shè)計(jì)當(dāng)中主要的應(yīng)用層面進(jìn)行逐一分析。

1、平面設(shè)計(jì)。通過(guò)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)，首先能夠?qū)ㄖ矫嬖O(shè)計(jì)的承重物分布進(jìn)行優(yōu)化，確保建筑的豎向承重結(jié)構(gòu)的應(yīng)力能夠均勻分布。其次，在門(mén)窗、洞口等設(shè)計(jì)方面，因?yàn)轭A(yù)制件的精度，其各自能夠保持上下對(duì)齊，并且?guī)缀纬叽缒軌驖M足結(jié)構(gòu)的受力需求。

2、立面、外墻設(shè)計(jì)。為了滿足現(xiàn)代社會(huì)人群的需求，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)之下，首先可以對(duì)預(yù)制件結(jié)構(gòu)進(jìn)行美化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑的基本要求。其次，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益以及功能性，在深化設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠了解預(yù)制件拼接結(jié)構(gòu)之間是否存在縫隙，如存在縫隙則可以直接對(duì)其進(jìn)行填補(bǔ)，并且可知整體結(jié)構(gòu)的薄弱位置，進(jìn)而在此類部位增設(shè)防水、防火、耐溫、降噪等設(shè)施，以此優(yōu)化建筑內(nèi)部環(huán)境。

3、小型金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)。小型金屬構(gòu)件即為金屬預(yù)埋件，主要為了滿足房屋電氣設(shè)備安裝的需求，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)之下，能夠有效的對(duì)金屬預(yù)埋件的埋設(shè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，確保埋設(shè)點(diǎn)的精度，同時(shí)還能夠避免預(yù)埋件與其他結(jié)構(gòu)的沖突。此外，在深化設(shè)計(jì)當(dāng)中，預(yù)埋件的埋設(shè)點(diǎn)需要相對(duì)集中、隱蔽，避免對(duì)建筑內(nèi)部美觀造成影響。

（二）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要可以分為主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、附屬結(jié)構(gòu)加強(qiáng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)之下，首先能夠構(gòu)建主體結(jié)構(gòu)預(yù)制件，例如鋼梁、鋼柱等，并且計(jì)算預(yù)制構(gòu)建的承載力以及變形、裂縫的動(dòng)態(tài)曲線，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)。其次針對(duì)附屬結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方面，主要包括加勁肋、加強(qiáng)板、連接板等，此類附屬結(jié)構(gòu)除了需要具備良好的動(dòng)態(tài)曲線以外，還需要具備一定的功能性，在深化設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要可以針對(duì)性的提高此類據(jù)誒購(gòu)的功能性。

（三）機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)

機(jī)電設(shè)備是現(xiàn)代房屋建設(shè)當(dāng)中必備的元素，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)之下，首先能夠?yàn)闄C(jī)電設(shè)備提供相應(yīng)的金屬預(yù)埋件，以便于安裝。其次，針對(duì)部分大型的極端設(shè)備，例如排水機(jī)電設(shè)備，其除了需要金屬預(yù)埋件以外，還需要一定的管線設(shè)計(jì)空間，在此前提下，通過(guò)預(yù)制件的設(shè)計(jì)，能夠預(yù)先性的提供管線設(shè)計(jì)空間，同時(shí)保障管線與設(shè)備的連接處能夠匹配。

此外，在深化設(shè)計(jì)之下，還能夠保障管線設(shè)計(jì)空間的深度。在傳統(tǒng)施工當(dāng)中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)管線空間深度過(guò)淺，導(dǎo)致管線外露的現(xiàn)象，使得建筑美觀遭到了破壞，而通過(guò)深化設(shè)計(jì)，其預(yù)制件因?yàn)榫容^高，所以在拼接夠能夠形成合理的空間深度，并且因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的性能，可以在很長(zhǎng)的一段時(shí)間之內(nèi)，保障建筑不會(huì)出現(xiàn)管線外露的現(xiàn)象。

（四）管線綜合設(shè)計(jì)

因?yàn)楝F(xiàn)代建筑當(dāng)中包含了許多不同種類的管線，其各自規(guī)模大小均有差異，并且互相之間可能還存在干擾，因此為了避免管線互相干擾，需要通過(guò)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用，將不同規(guī)格的管線歸納、分類，使不同管線之間保持間距。管線綜合設(shè)計(jì)的基本原則如下。

1、管徑較小的管線應(yīng)當(dāng)避開(kāi)大管徑管線，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要先設(shè)計(jì)安置大管線，再對(duì)小管線進(jìn)行設(shè)計(jì)安置。

2、壓力管線應(yīng)當(dāng)避開(kāi)重力管線，壓力管線本身需要承載一定的載荷，如果此類管線與重力管線接觸，那么必然會(huì)破壞壓力管線的載荷結(jié)構(gòu)，所以在設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要保持兩類管線的間距，一般情況下，需要將重力管線設(shè)置在較高的位置。

3、冷水管線應(yīng)當(dāng)避開(kāi)熱水管線，因熱水管線的主要功能在于輸送熱水，如果其與冷水管線相互接觸，那么可能會(huì)因?yàn)槔渌芫€的低溫影響，導(dǎo)致熱水水溫下降，所以兩者之間需要保持間距，施工流程方面，應(yīng)當(dāng)有限布置熱水管道。

三、裝配式鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀弊端與改善措施

裝配式鋼結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下，其內(nèi)部的金屬分子會(huì)逐漸軟化，從而影響結(jié)構(gòu)整體的強(qiáng)度，對(duì)于整體建設(shè)的質(zhì)量具有重大影響。而要對(duì)此進(jìn)行改善，可以采用其他耐溫材料來(lái)形成耐溫外殼，以此增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的耐溫性能，例如采用混凝土使兩者保持有力且緊密的連接。

此外，目前許多裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑還存在其他問(wèn)題，例如標(biāo)準(zhǔn)化程度不足導(dǎo)致的構(gòu)件使用效率低下問(wèn)題，不同項(xiàng)目、不同部位的預(yù)制構(gòu)件有差異，模板周轉(zhuǎn)率低下，構(gòu)件生產(chǎn)覆蓋不廣，成本升高。技術(shù)體系良莠不齊，連接構(gòu)造過(guò)于復(fù)雜等。因此應(yīng)加速研發(fā)適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的簡(jiǎn)易連接或干式連接方法，并有效推廣應(yīng)用。另外裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑減震隔震技術(shù)有待提高，應(yīng)實(shí)現(xiàn)利用減隔震技術(shù)提高裝配式建筑抗震性能，探討基底隔震體系、層間隔震體系、梁柱節(jié)點(diǎn)安裝耗能阻尼器等在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的可行性與施工便捷性。

四、結(jié)語(yǔ)：

本文主要對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究分析，分析首先針對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要特點(diǎn)進(jìn)行了解，從而得知其與傳統(tǒng)施工建設(shè)的區(qū)別、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑形式的原理，之后結(jié)合現(xiàn)狀，分析了裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑深化設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用，望本文能夠帶來(lái)參考意義。