芻議預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)

周聰

（紫杉建筑設(shè)計(jì)股份有限公司，昆明 650051）

1 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑工程建設(shè)數(shù)量的增加，建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，人們對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，建筑行業(yè)的發(fā)展將無(wú)法跟上時(shí)代的發(fā)展。預(yù)制裝配式建筑的施工，需要先在工廠內(nèi)完成預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工，然后再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。這樣的施工模式不僅可以降低施工過(guò)程對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，還可以加快施工進(jìn)度。

2 預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

我國(guó)傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)工程的進(jìn)行，主要以現(xiàn)場(chǎng)施工為主體，由此施工效率低、施工材料損耗多、建筑垃圾多等問(wèn)題。而預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)，則可以有效避免這一問(wèn)題，既可以降低現(xiàn)場(chǎng)施工的施工強(qiáng)度、縮短施工周期，又可以減少建筑垃圾的產(chǎn)生，減少施工材料的浪費(fèi)。表現(xiàn)出了以下4 方面的特點(diǎn)：首先，預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)上，增加了2 個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）預(yù)制構(gòu)件加工圖設(shè)計(jì)任務(wù)；（2）前期技術(shù)策劃設(shè)計(jì)任務(wù)。這2 個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)的增加，顯著提升了預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)流程的全面性與精細(xì)性。其次，預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)采用的是模塊化的設(shè)計(jì)方式。這種方式可以將建筑、部品以及構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)一化處理，提升預(yù)制裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)性。再次，預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)需要與各構(gòu)件廠家進(jìn)行有效的配合，保證建筑主體結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件等施工組織的一體化效果。最后，預(yù)制裝配式的設(shè)計(jì)是相應(yīng)構(gòu)配件生產(chǎn)的依據(jù)，可以在不改變裝配條件的基礎(chǔ)上，豐富預(yù)制裝配件的施工方案，進(jìn)而降低建筑單位的投資成本[1]。

3 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)需要遵循的原則

3.1 通用性原則

預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)，需要遵循通用性原則。首先，所有的預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)都需要對(duì)前期策劃工作予以高度的重視，加強(qiáng)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件種類(lèi)的控制，確保其預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)。其次，所有的預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)都需要加強(qiáng)防火設(shè)計(jì)和防水設(shè)計(jì)，保證建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)用性功能。

3.2 可持續(xù)性原則

預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)，需要遵循可持續(xù)性原則。首先，需要對(duì)傳統(tǒng)的粗放式發(fā)展模式進(jìn)行改革，加強(qiáng)各種資源的有效利用，順應(yīng)綠色建筑的發(fā)展趨勢(shì)。其次，對(duì)鋼材進(jìn)行反復(fù)多次的利用，降低企業(yè)的能源消耗和成本消耗，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

4.1 建筑設(shè)計(jì)

預(yù)置裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)，需要保證其經(jīng)濟(jì)性、美觀性、適應(yīng)性以及綠色性。首先，建筑集成化設(shè)計(jì)主要包含局部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)、外墻立面設(shè)計(jì)、建筑平面與空間設(shè)計(jì)等方面。這是工程師在前期策劃階段需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，確保盡可能地減少現(xiàn)場(chǎng)處理的內(nèi)容。其次，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并根據(jù)實(shí)際情況制訂出針對(duì)性的、符合現(xiàn)代人審美特點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，加強(qiáng)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)的上下協(xié)調(diào)，確保后期水電、暖通設(shè)備可以有效集成，達(dá)到一體化裝修條件。再次，對(duì)立面設(shè)計(jì)和外墻設(shè)計(jì)，需要運(yùn)用多樣化的設(shè)計(jì)理念，既要保證圍護(hù)墻體的保溫、隔熱性能，又要提升建筑的美觀性。需要注意的是，需要加強(qiáng)保溫降噪措施的應(yīng)用，避免建筑內(nèi)部受到外界噪聲的嚴(yán)重影響。最后，在預(yù)制裝配置建筑的設(shè)計(jì)中，還要注意強(qiáng)化金屬構(gòu)件的實(shí)用性功能，在工廠階段就要明確金屬構(gòu)件的預(yù)埋位置，然后再對(duì)拼接縫予以高度的重視，避免建筑工程后期出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，影響其使用功能的正常發(fā)揮。

4.2 機(jī)電設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的機(jī)房施工中，存在著很多不確定因素，交叉作業(yè)和高空焊接作業(yè)普遍存在，施工風(fēng)險(xiǎn)因素多，施工安全隱患大，施工質(zhì)量得不到保證。所以，必須要提前做好相應(yīng)的機(jī)電設(shè)計(jì)。而裝配式機(jī)電工程施工技術(shù)的合理利用，就可以有效降低后期機(jī)房施工中各種不確定因素的影響。例如，可以通過(guò)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，提前在工廠完成所有零件的制作，然后直接在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。在這種施工模式下，施工現(xiàn)場(chǎng)既不會(huì)出現(xiàn)交叉作業(yè)，施工效率也會(huì)得到明顯的提升。

5 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的其他要求

5.1 防火設(shè)計(jì)

為了降低或者避免建筑內(nèi)居住人群的生命安全財(cái)產(chǎn)遭受到火災(zāi)事故的威脅，在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)防火設(shè)計(jì)予以高度的重視，盡可能地將建筑施工與建筑運(yùn)行期間可能存在的安全隱患進(jìn)行徹底的消除。首先，根據(jù)相關(guān)防火規(guī)范進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，先明確預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的基本特點(diǎn)，了解其具體的防火要求，然后再針對(duì)性地展開(kāi)設(shè)計(jì)工作。如果預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑附近存在危險(xiǎn)性較高的建筑，例如，特大型庫(kù)房、大型公共建筑等，那么還需要對(duì)防護(hù)設(shè)計(jì)予以最高程度的重視。其次，在建筑泄爆墻中加強(qiáng)石膏板的應(yīng)用，借助其超強(qiáng)的防火能力來(lái)提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性。最后，在預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的外墻設(shè)計(jì)中，可以使用DWSteel 復(fù)合墻板。這是一種全新的復(fù)合墻板，不僅具有良好的保溫性能與隔熱性能，且因?yàn)檩p質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，施工人員安裝起來(lái)也沒(méi)有任何難度。另外，這種復(fù)合墻板的外裝飾效果也非常好，無(wú)須進(jìn)行二次外立面裝飾。其內(nèi)墻板的裝飾兼容性也非常高，安裝完成之后就可以直接進(jìn)行裝飾涂層的施工。而將內(nèi)外墻板組合在一起就可以形成獨(dú)立安裝單元，直接進(jìn)行整體吊裝。

5.2 接地防雷設(shè)計(jì)

不同地區(qū)的預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在接地防雷性能方面有著不同的要求，其使用到的接地防雷設(shè)備類(lèi)型也有著明顯的差異，所以，針對(duì)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的接地防雷設(shè)計(jì)必須要保證其科學(xué)合理性。如果不對(duì)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行有效的接地防雷設(shè)計(jì)，那么建筑的安全性將會(huì)得不到有利的保障。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w氣候環(huán)境條件，對(duì)建筑施工過(guò)程中所需的接地防雷設(shè)備類(lèi)型以及接地防雷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行科學(xué)的選擇，盡可能地降低雷電對(duì)建筑物的影響。

5.3 屋面防水設(shè)計(jì)

加強(qiáng)屋面防水設(shè)計(jì)，可以避免屋面受到雨水等的影響，減少建筑滲漏問(wèn)題的出現(xiàn)，為人們獲得良好的居住體驗(yàn)提供保證。首先，結(jié)合相應(yīng)的屋面防水規(guī)范設(shè)計(jì)要求進(jìn)行屋面防水設(shè)計(jì)，強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的防水性能。其次，在選擇裝配式屋面系統(tǒng)時(shí)，需要選擇可靠性高、排水坡度適宜的鋼結(jié)構(gòu)。再次，加強(qiáng)懸浮技術(shù)和直立鎖縫技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)屋面系統(tǒng)的溫度應(yīng)力控制。最后，在屋面系統(tǒng)的板與板之間，加強(qiáng)不干膠的應(yīng)用，并注意封口措施的落實(shí)，保證屋面的密封效果。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是未來(lái)的主流建筑結(jié)構(gòu)形式，有著廣闊的發(fā)展前景。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員需要在堅(jiān)持通用性與可持續(xù)性原則的基礎(chǔ)上，展開(kāi)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及機(jī)電設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，還要對(duì)防火設(shè)計(jì)、接地防雷設(shè)計(jì)以及屋面防水設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。