装配式钢结构住宅项目设计探索

装配式钢结构住宅项目设计探索

王宇

山东方大杭萧钢构科技有限公司 山东淄博 255000

摘 要：装配式钢结构是名副其实的绿色建筑，是有利于保护环境、节约能源的建筑，随着我国相关政策的出台，装配式钢结构建筑必将迎来发展的春天。本文介绍了装配式钢结构建筑的优点，比较分析了装配式钢结构建筑与传统建筑的优缺点，介绍了我国装配式钢结构建筑的发展现状，并对其发展趋势进行了展望。

　　关键词：建筑；装配式建筑；钢结构

装配式住宅建筑设计标准定型，构件在自动化生产线上加工，现场采用螺栓、自攻螺钉等连接件和密封材料干式组装，无湿作业，施工安装便捷。其不仅改变了传统住宅的结构模式，而且完全替代了砖、混凝土、石材、木材，真正实现了标准化设计，工厂化生产及机械化施工，大大降低了施工现场的劳动强度，缩短了施工工期，提高了住宅工程的社会经济效益，目前已经逐步得到推广应用。

1 装配式钢结构住宅概念

　　装配式钢结构住宅就是在住宅建造中所使用的绝大部分部件均采用钢制材料，且在工程开始前就在工厂完成对这些部件的生产，将这些部件运输到施工现场以专业、科学的连接方式拼接就位的一种住宅建筑形式。

　　装配式钢结构住宅有利于贯彻我国的可持续发展战略，促进经济社会的发展。其具有模块化、标准化的特点，适应工业化需求，且重量轻、强度高、抗震性能好、建造工期短、工程质量有保证，特别适用于高层、超高层的住宅及住宅小区的建设[1]。

　　2 装配式钢结构住宅的优点

　　2.1节地：钢结构建筑得房率比普通混凝土结构可提高5%～8%。建筑节地主要考察在相同建筑面积情况下不同结构体系提供的有效建筑使用面积的多少，并以此作为反映建筑对土地资源消耗的情况。钢结构体系：钢结构（钢+混凝土结构）住宅得房率提高3.95%，全钢结构建筑在建筑的节地性能较为明显。

　　2.2节水：钢结构住宅为工业化生产、现场装配化施工，建造过程中节水效益明显，钢结构比混凝土结构能够节约25.8%的施工用水。

　　2.3节能：从建筑全生命周期节能分析—综合计算建筑材料的生产、运输、安装、运维，与现浇混凝土结构相比，钢结构资源消耗量较少，而且可回收冶炼，循环利用，降低了项目全生命周期内的碳排放量，单位面积能耗量降低14.6%。

　　2.4节材：钢结构住宅体系耗费的建筑材料少于常规结构体系住宅。主体结构采用钢结构，可回收冶炼，循环利用，利用率达70%～80%；龙骨采用冷弯薄壁型钢，可回收冶炼，灌浆料也可经粉碎处理循环利用；装配式楼承板底模可重复使用，降低成本，施工速度快，质量易于保证。

　　2.5减少粉尘污染：我国的建筑垃圾已占到垃圾总量的30%～40%，建筑施工的扬尘也是造成PM2.5的一个重要因素，造成雾霾一次次笼罩城市。装配式钢结构建筑采用工业化、标准化和产业化生产，现场装配，实现绿色施工。将工地的事情工厂做，室外的事情室内做，高空的事情地面做，危险复杂的事情机器做。实现绿色施工，可大幅降低扬尘、噪声及污水排放等污染，减少施工垃圾，节省木材资源，真正实现“天蓝、地绿、水净”的美好城市建设。

3 装配式钢结构住宅存在的问题

　　（1）没有统一的标准化模数体制，缺乏完善的钢结构住宅规范体系。无完善的施工验收标准。（2）装配式钢结构住宅的围护结构材料和配套设施不完善，无法真正形成一套完整的装配式体系。（3）现有墙体材料性能和安装方法很难满足钢结构住宅在保温、通气、防火以及耐用性等方面的要求。现有的外墙用材缺乏丰富多彩。材料品质也缺乏多样化。规格没有建立标准化。节点也没有相应的规范化，现场装配效率低。（4）产业尚在培育与发展中，预制部件的标准化和通用化程度低，集成化程度和科技含量低，不能有效降低房屋综合营造成本，难以进入商品房市场，只能依靠国家政策支持先从保障房打开缺口。（5）装配式钢结构住宅要求研发大量的新技术。目前国内还缺乏这方面的科研人才。国内研究钢结构住宅的人员较少。

　 4 装配式钢结构住宅设计原则

　　4.1实用性设计原则

　　在深化设计过程中，装配式钢结构住宅需要保持其实用性，与此同时最大程度保持其外表的美观性，给人以赏心悦目的感受。为了提升整体应用，可以选择装配式钢结构住宅模式，这有利于突破传统建设模式，营造出一种和谐、清新的建筑景观氛围。

　　4.2可持续性设计原则

　　为了实现装配式钢结构住宅的可持续性发展，必须深入落实可持续性设计原则，以推动这种钢结构住宅的深化性设计。我国正处于剧烈的市场经济结构转型时期，在这个过程中，资源节约型社会理念兴起，可持续性发展原则成为装配式钢结构深化设计的重点原则，为了实现装配式钢结构的可持续性发展，必须遵循可持续性设计原则，确保相关建筑物钢结构的可持续性使用、重复性使用，这离不开相关的维护措施，以避免钢结构住宅物被破坏，实现钢材的有效性回收，使其在相关建筑物构造中被使用，装配式钢结构住宅需要遵循可持续性发展的原则[2]。

　　5 装配式钢结构住宅项目设计策略

　　5.1防火设计

　　装配式钢结构的防火设计要求是装配式钢结构住宅在设计过程中的重要要求。装配式钢结构在社会各行业中的应用都应按照防火规范进行设计，对相应的装配式钢结构住宅进行构建，尤其是对于火灾危险性等级较高的建筑，装配式钢结构住宅的防火设计要求主要有以下方面。①装配式钢结构住宅的外墙表面要选用具有防火性质的岩棉夹心钢板，对装配式钢结构住宅的墙表面进行防火;②装配式钢结构住宅的彩色钢板外层用选用具有氟碳样式的防腐涂层，外墙层部位则选用低波纹竖向彩钢板，不仅能够满足建筑室内的感官效果，同时也能够加长装配式钢结构住宅的防腐年限;③装配式钢结构住宅的泄爆墙要采用防火性较强的石膏板，石膏板内部还应填入具有防火性质的岩棉，加强防火措施。

　　5.2屋面防水设计

　　装配式钢结构的屋面防水设计要求是装配式钢结构住宅在设计过程中的关键技术问题。对屋面防水的处理措施是非常必要的，因此装配式钢结构在设计过程中，要遵循屋面防水规范设计要求，必须保障装配式钢结构在相关建筑中的应用过程中不能够漏水、渗水。因此在设计过程中，要选择当前钢结构可靠性较强的装配式屋面系统，其次要将装配式钢结构屋面的排水坡度加大，对相关建筑进行综合考察和对比，采用直立锁缝技术，通过悬浮技术使屋面悬浮于建筑内的相应部位，直立锁缝技术下的屋面系统具有良好的温度应力，夏天与冬天室内外温差较大，该屋面系统则能够有效保持良好的温度，屋面系统的板与板之间不仅设有不干胶，同时也如易拉罐封口似的方式确保了水溶物质无法渗透。为确保万无一失，装配式钢结构住宅通过扩大屋面的排水坡度，从而有效加速了屋面系统的排水速度。

　　　结语：钢结构住宅在我国的发展势头良好，虽然钢结构住宅的综合造价比混凝土結构稍高，但发展前景广阔。在我国大中城市中，由于人口密度较大，土地资源稀少，考虑出房率、土地使用效率等因素，各大房地产商开始重视推广新型钢结构住宅建筑体系。工业化装配式钢结构住宅产业化是我国真正实现建筑业现代化和全寿命绿色建筑的必由之路。为尽快将前沿的研究成果应用于实际工程，国家层面应加快建设钢结构住宅产业基地，在建筑工程中应给予钢结构住宅特殊的政策支持。要打破部门壁垒，多领域部门协同推进，完成工业化装配式钢结构住宅产业化这一重任。

参考文献：

　　[1]李秋娜.装配式钢结构建筑的优势与发展策略[J].商品与质量，2016（37）：132-133.

　　[2]纪伟东.钢结构框架体系装配式保障性住房设计[J].建筑技术开发，2015（08）：23-25.