预制装配式钢结构建筑设计的相关问题研究

刘光

摘要：近年来，随着我国建筑工程建设数量的增加，建设规模的扩大，人们对于建筑设计的要求也越来越高。如果继续使用传统的设计理念和设计方法，建筑行业的发展将无法跟上时代的发展。预制装配式建筑的施工，需要先在工厂内完成预制装配式建筑结构构件的加工，然后再运输到施工现场进行组装。这样的施工模式不仅可以降低施工过程对周围环境的影响，还可以加快施工进度。本文主要针对预制装配式钢结构建筑设计的相关问题进行简要分析。

关键词：预制装配式;钢结构;建筑设计;问题

1.预制装配式钢结构建筑的特点分析

钢结构预制构件建筑设计前，相关工作人员需要了解钢结构预制构件建筑的特点，以保证后续工作的有序进行。随着我国当前建筑业的不断发展，建设项目的数量和规模不断扩大，这对实际的建筑设计提出了许多新的要求，如果工作人员仍然用传统的设计理念和工作方法来开展日常工作，它将严重影响装配式钢结构实际设计效果的有效提高，不能适应当今时代发展的主要特点。因此，在实际工作过程中，相关工作需要加强对装配式钢结构建筑设计的认识和分析，从而保证实际工作的有序实施。装配式建筑是绿色建筑发展的必然产物，它能使建筑业获得持续发展的活力。装配式建筑结构构件在工厂内加工，运至施工现场完成装配。这种工作模式不仅可以加快施工进度，而且有助于减少外部环境对施工质量的不利影响。相关设计人员在进行建筑设计时，应明确预制构件的设计要点和难点，在实践中进行有效的控制，从而有效地提高整体施工质量。预制钢结构是一种新型的建筑结构形式，包括钢梁和钢柱。要求工作人员根据实际工作需要和要求在现场进行组焊，以提高实际工作的效果和质量。通过这种结构的有效应用，不仅有助于提高实际施工的效果和质量，而且可以防止资源浪费，提高工程建设的整体质量。

2预制装配式钢结构建筑设计

2.1建筑整体框架设计

对预制装配式钢结构建筑整体框架进行设计时，应考虑施工建筑的功能及项目对其提出的实际设计要求，在满足建筑功能完善、具备市场经济效益、美观度高的前提下，考虑主体建筑整体结构与各机电设备安装工程的集成，保证预制装配式钢结构在工厂化生产中进行统一、协调安装。建筑整体框架设计主要包括建筑平面、建筑外墙、门窗安装节点、小金属构件、细节构造等。

首先，建筑结构中竖向承重构件主要为墙与各个支柱的上下连接，建筑中的門窗洞口结构，应保证其整体的排列与布局符合建筑设计图纸的要求，平面的位置与几何尺寸应在制作前充分考虑其受力与预制构件的相关设计要求。

其次，建筑设计时外墙应满足外立面的多样化、整体建筑结构的美观化等要求。内外墙的接缝处位置应满足防水、防火、隔声和保温的要求，接缝处应采用防水型材料及结构进行设计。

再次，对预制装配式内外墙板结构进行设计时，应对几何尺寸提出更高的要求，选用无门窗副框的安装方式完成对门窗的安装。在制作门窗结构时，应直接将门窗与预制墙板结构进行相互连接，从建筑的整体构造上解决可能出现的渗水问题。

最后，对小型金属构件进行设计时，应考虑预埋件的确定位置精度是否符合要求、在后续安装的过程中是否会与其他构件间产生冲突、锚固结构的长度是否符合要求等问题。小型金属构件主要包括空调挡板、室内外栏杆、装饰结构等。除此之外，应对建筑整体框架中的各个细节构造进行深化设计，充分考虑接缝、防水、防渗等问题，结合上述建筑框架中的结构，综合分析其连接方式，将其组成统一的建筑结构整体。

塔楼装饰条包含弧形、折线、扭转等形状，装饰条采用平板扭转，无折边，不同面的板间采用密拼不打胶，采用外露机械钉固定。所有构件、连接件均在工厂生产现场安装。

2.2建筑结构设计

在完成上述相关工作的基础上，以建筑结构为核心，进行其设计的研究，主体结构的预制装配式构件主要包括型钢柱、型钢梁。考虑型钢梁、柱节点连接的重要性及运输的便利性，通常在工厂对型钢梁柱连接节点加工制作，控制节点的总长度及总重量，以符合运输要求。

型钢梁柱节点中的型钢柱长度一般取型钢梁顶面和底面以外各500mm左右的高度范围，在型钢柱上设置与钢梁同样截面大小且长度不小于型钢梁高度的牛腿，以便钢梁在工地与型钢柱采用高强螺栓连接。型钢柱与型钢柱间采用工地拼接焊，在拼缝两边设置连接耳板，保证钢柱的对位精度。进行结构设计时，通常分为构件设计、节点连接设计，钢构件需要满足施工阶段和使用阶段承载力的要求，需要达到使用阶段的变形要求，以满足建筑外观要求和使用时的舒适性要求。

型钢柱为十字形钢柱，对预制装配式钢结构中节点进行处理，在深化设计中综合考虑加工、制作、运输和安装各环节的综合因素，合理划分节点和构件的分段长度，在钢结构工厂完成梁柱节点和构件的加工制作，在工地复杂的工作环境下避免采用传统的焊接方式，保障节点质量稳定可控。钢牛腿与型钢柱间其翼缘和腹板均在工厂采用全熔透坡口焊刚性连接，钢梁通过与型钢柱上的牛腿梁翼缘采用全熔透坡口等对接焊缝，梁腹板与牛腿腹板间采用摩擦型高强螺栓连接。装配式钢结构可提高楼面水平构件间的施工效率，节约工期并减少材料损耗。

2.3建筑机电设备设计

建筑机电设备设计主要包括给配水管道预留、预埋设计;燃气专业预留、预埋设计;电气管线预留、预埋设计。前者主要在厨房与卫生间的墙体上完成，因此，建筑此部分结构选择对管线进行预埋的方式施工。在此基础上，应考虑到管道的正常安装及后续调试时所需的空间大小，提前预留空间，节省后续施工强度。

在管道拐弯处可适当增加预留槽结构的深度，保证后续对弯道位置的管道进行安装时可顺利地匹配。穿管道的洞口间隙较小，采用专用砂浆直接填充，间隙较大则采用灰砂砖或其他专业封堵。深圳超高层双子塔钢结构建筑洞口大于1200mm，采用一条角钢配合膨胀螺栓或射钉进行加固，使其与周边的墙体连为一体。套管由专业单位进行安装填充，所有构件、连接件均在工厂生产现场进行安装。

一般情况下，建筑项目会在特殊的环境中开展，受外界与环境因素的影响，建筑机电设备易生锈。预制装配式钢结构被锈蚀后，会影响建筑施工的质量，在恶劣的环境条件下，建筑机电设备应进行特殊的防锈处理。在运输过程中存在生锈的风险，因此，在建筑机电设备到达施工现场后，首先应对机电设备的表面进行除锈处理，以保证预制装配式钢结构表面的光滑性。其次，在设备表面涂抹氟碳材料，减小与空气接触的面积，防止机电设备生锈，以保证预制装配式钢结构建筑的施工质量。

3结束语

综上所述，在预制拼装钢结构建筑设计过程中，相关设计人员需要掌握一定的设计要点，主要是为了提高工程的施工效果和质量，实现自然与建筑的有效统一，并在实际过程中遵循可持续性和普遍性原则，严格按照设计规范开展日常工作，不断深化建筑结构和机电设计，提高装配式钢结构建筑设计效率。

参考文献：

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[2]装配式钢结构建筑的深化设计[J].李彩霞.建材与装饰.2019（30）

[3]探讨装配式钢结构建筑的设计[J].李述祥.低碳世界.2019（06）