谈装配式钢结构的发展和设计问题

谈装配式钢结构的发展和设计问题

孟凡鹏戴明阳

浙江东南网架股份有限公司浙江省311209

摘要：装配式结构是装配式混凝土结构的简称，将工厂中生产出来的预制构件装配而成的结构，装配式钢结构主要指的是钢结构建筑。装配式钢结构建筑具有施工周期短，节能减排，经济效益好的优点，这是我国实现建筑工业化的重要方式。钢结构具有质量轻、强度高等特点，可以轻松应用于大跨度、高层建筑物中。由于其优越的性能，目前在发达国家应用较为广泛，装配式钢结构也是我国未来钢结构建筑的主要发展趋势。本文对装配式钢结构的发展和设计问题进行了简要分析。

关键词：装配式钢结构；发展；设计问题

1关于装配式结构建筑的特点

1.1加强施工和设计之间的紧密结合，提高生产效率

在进行建筑工程装配式结构施工的过程中，由于预制板和建筑工程的钢构件能够在工厂中进行制作，进一步进行施工安装操作。因此，装配式结构建筑能够有效地将施工和设计紧密地联系起来，是建筑工程施工项目中各个环节之间进行密切联系的粘合剂，从而有效地提高了工程施工的生产效率。

1.2标准化生产进一步提升了建筑施工的工业化

随着我国信息科技的进一步发展，建筑施工过程中采用装配式结构构件工厂化制作方式比传统工艺更为先进。对于一些预制构件可以直接通过焊接螺栓进行相关的配套安装，对其工程进行相关的标准化生产进一步推动了我国建筑施工的工业化进程。这对于提升我国建筑行业的长远发展是非常重要的。

1.3进一步缩短建筑工程的设计周期

在建筑工程施工过程中，采用装配式结构建筑能够通过对构件内力和软件进行快速修改从而大大地缩短建筑工程是设计周期。特别是早进行构件制作的过程中，可以通过对数控机床和三维模型的结合，提升设计的生产精度和效率，最终达到虽短建筑工程项目周期的目的。

2设计时所遇问题

2.1梁柱连接问题

常见的高层装配式钢结构体系为Conxtech结构体系和空腹梁支撑钢框架结构体系，二者均为框架结构体系。构件连接节点对一个结构体系是否稳定的影响主要体现在结构形式和受力情况上。对于Conxtech结构体系来说，梁柱连接依靠在柱子的四个侧面安装楔形插头，在梁端设置楔形插头，保证梁柱能够顺利完成锁定，最后依靠螺栓进行进一步稳定。空腹支撑钢架体系与其的不同就是梁柱构件整合在楼盖上，该连接构件是一种带有法兰板的套管，这种连接构件可以满足建筑工业化中的标准化要求，节点连接可靠，满足“强节点弱构件”的设计要求。

2.2装配工艺问题

装配工艺从很大程度上决定了结构的施工效率。对Conxtech结构体系来说，它的梁与楼盖板并不是一个整体，而且选择的是现浇楼盖板，所以装配单元只有梁和柱两个单元，二者通过连接构件进行装配，由于该结构体系各层的柱单元是整体，对于装配钢结构来说施工较快，效率较高；空腹梁支撑钢框架体系各层的柱子并不是一个整体，各层的柱子与其上的斜撑是一个装配单元，梁板是另一个装配单元，在工厂中预制化生产完成之后，运到施工现场进行组装，每一层施工完成后的梁板结构可以作为下一层施工时的作业平台，这种施工方法可以减少高空作业，并且施工效率大大提高。

3装配式钢结构建筑的设计特征及要点

3.1装配式钢结构建筑的设计特征

（1）流程精细化：就施工流程而言，预制装配建筑不但精细化程度高，且综合性更强。较之传统建筑，该类建筑具有传统建筑不具有的两个环节前期技术策划和预制构件加工图设计。

（2）设计模数化：由于建筑工业化的基础是模数化，故控制好建筑模数，就能确保建筑构件、部品等方面的统一。在模数化协调的基础上，通过模块化组合，进而实现建筑设计的标准化。

（3）配合一体化：只有得到构配件厂家和不同专业人才的配合，才能确保预制装配式建筑的设计更加科学、合理，也才能确保包括主体结构、设备管线等在内的施工组织得以一体化协作，从而达到设计成果优化的目的。

（4）成本精准化：建筑设计是所需预制件生产加工的唯一依据，所以建筑的实际参数几乎都由设计图纸决定。但整个建筑的投资成本还受到其它因素的影响，如装配率一定的条件下，拆分方案也在一定程度上决定着投资成本的多少，基于此，设计也是影响建筑投资成本的关键因素之一。

（5）技术信息化：利用B1M将包括建筑功能信息、项目几何等在内的建筑参数进行数字化表达，以提供项目所需的所有技术支撑。

3.2装配式钢结构建筑的设计要点

（1）规划设计：在进行规划设计时，既须满足采光需求，又须满足通风等刚性要求，在安全、生态、环保和科学的基础上进行套型模块的设计，同时应充分考虑现场施工实际，以确保施工质量和效率。

（2）预制件设计：预制装配建筑是由预制构架等基本“单位”所组成，因此，须保证预制构件设计科学、标准、合理。从宏观上有效把握，以最大限度地减少构件数量和类型，最终降低投资成本。与此同时，还充分考虑预制构件的生产条件，确保预制构件的生产便利、快捷、安全、有效。

（3）构造节点设计：由于预制构件的装配需要在施工现场进行，故预制构件节点的设计也极为重要，因各类预制构件之间对接节点之间是否稳固，决定了整个建筑质量的好坏。故在进行构件节点设计时，须考虑包括当地气候等在内的诸多因素，根据实际进行科学设计，确保建筑的整体质量不受影响。

（4）专业配合设计：由于预制装配式建筑涉及专业广、覆盖内容多，故各专业应协同作业。在预制构件设计时应遵循以下原则：一是构件连接简单、受力合理；二是构件规格少、多组合；三是利于施工和成本控制等。此外，还应充分满足建筑的给排水需求，力求管线的布置科学合理。

4装配式钢结构新发展

4.1BIM技术在设计中的应用

利用BIM技术可以将装配式钢结构住宅中的各个构件分解成尺寸、形状标准化并可以定制生产的构件；应用BIM技术中族的概念，建立各种构件的族信息，设计中直接调取使用；将钢结构构件和节点的构造方式、工艺做法和工序标准化，可以有效指导工厂工人采取有效的工艺加工，施工中实现准确定位，降低施工难度和风险，提高施工的质量和效率。并且采用BIM技术，可以提供预制构件模具设计的三维几何模型，形成预制构件的自动化生产线和拼接自动化生产线。

4.2产业化发展

世界上发达国家正在有效进行建筑部件预制件和装配化施工，随着建筑工业化的迫切发展需要，装配式建筑工业化现今是世界上最大的发展趋势，不可否认也是作为现代化建行行业的一项重要标志。也迎合中国改革发展的迫切刚需。建材工业和建筑业在我国也成为国民经济的支柱产业。传统建筑方式已经不再符合现在时代的快速发展，对于发展中的中国建筑市场，现浇结构体系所存在的缺陷清晰可见，通过以上情况与国外建筑行业的成功经验相结合而论，建筑行业在中国将掀起一波装配式建筑工业化潮流，促进生产方式发生重大变化，终将迎来一个新的时代。产品可根据建设需求，可将墙板，梁，柱，楼板等部件加工厂生产，可以嵌入在水组件，电线，窗户等等。也可体现在工厂制作墙面装饰材料。

建筑构件在厂生产，有一定的模具，可以生产出高精密，更标准化的产品，使产品标准化，集成化，规范化，易于实现技术标准的统一，模块化构建标准化；由于标准化装配式建筑部件，工厂化生产，输送到施工现场就可组装，可像安装设备一样在施工现场安装。以标准化推动工业化，在工业化不断发展过程中，逐渐形成装配式结构体系。装配式建筑是绿色，低碳，建设，节能环保的。

结束语：现如今，全球都在大力提倡节能环保，发展绿色产业。绿色装配式钢结构建筑凭借着节能、环保的优势，有着较大的发展空间。因此要在现有基础上，加大力度提高其质量，使其更符合人们的要求。争取以其高质量，绿色节能环保，求得在市场中的更大发展。

参考文献

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