简析装配式钢结构住宅工程设计及其优化

廖景全

摘 要：传统式住宅设计和预制装配式钢结构住宅工程设计无论从结构体系的设计、基本模数的确定、平面的定位方式、设计的指导思想等方面都存在着很大的区别。在设计过程中，通用结构体系和专用结构体系没有区分，数模化、标准化的设计思想没有得到足够重视；在施工图阶段，缺少对于构件及装配节点的深入分析，没有解决构配件的标准化定型和装配节点的构造详图设计，这些问题制约了装配式钢结构住宅工程发展。基于此，本文阐述了装配式钢结构住宅工程的主要特征以及装配式钢结构住宅工程设计存在的主要问题，对装配式钢结构住宅工程的设计要点及其优化进行了简要分析。

关键词：装配式钢结构；住宅工程；特征；设计；问题；要点；优化

1 前言

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、机械化施工降低了施工现场的劳动强度，缩短了施工工期，提高住宅工程的社会经济效益，目前已经逐步得到推广应用。

2 装配式钢结构住宅工程的主要特征

装配式钢结构住宅工程的特征主要表现为：（1）装配式钢结构住宅工程的构件标准化生产可以提高工业化程度。采用构件工厂化生产的制作方式比传统工艺更为先进，更能保证产品质量和性能。生产后的钢结构预制构件可以直接运输到施工现场通过焊接或螺栓进行配套安装，对于天气敏感度不高，容易实现全天候作业。（2）借助设计软件进行设计建模和分析。借助工程建模软件和结构分析软件进行构件内力分析和几何尺寸设计，这种信息化设计技术有利于修改（变更）的快速实现。在构件制作时，通过三维模型和数控机床结合，使得设计完成后可以直接投入到生产线进行产品制作，具有极高的效率和精确度，可以大大缩短项目建设周期。（3）将设计和施工紧密结合，提高生产率。由于钢构件和预制墙板能够在工厂进行制作、在施工现场进行安装，因此可以将设计和安装紧密结合起来，合理协调各工序之间搭接，提高整体工作效率。

3 装配式钢结构住宅工程设计存在的主要问题分析

装配式钢结构住宅工程设计存在的问题主要表现为：（1）装配式钢结构住宅工程设计规范缺失以及部件发展落后的问题分析。设计规范缺失以及部件发展落后使得装配式钢结构住宅设计无规范可依，阻碍了装配式钢结构住宅设计的发展脚步。在进行装配式钢结构住宅设计时，没有对钢结构住宅设计形成统一的标准和规范，使得下一步的建筑设计施工无法实施，从而阻碍装配式钢结构住宅设计。此外，部件发展落后，无法推动现今技术水平和设计体系理念的进步，从而使得装配式钢结构住宅设计无法满足人们的需求。（2）绿色环保意识问题。绿色环保意识不足是目前装配式钢结构住宅设计面临的重要问题。随着城市化建设的不断推进，越来越多的建筑项目不断开工，而建筑行业作为一个高消耗的行业，其环保意识不足是其中的薄弱环节。而钢结构具备环保功能，但是在建筑施工中，对钢结构使用却很少，从而影响装配式钢结构住宅工程设计。（3）设计水平问题。装配式钢结构住宅工程设计水平不高，会影响装配式钢结构住宅工程建设施工。在装配式钢结构住宅工程设计中，其设计理念、结构体系以及平面的定位方式等都与传统的住宅设计不尽相同，但是在施工阶段，缺少对装配式钢结构住宅设计的详细分析，进而影响其设计水平。

4 装配式钢结构住宅工程的设计要点及其优化

4.1 装配式钢结构住宅工程的设计要点分析

主要表现为：（1）以建筑结构为主导的设计要点。装配式钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计中的一般原则，在满足这个要求的前提下，才能更多地关注其现场板材裁截量、使用功能、节能环保以及建筑效果等，然后才是发挥钢结构优势。如果单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性，不能满足人文要求的钢结构住宅项目必将影响装配式钢结构住宅工程的推广应用。（2）装配式钢结构住宅户型设计标准化、定型化要点分析。目前装配式钢结构住宅工程缺乏户型设计的标准化、定型化标准，市场上大多住宅户型设计比较随意，规格多种多样，导致装配式钢结构住宅现场施工的不确定性，拖延整个工程的施工周期，因此标准化生产的板材尺寸统一的特点，房间的深度设计要遵循一定的原则要求，房间开间的尺寸满足模数制的要求显得尤为重要，因而来减少异形板的使用量和现场版材裁截量，以提高生产效率，缩短生产周期。（3）厨卫设计标准化、定型化要点分析。住宅工程设计的核心是厨房和洗手间，由于其内部管道多以及功能复杂，在设计施工时往往最耗时耗力。在装配式钢结构住宅设计过程中，一定要遵循复杂问题简单化的原则，针对厨房、卫生间的设计执行标准化及定型化。不断降低异形板使用量以及减少现场板材裁截量，从而降低施工过程中的不确定因素影响，以提高整个工程的施工周期。（4 ）平面布置系列化、模块化和灵活化设计要点的分析。装配式钢结构住宅工程设计过程中，以住宅的间、套型或单元为单位模块，以板块的多种拼接形式来适应总平面的布置变化。实现住宅平面功能的开放设计，充分发挥构件标准化设计、工厂化生产、通用化应用、多样化组合的特点。

4.2 装配式钢结构住宅工程的优化设计分析

具体体现在：（1）优化住宅户型的功能及其结构。功能需求明确的户型必须遵守“合理布局、动静分区、充分利用”的原则，合理布局就是根据集体条件将特性相近的行为单元组合在一起，动静分区则是在行为单元组合中尽量避免相互干扰，充分利用则是充分利用房间空间面积。装配式钢结构住宅工程在房屋的柱梁方面数量要尽量少，减少钢材用量，设计并成功装配一套宜居舒适、布局合理、动静分区、洁污分区的优秀户型。（2）加强装配式钢结构住宅工程环保节能的优化设计。钢结构贯穿建筑全寿命周期，是当前对自然环境影响最小的一種建筑结构体系。环保节能是指建筑设计和建造环节突出节水、节电、节材、节能的设计理念。钢结构是典型的环保绿色建筑，其遵循了减量化、再利用、资源化，减量化优先的循环经济发展原则。因此在装配式钢结构住宅工程中广泛应用环保节能的钢材，可以满足环保、节能的要求。在具体户型中控制建筑体形系数、窗墙比、减少外形的凹凸、大坡顶、入口设门斗等技术，可以很好达到环保节能的目的。（3）加强住宅工程户型造型的优化设计。住宅工程户型美观是现代人对生活的追求，装配式钢结构住宅工程作为先进的建筑方式，必须重视户型美观。在具体过程中要遵循：动静分开、公私分开、主次分开、干湿分开等原则，重点考虑屋顶、檐口、入口雨棚顶、窗线条、腰线处理等方面的设计。

5 结束语

综上所述，随着科学技术的进步发展，装配式钢结构住宅工程设计及其优化为现代住宅工程设计提供了新思路。为了充分发挥装配式钢结构住宅工程的功能，相关工作人员要不断提高自己的技术水平，从而建设舒适的居住环境。

参考文献：

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