东莞市建青建筑设计有限公司 523112
摘要：探索装配式钢结构深化设计的应用。首先，对装配式钢结构建筑的特点进行简述，阐明装配式钢结构建筑的实用性。其次，结合工程实际，对装配式钢结构深化设计中的建筑设计、结构设计、机电设备设计、管线综合设计等方面的特性和要点进行详细的论述。
关键词：装配式钢结构；深化设计；机电设备；管线设计
一、概述
随着制造业水平的不断进步和建筑行业对新型建筑形式的迫切需求，装配式钢结构建筑应运而生。这种新型的建筑形式的特点是采用装配化的生产工艺进行结构构件的制作和生产，用工业化制造的生产方式来代替传统现场湿作业的施工方法。从而缩短整体建设进度，降低材料浪费和工程造价，保障施工质量安全。
装配式钢结构建筑通过工厂化的形式进行结构构件生产，因此能够涵盖结构构件的设计、生产、施工安装的全部周期，而且通过工程信息化平台进行建造设计，将传统的“现场建造”形式转变为“工厂制造”形式，这种建筑形式充分体现了“绿色建筑”的概念。
二、装配式钢结构建筑的主要特点
（1）可以借助工程设计软件进行设计建模和分析，合理缩短设计周期。由于可以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。
（2）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）构件的标准化生产可以提供施工的工业化程度。采用构件工厂化生产的制作方式比传统工艺更为先进，更能保证产品的质量和性能。生产后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，对于天气的敏感度不高，更容易实现全天候作业。
二、装配式钢结构建筑深化设计在实际工程中的应用
建装配式钢结构停车场和钢结构大厦为实例，对工程的设计、施工、安装各过程技术应用进行探索研究。在进行深化设计时，需要注意的事项有：
（1）在深化设计前，首先须将各专业设计资料进行整合并交由深化设计人员，资料应完整可靠。（2）由于深化设计的要求较高，涉及专业知识面较广，对于设计人员专业要求的程度较高，而且设计过程所要求的专业协调工作较多。因此，设计资料以及需求整合的工作应具备较强专业综合能力的总承包单位来承担。（3）深化设计成果应由总承包方来进行整合与集成，尽可能避免各方可能存在的矛盾，这样可以显著地提高深化设计的集合度。（图1）
2.1建筑设计
建筑设计应满足建筑功能要求，讲究经济效果，考虑美观要求。在深化设计时应尽量考虑主体建筑结构与机电安装工程的集成，保证工厂化制作和现场安装的协调统一。
2.2平面设计
竖向承重构件如墙、柱等宜上、下连续。建筑门窗洞口宜成列布置、上下对齐，其平面位置和几何尺寸应满足结构受力及预制构件的设计要求。厨房和卫生间的平面布置应合理，其平面尺寸宜满足标准化整体橱柜及整体卫浴的要求。
2.3立面、外墙设计
建筑外墙设计应满足外立面多样化以及整体建筑美观经济的要求。内外墙板的接缝应满足防水、防火、保温、隔声的要求，内外墙板接缝及门窗洞口等部位宜采用材料和构造双重防水相结合的设计。
2.4门窗安装节点设计
在工厂制作的预制内外墙板，其几何尺寸可以达到很高的精度，进行门窗设计时可充分利用此特点，选择无门窗副框的安装方式，在制作时宜直接将门窗与预制墙板进行连接，从建筑构造设计上来解决外墙和外窗洞口的接缝防渗问题。
2.5小型金属构件设计
小型金属构件主要包括空调板、室内外栏杆、装饰装修的构件中的金属连接件等。在深化设计时需要考虑的方面有：预埋件的定位是否精确、与其他专业构件是否有冲突，锚固长度是否满足要求等。
2.6细部构造深化设计
主要需要考虑的要点有：接缝、防水、防渗漏等方面。如上下层相邻墙板的拼接设计，墙板上下侧的接缝设计，墙板的空腔构造及导水管措施设计等。
2.7结构设计
进行结构设计时，主要涉及到主体结构和附属加强结构两部分。主体结构的预制构件主要包括钢梁、钢柱以及钢节点等；附属加强结构的设计构件主要有加劲肋、加强板、连接板等。主要设计原则如下：
（1）在持久设计工况，应对预制构件进行承载力、变形、裂缝控制验算。
（2）在地震设计工况，应对预制构件进行承载力验算。
（3）在制作、运输和堆放、安装等短暂设计工况，预制构件的验算应符合现行国家标准及规范有关规定。
（4）用于固定连接件的预埋件和预埋吊件、临时支撑用预埋件在设计时应尽量不选用；如特殊情况必须选时应满足各种设计工况的要求。
2.8梁－柱节点设计
以某钢结构大厦为例(图2)，其梁柱节点深化设计涉及的内容如下。
（1）梁翼缘与柱的连接。采用焊接形式时应采用全熔透坡口焊缝，在焊缝连接处加设衬板。在翼缘坡口两侧应设引弧板，在梁腹板上下端作扇形切角，钢梁翼缘与扇形切角端部连接处，应采用圆弧过渡，钢柱翼缘与衬板反面相接处宜适当点焊固定。所有规定应满足相关规范要求。
（2）梁腹部与钢的连接。当采用焊接时，应采用全熔透的坡口焊缝，板厚小于16mm时应采用双面角焊缝，焊缝有效厚度应不小于5mm且满足等强要求；板厚不小于16mm时应采用K字形坡口对接焊缝。
（3）在节点区，当节点板厚度不小于30mm时，焊接时要求进行预热处理和后热处理。
三、机电设备设计
3.1给排水管道预留预埋
给排水专业管道预留预埋主要是在厨卫的预制墙体设计中进行的，一般来说，采用预埋管线和预留管道槽两种形式，在深化设计过程中应考虑以下内容：
（1）将预留管道槽的绝对位置根据其管线和型号正确地在构件生产图纸中表达。
（2）预留管道槽设计时要考虑管道正常安装与调试所需要的空间，如在管道弯头处的局部增加预留槽的深度，保证后装管道弯头与预留槽的正确匹配。
（3）预留管道槽的深度应与预埋管道几何尺寸相匹配，避免由于预留空间过浅而发生完工后产生管道外露的现象。
3.2燃气专业预留预埋
燃气专业预留预埋的设计重点主要集中在入户管道在外墙板上预留的设计上，在燃气专业管道预留深化设计时，主要考虑燃气管径的大小与空间定位问题。
3.3电气管线预留预埋
电气管线的深化设计主要是预制墙板内的电气管线的预留(预埋)，一般主要考虑以下方面：
（1）墙板上不同材质线管线盒与强弱电专业相配合的要求。
（2）后续施工如管线穿线的专业和数量及线径对线管材质的要求。
（3）电气管线预埋预留与后续施工进行接驳的可行性。
3.4管线综合深化设计
装配式钢结构建筑进行管线综合深化设计主要考虑的是装修层与预制构件间的管线深化，涉及的要点有：
（1）小管径管线避让大管径管线。先布置管径大的管线，后布置管径小的管线。
（2）压力管线避让重力管线。由于重力管线是依靠重力进行流体输送的，因此当压力管线与重力管线布置发生交叉时，应优先考虑重力管线的设计标高要求。
（3）冷水管线避让热水管线，由于热水管道的安装施工需要进行保温层的施工，因此比冷水管道造价高，因此需优先布置热水管道。
（4）分开布置电缆桥架和流体管道，当条件不允分开布置时，应将电缆桥架优先布置在流体管道的上方，以免流体管道破损时发生渗漏损坏电线电缆，同时电缆应采取设套管等保护措施进行敷设。
（5）管路附件少的管道应避让管路附件多的管道，这样有利于施工安装的操作和管道附件的维护、维修。
（6）曲线型管道应避让直线型管道。
（7）当需要在同一水平位置的垂直方向布置各种管道时，一般的布线标准是：线槽或电缆桥架在上、水管在下；热水管在上、冷水管在下；风管在上、水管在下。尽可能将各类管道设计为直线型走向，做到管线间相互平行不交叉，便于前期的施工安装和后期的检修维护，合理降低工程造价。
结束语
配式钢结构深化设计作为研究对象，首先对装配式钢结构的发展历史进行了阐述，再对其特点进行了分析，参照实际工程应用，初步研究了装配式钢结构建筑深化设计中建筑结构、机电设备、管线综合等方面的原则和应注意的要点。通过工程实例，对深化设计中各方面涉及的具体内容进行了探讨，可供后续类似工程的设计施工参考借鉴。
参考文献
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[2]于春刚.住宅产业化－钢结构住宅围护体系及发展策略研究,2014.2.
[3]叶之皓.我国装配式钢结构住宅现状及对策研究,2014.9.
论文作者:叶强
论文发表刊物:《防护工程》2017年第14期
论文发表时间:2017/11/6
标签：管线论文; 管道论文; 钢结构论文; 构件论文; 建筑论文; 预制构件论文; 结构论文; 《防护工程》2017年第14期论文;