李旭輝

（中國水利水電建設工程咨詢中南有限公司，長沙 410014）

1 引言

隨著國家對建筑行業(yè)現代化發(fā)展的支持，工程企業(yè)已然意識到了綠色化發(fā)展的優(yōu)勢，也在積極探索綠色環(huán)保的發(fā)展道路。裝配式鋼結構建筑的技術優(yōu)勢明顯，并且符合建筑施工中節(jié)能環(huán)保的總體要求。為促進施工目標的總體實現，相關工作人員需嚴格遵守各個環(huán)節(jié)的設計要點，提升裝配式鋼結構的建筑質量。

2 裝配式鋼結構建筑特點

現階段的建筑工程中，人們越來越傾向于裝配式鋼結構建筑的使用。裝配式鋼結構在當下廣受歡迎主要是由于其特殊的設計和施工方式，在具體的施工作業(yè)中，表現出明顯的工業(yè)化特點，符合建筑行業(yè)現代化發(fā)展的要求。隨著技術的日漸進步，在裝配式鋼結構施工中，通過現代化技術軟件的使用，可以在建?；A上進行結構分析和設計優(yōu)化，克服了傳統設計的局限，不僅可以提高設計的總體質量和水平，更可以縮短設計周期。結構內力分析和尺寸設計是裝配式鋼結構設計中的關鍵環(huán)節(jié)，施工人員需通過專業(yè)建模軟件和結構軟件的使用來實現，并且可以很好地進行設計細節(jié)優(yōu)化。這些專業(yè)模型具備可視化和協調性優(yōu)勢，對結構設計起到了重要的輔助作用[1]。從裝配式鋼結構的安裝來看，因為總體的結構相對簡單，再加上構件生產的便捷性，結構中所涉及的鋼構件和預制墻板，均可以實現現場組裝，設計和安裝環(huán)節(jié)有效結合起來，現場的一切施工作業(yè)可有序開展。

3 裝配式鋼結構設計要點分析

3.1 結構標準化設計

結構標準化設計中應嚴格注意以下要點：（1）平面和空間的設計上，利用統一模塊化和標準化接口來完成；（2）剖面設計上，設計人員應結合最終所需要達到的功能要求，綜合全部因素和設計標準，確定主體結構、設備管線、層高和凈高尺寸；（3）在各個構件生產和裝配前提下，綜合主體結構層間變形、密封材料變形能力、施工誤差、溫差變形等各個設計標準和要點，保持構件尺寸、安裝位置的公差協調。

隨著信息技術的廣泛應用，在裝配式鋼結構設計中就融合了信息技術，這種新型的設計理念，要求相關設計人員在設計過程中遵循一體化設計標準。由于裝配式建筑中包含了結構、給水、排水、燃氣和供暖等設計方面，設計人員在總體的設計工作中，應保持不同專業(yè)之間的協調性，使得裝配式鋼結構建筑設計更具完整性和協同性的特點。為保證信息化設計目標的完全實現，整個設計工作要嚴格做好全過程的信息化管理，在條件允許的情況下，工程企業(yè)應建立完善可行的構件生產管理系統和構件生產信息數據庫，設計人員在設計工作中，可以直接從數據庫中調取相應的構件信息來開展規(guī)范化設計[2]。一體化設計下，設計、生產、施工和運維階段的一切工作開展，完全可以實現信息共享，裝配式鋼結構施工建設的全過程中，動態(tài)化追溯、數字化管理更為便捷。

3.2 連接件的設計和承載力的計算

在裝配式鋼結構中，因為涉及不同構件的安裝，在結構施工中要注意連接件的設計。首先，在連接件設計中，為提升總體的結構穩(wěn)定性，最好減少臨時支撐預埋件和固定連接件的預埋吊件設置，在不得不使用的情況下，需遵守標準化設計要求。連接件制作、運輸和安裝中，專業(yè)人員需詳細了解預制件的演算，在精確計算的基礎上進行各個細節(jié)的優(yōu)化。其次，加強預制構件承載力的檢驗，使得這些連接件可以在裝配式鋼結構中發(fā)揮其連接作用，即使在地震作用力下，整體結構依舊可以保持完整性。最后，加強對預制構件裂縫、變形、承載力的計算和檢驗，做好耐久性優(yōu)化。

3.3 裝配式鋼結構接地防雷設計要求

裝配式鋼結構建筑中配備有多種的電氣設備和設施，在高強度的雷電作用下，這些電氣設備設施可能遭遇雷電侵襲，增大電氣設備的使用風險，因此，任何的裝配式鋼結構設計中，都不可忽視防雷接地設計。在開展防雷接地設計的過程中，設計人員應結合裝配式鋼結構所處地區(qū)的氣候特點來開展有針對性的設計[3]。比如，在相應的設計規(guī)范中明確規(guī)定：如果裝配式鋼結構建筑為輕鋼建筑結構，當主鋼構件、次鋼構件和彩鋼圍護體系實現了可靠連接，形成持久電氣通道以后，只需要接地裝置可靠就可將鋼柱直接作為防雷接地中的下引線。整體的設計工作開展時，專業(yè)設計人員應將全部的預埋地腳螺栓與基礎箍筋可靠焊接，達到相應的連接標準。此外，裝配式建筑結構的防雷設計方面，根據部分結構自身的特性，可以在防雷系統中配備防雷接閃器。

3.4 裝配式鋼結構的屋面防水設計要求

裝配式鋼結構的屋面防水設計也極為重要，如果屋面的防水性能不夠，水分向建筑結構中的滲入可能會導致整個結構被破壞。裝配式鋼結構建筑的屋面防水設計要求較高，在設計工作進行時，應遵循相應的設計標準，提升屋面防水等級和性能，避免屋面防水設計不當所引起的屋面漏水和滲水。設計人員應結合裝配式鋼結構的建筑特點、屋面類型，建立高性能的屋面防水系統。在工程實踐中，可適當增大屋面的排水坡度，對相應的因素加以綜合考慮，采用直立鎖縫技術，經由懸浮技術使得屋面可以懸浮于建筑內的指定部位。直立鎖縫技術下所形成的屋面系統的溫度應力相對較好，雖然夏季和冬季的溫度差異相對較大，但直立鎖縫屋面系統依舊可以保持良好的溫度條件。

3.5 裝配式建筑鋼結構防火設計要求

在現階段的各類建筑中，人們對建筑防火等級提出了越來越高的要求。因此，裝配式鋼結構建筑設計中，同樣要加強防火設計。不同使用條件下的裝配式鋼結構建筑，也有著不同的防火等級和防火設計要求，比如，配電站和變電站的防火等級相對較高。裝配式鋼結構防火設計總體上應遵守以下要點：（1）外墻裝飾材料選用巖面夾芯板或者水泥纖維板等材料，因為這些材料的防火性能相對較好；（2）室內裝飾裝修方面，盡可能采用A 級不燃無機涂料或者其他防火性能好的材料；（3）主要受力構件需涂防火涂料、包裹耐火材料。

3.6 建筑平面設計

裝配式鋼結構建筑設計中，應兼顧美觀性、實用性、經濟性和安全性要求。首先，在平面設計中，對于豎向承重構件最后成列布設，且每個部位要對齊，各個構件尺寸應以結構受力情況和特點、預制構件設計要求為基準[4]。其次，在立面和外墻的設計方面，應采取相應的設計優(yōu)化對策，達到立面多樣性、結構美觀性和經濟性的目標。另外，在門窗和節(jié)點的設計方面，需注意每個參數的精度控制，可以選用無門窗副框的安裝方式。最后，細部構造設計應兼顧防滲漏、拼接和接縫等的設計標準。

3.7 結構設計

結構設計中，附屬加強結構和主體結構等均是主要的設計方面。在附屬加強結構設計的過程中，需重點關注連接板、加強板、加強肋的設計，而主體結構設計重點包含了鋼節(jié)點、鋼柱和鋼梁設計?？傮w的結構設計中，需嚴格遵守以下方面的設計要點：（1）整體結構中應遵循規(guī)范化設計標準，盡量減少臨時支撐預埋件和固定連接件的預埋吊件使用；（2）安裝、運輸和制作的各個環(huán)節(jié)，必須要做好對各個預制構件的受力檢驗，保障每個設計細節(jié)都能夠符合結構標準；（3）分析在地震條件下的結構受力情況，計算和檢驗每個構件的承載力是否可以達到結構抗震性、穩(wěn)定性的要求；（4）為提升結構耐久性，設計工作中應加強預制構件裂縫、變形和承載力的計算和檢驗。

以某裝配式鋼結構建筑的結構設計為例，從以下方面對于梁柱節(jié)點進行設計：（1）鋼與梁腹部的連接處理，利用全熔透坡口焊縫方式。當板厚在16 mm 以下時，采用雙面角焊縫，且包含焊縫厚度在5 mm 以上；當板厚超過16 mm 的情況下，利用K 字形坡口對接焊縫。（2）柱與梁翼緣的連接，重點是要保障焊接方式的科學選擇。焊接工序開展時，需在焊縫連接部位進行襯板的布設，形成全熔透坡口焊縫，將弧板設置在翼緣坡口兩側，在梁腹板的上下端構成扇形切角，最后通過圓弧過渡保障端部和鋼梁翼緣的連接處理效果。

3.8 機電設備設計

3.8.1 給排水管道預留預埋

由于裝配式鋼結構建筑的各個構件多為預制構件，在給排水管道設計時，尤其要注重預埋預留處理的效果，結合廚衛(wèi)布設要求，在廚衛(wèi)的預制墻體中開展管道布設。通常情況下，給排水管道的預留和預埋主要包含了預埋管線和預留管道槽。為保障設計的質量，應結合結構特點來選擇恰當的預留預埋方式。具體實踐中應注意以下要點：（1）預留管道槽的絕對位置確定方面，應根據管線型號等來確定，且要準確標注在施工圖紙上；（2）預留管道槽設計時，應給后續(xù)的管道安裝調試留有一定的空間，對于彎頭等特殊位置，應適當加大預留槽的深度；（3）預留管道槽深度必須要與預埋管道的尺寸完全一致。

3.8.2 燃氣管道預留預埋

對于燃氣管道而言，因為其設計不當會引起嚴重的事故，因此，在設計過程中，應加強燃氣管道的預留預埋處理，在入戶管道外墻板的預留中，尤其要注意對預留數量、尺寸的控制，并保障預留位置的正確性。

3.9 管線設計

裝配式鋼結構建筑設計中，因為涉及的管線種類繁多，各類管線存在交叉，因此，為提升建筑結構中的管線設計水平，應進行管線優(yōu)化設計，尤其要注重裝修層和預制構件之間的管線優(yōu)化[5]。主要從以下方面來進行管線的細節(jié)優(yōu)化：（1）小管徑管線避讓大管徑管線，結合裝配式鋼結構建筑的現場情況，首先進行大管徑管線的布設；（2）壓力管線避讓重力管線，當存在壓力管線和重力管線的沖突和碰撞時，首先進行重力管線的布設，在重力管線的布設基本要求都符合設計標準后，再進行壓力管線的布設；（3）冷水管線避讓熱水管線，因為熱水管線的施工中，往往需進行保溫層的處理，因此，其施工的技術標準高且成本也高，在施工作業(yè)進行時，應結合現場情況來進行熱水管道的優(yōu)先布設；（4）保持電纜橋架和流體管道各自的獨立性，如果工程現場的具體情況無法滿足分開布設的要求，應將電纜橋架優(yōu)先布設在流體管道的上方，因為一旦流體管道被破壞以后，可能會出現嚴重的滲漏現象，而流體的滲漏會對電纜產生嚴重的破壞。

4 結語

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，裝配式鋼結構施工工藝和技術取得了一定的發(fā)展，雖然裝配式鋼結構建筑具有多方面的性能優(yōu)勢，但對于設計的要求非常高，涉及的設計內容多，且每個設計環(huán)節(jié)都有嚴格的設計要求。為提升裝配式鋼結構施工質量，設計人員要嚴格遵守相應的設計標準，不斷提高和優(yōu)化設計水平，從而更好地推動我國建筑工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。