装配式钢结构建筑设计与施工的关系 王光槐

装配式钢结构建筑设计与施工的关系王光槐摘要：本人已授权的几个装配式建筑结构体系专利理念介绍和装配式钢结构住宅应用思考。关键词：专利理念；装配式钢结构建筑；结构体系；装配式钢结构住宅装配式钢结构建筑的设计与施工两者关系密不可分，可以说是一体化过程！本人已授权的几个装配式建筑结构体系专利基于以下理念开发：一、装配式建筑的基本精神提升质量（采用新工艺）；—【求好】高效环保的施工；—【求快】省力化（精简资源）；—【求简】二、装配式建筑精髓的体现装配式建筑结构深化设计的本质是一种【工业设计】结构设计（适合制造生产）；生产设计（满足现场施工）；施工设计（组织计划，工期可控）；机电设计（服从建筑特性）；建筑设计（与结构相辅相成）；装配式钢结构建筑的三大趋势车间工业化；数字智能化；模块集成化；三、绿色建筑的装配式方向在全寿命期内（从原材料到生产到建造到使用年限结束），最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。建造成本工期可控。全生命周期环保可回收。装配式钢结构建筑（现阶段目前结构材料主要使用钢，将来建材可以是性能更好的合金，碳纤维等）具有强烈的工业化特色、轻质高强的优势以及干式施工方式，不仅可以大幅度提高工程质量和安全技术标准，实现环保施工，还可以大幅度提高建筑的工作性能和使用品质，缩短建造周期，是最适合工业化的结构体系。装配式钢结构是可循环使用的绿色建筑，和混凝土相比，环保优势体现在建筑设计、施工、建造、拆除及异地重建的全过程。将钢结构应用于装配式建筑中，能够有效实现节能减排、控制污染的新型建筑发展模式，促进我国建筑业走向产业化、信息化、智能化，符合我国建筑行业绿色发展和生态文明建设的长远目标。当然，所谓装配式钢结构建筑，谈的不是装配式钢结构，而是以钢结构为负荷结构的装配式建筑体系。在这儿要强调的是：装配式钢结构建筑是一个完整有机体，他包含和钢结构配套的绿色围护板材、吸音隔热填充物、门窗、新型装饰材料、整体厨卫产品，水、暖、电、气等的有机集成，是对楼宇自动控制、雨水收集、太阳能、地热源、智能化技术的综合运用。在实际施工应用中不可否认的是，市场现状似乎是差别迥异：一方面，装配式钢结构建筑在公共建筑中应用广泛，接受度高；在超高层办公楼、大跨空间结构、工业厂房、机场航站楼等领域，装配式钢结构的应用已经非常广泛，且结构形式首选钢结构已是行业主流。另一方面，装配式钢结构建筑在市场巨大的住宅领域发展相对迟缓。根据国家统计局公开数据显示，2017年我国房屋竣工面积10.15亿平方米，其中住宅竣工面积7.18亿平方米，住宅类占房屋竣工面积已超过七成，建筑业要完成转型，势必要进行住宅建筑革命，且空间巨大。换句话说如果我国建筑业要提高装配率，住宅领域的改革是一个很好的切入点，就装配式建筑而言，钢结构具有先天的优势，效果会更明显。装配式钢结构建筑在住宅领域的应用方兴未艾，分析原因如下：第一，国内的钢结构相关技术标准（包括设计、施工、验收等）并不缺乏，但是对于住宅钢结构，以往的相关技术标准并不完全适用。而针对钢结构住宅的行业标准体系和部品化体系还未建立完整，一方面不利于装配式钢结构建筑在住宅领域的应用，另一方面说明我们可以发挥的空间巨大。装配式钢结构住宅标准体系的建立和完善是装配式建筑技术逐步成熟和系统化的必然结果。建立标准和同步完善一个装配式建筑综合评价系统，为管理人员、设计人员和消费者提供了一个简便易行、规章明确的系统设计指南和评价工具。第二，近些年经验表明，在设计机构，单结构专业工程师主导的模式对装配式钢结构建筑在住宅中的推广较为不利。国外发达国家的钢结构住宅设计注重建筑、结构、设备、销售多专业协同，而国内钢结构住宅的推广建设中建筑师参与程度较低，且设备专业几乎不参与装配式钢结构住宅的推广应用。第三，国内装配式钢结构住宅的产业链不够健全，从机构、人员、设计产品到市场应用产品都要大力充实。国外发达国家钢结构住宅产业链完整，且上下游结合紧密，我国钢结构住宅配套产业滞后于钢结构产业本身的发展，配套的外墙板、楼板、内墙板产品可供选择余地不大，质量和价格都参差不齐。第四，部分消费者对钢结构住宅防腐防火存在认识问题，比较抗拒，认为钢结构住宅使用期间难以进行系统的检查与维护，防腐防火问题似乎成为关键性先天不足问题。这是认识上的误区，它甚至在行业内的部分技术人员中也有流传。事实上，钢结构住宅在室内正常环境腐蚀极其有限，即便初期的涂装年久失效，腐蚀也在可控范围，根本不会影响结构安全。目前由我设计的装配式钢结构住宅，结构龙骨使用高强度耐腐蚀冷弯钢G550，结构龙骨表面处理是双面镀铝锌150克，在正常环境下理论使用年限达90年，实际效果也得到业主认可。美国和日本几十年前建造的钢结构建筑使用至今已经充分说明了这些问题。另外，钢结构的防火问题，也可通过防火板包裹或防火喷涂等方法来处理，技术上并不存在问题，举个例子：某板厂家已经把双面封硅酸钙板内填岩棉的复合轻钢龙骨墙体（墙厚93mm）做防火安全性能检验，国家防火建筑材料质量监督检验中心已出具相应的耐火时间检验报告，可以使用在住宅建筑（图一）。类似的材料及防火措施不是问题，随着材料更新换代，只会越来越好。第五，钢结构住宅的舒适性问题经常受到诟病。这往往是住宅的建筑围护体系以及构造技术等问题造成的。相比国外发达国家，我国钢结构住宅围护体系普遍质量不高，造成外墙裂缝、防渗、隔声、保温等问题，影响消费者的居住体验，导致开发商和消费者主观上更愿意接受混凝土结构住宅。实际上，配合得体的、构造合理的围护体系，钢结构住宅完全可以实现和混凝土剪力墙等同的居住舒适性（图二、图三）。装配式钢结构住宅的建造，是通过集成建筑系统实现整体建筑功能并满足用户需求的过程。应从系统工程的层面去看待，摒弃传统的用钢结构直接替换混凝土结构的做法，以建筑功能为核心、以结构布置为基础、以工业化围护和内装部品为支撑，整体提升钢结构住宅的使用功能和居住品质，综合考虑建筑功能、结构、围护、内装、机电，实现户型、外立面、结构体系、围护系统、管线系统、防火、内装等各方面的协同与集成，最终实现"像造汽车一样造房子〃。装配式钢结构住宅在我国处于发展阶段，还面临较多问题。但从社会综合效益分析以及提高安全生产和文明施工水平、缩短施工周期、减少对高能耗产业依赖、建筑垃圾的处理等潜在价值来看，发展装配式钢结构建筑，是国家和地区社会经济发展到一定水平的必然选择，也是我国住宅产业化发展的必由之路。参考文献：《轻钢（木）骨架住宅结构设计》作者：丁成章.编著.出版社：机械工业出版社出版时间：2006《一种用于装配式建筑的拼梁结构体系》发明人：王光槐.专