裝配式鋼結構建筑設計與施工的關系 王光槐

裝配式鋼結構建筑設計與施工的關系王光槐摘要：本人已授權的幾個裝配式建筑結構體系專利理念介紹和裝配式鋼結構住宅應用思考。關鍵詞：專利理念；裝配式鋼結構建筑；結構體系；裝配式鋼結構住宅裝配式鋼結構建筑的設計與施工兩者關系密不可分，可以說是一體化過程！本人已授權的幾個裝配式建筑結構體系專利基于以下理念開發(fā)：一、裝配式建筑的基本精神提升質量（采用新工藝）；—【求好】高效環(huán)保的施工；—【求快】省力化（精簡資源）；—【求簡】二、裝配式建筑精髓的體現裝配式建筑結構深化設計的本質是一種【工業(yè)設計】結構設計（適合制造生產）；生產設計（滿足現場施工）；施工設計（組織計劃，工期可控）；機電設計（服從建筑特性）；建筑設計（與結構相輔相成）；裝配式鋼結構建筑的三大趨勢車間工業(yè)化；數字智能化；模塊集成化；三、綠色建筑的裝配式方向在全壽命期內（從原材料到生產到建造到使用年限結束），最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。建造成本工期可控。全生命周期環(huán)?？苫厥?。裝配式鋼結構建筑（現階段目前結構材料主要使用鋼，將來建材可以是性能更好的合金，碳纖維等）具有強烈的工業(yè)化特色、輕質高強的優(yōu)勢以及干式施工方式，不僅可以大幅度提高工程質量和安全技術標準，實現環(huán)保施工，還可以大幅度提高建筑的工作性能和使用品質，縮短建造周期，是最適合工業(yè)化的結構體系。裝配式鋼結構是可循環(huán)使用的綠色建筑，和混凝土相比，環(huán)保優(yōu)勢體現在建筑設計、施工、建造、拆除及異地重建的全過程。將鋼結構應用于裝配式建筑中，能夠有效實現節(jié)能減排、控制污染的新型建筑發(fā)展模式，促進我國建筑業(yè)走向產業(yè)化、信息化、智能化，符合我國建筑行業(yè)綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設的長遠目標。當然，所謂裝配式鋼結構建筑，談的不是裝配式鋼結構，而是以鋼結構為負荷結構的裝配式建筑體系。在這兒要強調的是：裝配式鋼結構建筑是一個完整有機體，他包含和鋼結構配套的綠色圍護板材、吸音隔熱填充物、門窗、新型裝飾材料、整體廚衛(wèi)產品，水、暖、電、氣等的有機集成，是對樓宇自動控制、雨水收集、太陽能、地熱源、智能化技術的綜合運用。在實際施工應用中不可否認的是，市場現狀似乎是差別迥異：一方面，裝配式鋼結構建筑在公共建筑中應用廣泛，接受度高；在超高層辦公樓、大跨空間結構、工業(yè)廠房、機場航站樓等領域，裝配式鋼結構的應用已經非常廣泛，且結構形式首選鋼結構已是行業(yè)主流。另一方面，裝配式鋼結構建筑在市場巨大的住宅領域發(fā)展相對遲緩。根據國家統計局公開數據顯示，2017年我國房屋竣工面積10.15億平方米，其中住宅竣工面積7.18億平方米，住宅類占房屋竣工面積已超過七成，建筑業(yè)要完成轉型，勢必要進行住宅建筑革命，且空間巨大。換句話說如果我國建筑業(yè)要提高裝配率，住宅領域的改革是一個很好的切入點，就裝配式建筑而言，鋼結構具有先天的優(yōu)勢，效果會更明顯。裝配式鋼結構建筑在住宅領域的應用方興未艾，分析原因如下：第一，國內的鋼結構相關技術標準（包括設計、施工、驗收等）并不缺乏，但是對于住宅鋼結構，以往的相關技術標準并不完全適用。而針對鋼結構住宅的行業(yè)標準體系和部品化體系還未建立完整，一方面不利于裝配式鋼結構建筑在住宅領域的應用，另一方面說明我們可以發(fā)揮的空間巨大。裝配式鋼結構住宅標準體系的建立和完善是裝配式建筑技術逐步成熟和系統化的必然結果。建立標準和同步完善一個裝配式建筑綜合評價系統，為管理人員、設計人員和消費者提供了一個簡便易行、規(guī)章明確的系統設計指南和評價工具。第二，近些年經驗表明，在設計機構，單結構專業(yè)工程師主導的模式對裝配式鋼結構建筑在住宅中的推廣較為不利。國外發(fā)達國家的鋼結構住宅設計注重建筑、結構、設備、銷售多專業(yè)協同，而國內鋼結構住宅的推廣建設中建筑師參與程度較低，且設備專業(yè)幾乎不參與裝配式鋼結構住宅的推廣應用。第三，國內裝配式鋼結構住宅的產業(yè)鏈不夠健全，從機構、人員、設計產品到市場應用產品都要大力充實。國外發(fā)達國家鋼結構住宅產業(yè)鏈完整，且上下游結合緊密，我國鋼結構住宅配套產業(yè)滯后于鋼結構產業(yè)本身的發(fā)展，配套的外墻板、樓板、內墻板產品可供選擇余地不大，質量和價格都參差不齊。第四，部分消費者對鋼結構住宅防腐防火存在認識問題，比較抗拒，認為鋼結構住宅使用期間難以進行系統的檢查與維護，防腐防火問題似乎成為關鍵性先天不足問題。這是認識上的誤區(qū)，它甚至在行業(yè)內的部分技術人員中也有流傳。事實上，鋼結構住宅在室內正常環(huán)境腐蝕極其有限，即便初期的涂裝年久失效，腐蝕也在可控范圍，根本不會影響結構安全。目前由我設計的裝配式鋼結構住宅，結構龍骨使用高強度耐腐蝕冷彎鋼G550，結構龍骨表面處理是雙面鍍鋁鋅150克，在正常環(huán)境下理論使用年限達90年，實際效果也得到業(yè)主認可。美國和日本幾十年前建造的鋼結構建筑使用至今已經充分說明了這些問題。另外，鋼結構的防火問題，也可通過防火板包裹或防火噴涂等方法來處理，技術上并不存在問題，舉個例子：某板廠家已經把雙面封硅酸鈣板內填巖棉的復合輕鋼龍骨墻體（墻厚93mm）做防火安全性能檢驗，國家防火建筑材料質量監(jiān)督檢驗中心已出具相應的耐火時間檢驗報告，可以使用在住宅建筑（圖一）。類似的材料及防火措施不是問題，隨著材料更新換代，只會越來越好。第五，鋼結構住宅的舒適性問題經常受到詬病。這往往是住宅的建筑圍護體系以及構造技術等問題造成的。相比國外發(fā)達國家，我國鋼結構住宅圍護體系普遍質量不高，造成外墻裂縫、防滲、隔聲、保溫等問題，影響消費者的居住體驗，導致開發(fā)商和消費者主觀上更愿意接受混凝土結構住宅。實際上，配合得體的、構造合理的圍護體系，鋼結構住宅完全可以實現和混凝土剪力墻等同的居住舒適性（圖二、圖三）。裝配式鋼結構住宅的建造，是通過集成建筑系統實現整體建筑功能并滿足用戶需求的過程。應從系統工程的層面去看待，摒棄傳統的用鋼結構直接替換混凝土結構的做法，以建筑功能為核心、以結構布置為基礎、以工業(yè)化圍護和內裝部品為支撐，整體提升鋼結構住宅的使用功能和居住品質，綜合考慮建筑功能、結構、圍護、內裝、機電，實現戶型、外立面、結構體系、圍護系統、管線系統、防火、內裝等各方面的協同與集成，最終實現"像造汽車一樣造房子〃。裝配式鋼結構住宅在我國處于發(fā)展階段，還面臨較多問題。但從社會綜合效益分析以及提高安全生產和文明施工水平、縮短施工周期、減少對高能耗產業(yè)依賴、建筑垃圾的處理等潛在價值來看，發(fā)展裝配式鋼結構建筑，是國家和地區(qū)社會經濟發(fā)展到一定水平的必然選擇，也是我國住宅產業(yè)化發(fā)展的必由之路。參考文獻：《輕鋼（木）骨架住宅結構設計》作者：丁成章.編著.出版社：機械工業(yè)出版社出版時間：2006《一種用于裝配式建筑的拼梁結構體系》發(fā)明人：王光槐.專