裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系 王光槐

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系王光槐摘要：本人已授權(quán)的幾個(gè)裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系專利理念介紹和裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用思考。關(guān)鍵詞：專利理念；裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑；結(jié)構(gòu)體系；裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)與施工兩者關(guān)系密不可分，可以說(shuō)是一體化過(guò)程！本人已授權(quán)的幾個(gè)裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系專利基于以下理念開(kāi)發(fā)：一、裝配式建筑的基本精神提升質(zhì)量（采用新工藝）；—【求好】高效環(huán)保的施工；—【求快】省力化（精簡(jiǎn)資源）；—【求簡(jiǎn)】二、裝配式建筑精髓的體現(xiàn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是一種【工業(yè)設(shè)計(jì)】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（適合制造生產(chǎn)）；生產(chǎn)設(shè)計(jì)（滿足現(xiàn)場(chǎng)施工）；施工設(shè)計(jì)（組織計(jì)劃，工期可控）；機(jī)電設(shè)計(jì)（服從建筑特性）；建筑設(shè)計(jì)（與結(jié)構(gòu)相輔相成）；裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的三大趨勢(shì)車(chē)間工業(yè)化；數(shù)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(nèi)（從原材料到生產(chǎn)到建造到使用年限結(jié)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(hù)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(jié)構(gòu)建筑（現(xiàn)階段目前結(jié)構(gòu)材料主要使用鋼，將來(lái)建材可以是性能更好的合金，碳纖維等）具有強(qiáng)烈的工業(yè)化特色、輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)以及干式施工方式，不僅可以大幅度提高工程質(zhì)量和安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)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(zhì)，縮短建造周期，是最適合工業(yè)化的結(jié)構(gòu)體系。裝配式鋼結(jié)構(gòu)是可循環(huán)使用的綠色建筑，和混凝土相比，環(huán)保優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)、施工、建造、拆除及異地重建的全過(guò)程。將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于裝配式建筑中，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、控制污染的新型建筑發(fā)展模式，促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)走向產(chǎn)業(yè)化、信息化、智能化，符合我國(guó)建筑行業(yè)綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。當(dāng)然，所謂裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，談的不是裝配式鋼結(jié)構(gòu)，而是以鋼結(jié)構(gòu)為負(fù)荷結(jié)構(gòu)的裝配式建筑體系。在這兒要強(qiáng)調(diào)的是：裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是一個(gè)完整有機(jī)體，他包含和鋼結(jié)構(gòu)配套的綠色圍護(hù)板材、吸音隔熱填充物、門(mén)窗、新型裝飾材料、整體廚衛(wèi)產(chǎn)品，水、暖、電、氣等的有機(jī)集成，是對(duì)樓宇自動(dòng)控制、雨水收集、太陽(yáng)能、地?zé)嵩?、智能化技術(shù)的綜合運(yùn)用。在實(shí)際施工應(yīng)用中不可否認(rèn)的是，市場(chǎng)現(xiàn)狀似乎是差別迥異：一方面，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在公共建筑中應(yīng)用廣泛，接受度高；在超高層辦公樓、大跨空間結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房、機(jī)場(chǎng)航站樓等領(lǐng)域，裝配式鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，且結(jié)構(gòu)形式首選鋼結(jié)構(gòu)已是行業(yè)主流。另一方面，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在市場(chǎng)巨大的住宅領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)遲緩。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，2017年我國(guó)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(guò)七成，建筑業(yè)要完成轉(zhuǎn)型，勢(shì)必要進(jìn)行住宅建筑革命，且空間巨大。換句話說(shuō)如果我國(guó)建筑業(yè)要提高裝配率，住宅領(lǐng)域的改革是一個(gè)很好的切入點(diǎn)，就裝配式建筑而言，鋼結(jié)構(gòu)具有先天的優(yōu)勢(shì)，效果會(huì)更明顯。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在住宅領(lǐng)域的應(yīng)用方興未艾，分析原因如下：第一，國(guó)內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（包括設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等）并不缺乏，但是對(duì)于住宅鋼結(jié)構(gòu)，以往的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并不完全適用。而針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)建筑在住宅領(lǐng)域的應(yīng)用，另一方面說(shuō)明我們可以發(fā)揮的空間巨大。裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅標(biāo)準(zhǔn)體系的建立和完善是裝配式建筑技術(shù)逐步成熟和系統(tǒng)化的必然結(jié)果。建立標(biāo)準(zhǔn)和同步完善一個(gè)裝配式建筑綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，為管理人員、設(shè)計(jì)人員和消費(fèi)者提供了一個(gè)簡(jiǎn)便易行、規(guī)章明確的系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南和評(píng)價(jià)工具。第二，近些年經(jīng)驗(yàn)表明，在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，單結(jié)構(gòu)專業(yè)工程師主導(dǎo)的模式對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在住宅中的推廣較為不利。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)注重建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、銷(xiāo)售多專業(yè)協(xié)同，而國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣建設(shè)中建筑師參與程度較低，且設(shè)備專業(yè)幾乎不參與裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣應(yīng)用。第三，國(guó)內(nèi)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)業(yè)鏈不夠健全，從機(jī)構(gòu)、人員、設(shè)計(jì)產(chǎn)品到市場(chǎng)應(yīng)用產(chǎn)品都要大力充實(shí)。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)鏈完整，且上下游結(jié)合緊密，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅配套產(chǎn)業(yè)滯后于鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)本身的發(fā)展，配套的外墻板、樓板、內(nèi)墻板產(chǎn)品可供選擇余地不大，質(zhì)量和價(jià)格都參差不齊。第四，部分消費(fèi)者對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅防腐防火存在認(rèn)識(shí)問(wèn)題，比較抗拒，認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)住宅使用期間難以進(jìn)行系統(tǒng)的檢查與維護(hù)，防腐防火問(wèn)題似乎成為關(guān)鍵性先天不足問(wèn)題。這是認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，它甚至在行業(yè)內(nèi)的部分技術(shù)人員中也有流傳。事實(shí)上，鋼結(jié)構(gòu)住宅在室內(nèi)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(huì)影響結(jié)構(gòu)安全。目前由我設(shè)計(jì)的裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，結(jié)構(gòu)龍骨使用高強(qiáng)度耐腐蝕冷彎鋼G550，結(jié)構(gòu)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(dá)90年，實(shí)際效果也得到業(yè)主認(rèn)可。美國(guó)和日本幾十年前建造的鋼結(jié)構(gòu)建筑使用至今已經(jīng)充分說(shuō)明了這些問(wèn)題。另外，鋼結(jié)構(gòu)的防火問(wèn)題，也可通過(guò)防火板包裹或防火噴涂等方法來(lái)處理，技術(shù)上并不存在問(wèn)題，舉個(gè)例子：某板廠家已經(jīng)把雙面封硅酸鈣板內(nèi)填巖棉的復(fù)合輕鋼龍骨墻體（墻厚93mm）做防火安全性能檢驗(yàn)，國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心已出具相應(yīng)的耐火時(shí)間檢驗(yàn)報(bào)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(wèn)題，隨著材料更新?lián)Q代，只會(huì)越來(lái)越好。第五，鋼結(jié)構(gòu)住宅的舒適性問(wèn)題經(jīng)常受到詬病。這往往是住宅的建筑圍護(hù)體系以及構(gòu)造技術(shù)等問(wèn)題造成的。相比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅圍護(hù)體系普遍質(zhì)量不高，造成外墻裂縫、防滲、隔聲、保溫等問(wèn)題，影響消費(fèi)者的居住體驗(yàn)，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)商和消費(fèi)者主觀上更愿意接受混凝土結(jié)構(gòu)住宅。實(shí)際上，配合得體的、構(gòu)造合理的圍護(hù)體系，鋼結(jié)構(gòu)住宅完全可以實(shí)現(xiàn)和混凝土剪力墻等同的居住舒適性（圖二、圖三）。裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的建造，是通過(guò)集成建筑系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體建筑功能并滿足用戶需求的過(guò)程。應(yīng)從系統(tǒng)工程的層面去看待，摒棄傳統(tǒng)的用鋼結(jié)構(gòu)直接替換混凝土結(jié)構(gòu)的做法，以建筑功能為核心、以結(jié)構(gòu)布置為基礎(chǔ)、以工業(yè)化圍護(hù)和內(nèi)裝部品為支撐，整體提升鋼結(jié)構(gòu)住宅的使用功能和居住品質(zhì)，綜合考慮建筑功能、結(jié)構(gòu)、圍護(hù)、內(nèi)裝、機(jī)電，實(shí)現(xiàn)戶型、外立面、結(jié)構(gòu)體系、圍護(hù)系統(tǒng)、管線系統(tǒng)、防火、內(nèi)裝等各方面的協(xié)同與集成，最終實(shí)現(xiàn)"像造汽車(chē)一樣造房子〃。裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)處于發(fā)展階段，還面臨較多問(wèn)題。但從社會(huì)綜合效益分析以及提高安全生產(chǎn)和文明施工水平、縮短施工周期、減少對(duì)高能耗產(chǎn)業(yè)依賴、建筑垃圾的處理等潛在價(jià)值來(lái)看，發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，是國(guó)家和地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定水平的必然選擇，也是我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必由之路。參考文獻(xiàn)：《輕鋼（木）骨架住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》作者：丁成章.編著.出版社：機(jī)械工業(yè)出版社出版時(shí)間：2006《一種用于裝配式建筑的拼梁結(jié)構(gòu)體系》發(fā)明人：王光槐.專