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浅述如何实现装配式钢结构住宅设计及施工一体化

浅述如何实现装配式钢结构住宅设计及施工一体化

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装配式建筑存在很多问题如综合造价高;围护结构外墙开裂、渗漏;住宅室内露梁、露柱影响使用功能;钢结构耐火等级低,结构需与水、暖、电、智能、通风等专业配合。


发展装配式建筑的必要性:环境的要求、劳动力成本的上升,传统建造模式已不能完全满足现代建筑建设需求。各类国家标准的出台为装配式建筑的推广提供了保障。各省市优惠政策的出台为装配式建筑发展带来机遇。


1   国家政策及参考标准规范


1.1   国家政策


装配式全装修建筑符合产业政策,为解决装配式建筑系列问题提供可能,根据相关部门发布的《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,应做到以下几点:健全标准规范体系、创新装配式建筑设计、优化部位部件生产、提升装配施工水平、推进建筑全装修、推广绿色建材、推行工程总承包、确保工程质量安全。


1.2   标准规范


GB/T51129-2017《装配式建筑评价标准》(2018年2月1日实施),装配式建筑等级评价中,体现了较高的装配化程度。


(1)装配式建筑应同时满足下列要求(装配式建筑的认定标准——第3.0.3条):1)主体结构部分的评价分值不低于20分;2)围护墙和内隔墙的评价分值不低于10分;3)采用全装修;4) 装配率不低于50%。


(2)装配式建筑评价等级应划分为A级、AA级、AAA级,并应符合下列规定:1)装配率为60%~75%时,评价为A级装配式建筑;2) 装配率为76%~90%时,评价为AA级装配式建筑;3) 装配率为91%及以上时,评价为AAA级装配式建筑。装配式建筑评分见表1。


表1  装配式建筑评分计算表

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注:表中带“*”项的分值采用“内插法”计算,计算结果取小数点后1位


2   装配式钢结构住宅整体解决方案展示


2.1   主体结构


主体结构采用扁钢管混凝土柱+支撑体系,该体系支撑全部布置在建筑内部,从外表上看钢结构建筑与普通建筑无二,扁柱与支撑布置在墙内,不影响建筑使用功能,并且柱间跨度较小,主框架梁截面高度较小,空间布局更灵活。结构根据JG J99-2015《高层民用建筑钢结构技术规程》、GB 50936-2014《钢管混凝土结构技术规范》进行设计,适用高度:6度220 m、7度220(200) m、8度180(150)m、9度120 m。具体形式及优点和斜支撑结构布置见表2和图1。


表2  具体形式及优点

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(a)(b)

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(c)

图1  斜支撑结构布置示意

(a)示意1;(b)示意2;(c)示意3


2.2   防火构造


钢构件选用厚涂型防火防腐涂料,外包防火石膏板,其各项性能均达到或超过GB14907——2002标准。


2.3   楼板体系


DW-TDD(I型)桁架板由模板、钢筋桁架、扣件组成,用扣件将钢筋桁架和模板连接在一起,利用钢筋桁架提供楼承板的竖向刚度,减少现场的临时支模与钢筋绑扎量;模板拆卸后可重复利用,并且在板底刮腻子后的效果与现浇钢筋混凝土楼板相同。

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图2  DW-TDD桁架板示意


2.4   PC混凝土楼梯


PC混凝土楼梯能体现出工厂化预制的便捷、高效、优质、节约的特点,提高了生产效果,降低了工程成本。


2.5   内外ALC板墙


ALC墙板(蒸压加气混凝土板)主要原料是水泥、石灰、粉煤灰等,是通过高压蒸汽养护而成的多气孔混凝土成型板材。ALC墙板具有如下优点:(1)内隔墙厚度90mm,比钢筋混凝土户内净使用面积增加3%~5%,管线已提前预埋,避免后期开槽;(2)在工厂内分条块加工完毕,可在现场直接外挂在钢结构外侧,减少现场湿作业;(3)保温性能良好,无需加装保温层;(4)耐火性好,耐火极限为4h;(5)承载能力和抗震性能优越。


板材表面防水构造:迎水面错缝处理;表缝打胶密闭+下口缝内无机材料(专用砂浆)塞实;表缝打胶密闭+上口缝内柔性材料(耐火岩棉)塞实,板材与楼面交接部位防水处理。


2.6   装配式内装修


(1)基础地面系统。

1)架空构造:架空地面高度100mm,与常规地面高度相同。架空层下可以敷设管线。

2)干式工法:取消垫层,无抹灰。

3)面层材料:面层材料可自由选择采用地毯、硅酸钙板、木地板、PVC地板等。

4)现场快装:地板可以快速拼装,方便拆卸,利于维修。


(2)集成墙面系统。

内隔墙采用轻钢龙骨,骨架内填充岩棉,隔墙骨架内可布设各类管线,实现管线分离,表面为一体化带饰面的硅酸钙涂装板,操作简单快捷。


(3)集成吊顶系统。

集成化吊顶安装方式,可用于多种室内顶面安装材料,实现顶面材料与设备系统集成设计。房间内顶棚如无特殊设备不进行吊顶,采用原顶乳胶漆施工。该系统免除了涂刷工序,实现快速安装;方便后期维修。


(4) 集成卫生间系统。

1)地面防水:采用柔性防水底盘整体安装,保证密封不外流,通过专用快排地漏将水排出。

2)墙面防水:墙板留缝打胶或密拼嵌入止水条。

3)墙面安装柔性防潮隔膜材料,同时将冷凝水引流至地面,防止潮气渗漏造成墙体空腔。可根据浴室尺寸量身定制防水材质柜体,匹配胶衣台面及台盆。

4)坐便器:可对同层排水的后排水坐便进行定制匹配。


2.7   智能家居系统


智能家居采用智能照明设计、智能开关控制、智能安保系统、智能门锁、系统互联互通等先进技术,实现小区整体智能交互空间,即使远在千里之外,也可随意调配家中设备。


(1)卧室。


提供一键开启“入睡”“电视”“起夜”“阅读”等多种卧室场景。可实现人工智能机器人、窗帘控制、二氧化碳检测、温度控制、电水地暖控制、中央空调控制、LoTV(物联网电视)、背景音乐播放、移动终端控制等远程控制功能,为卧室营造安全、舒适、节能的氛围。


(2)客厅。


“会客”“聚会”“电视”“影院”……生活场景自动调节。可实现人工智能机器人、环境检测、新风系统、窗帘控制、智能摄像机、声光报警器、播放背景音乐、家庭影院等功能,达到远程监测控制,营造安全舒适的效果。


(3)入户(安防)。


具有密码指纹锁、智能猫眼、智能摄像机等功能,达到入户安全的目的。


(4)卫浴室。


具有智能魔镜、智能洗衣机、紧急按钮、智能插座等功能,实现定时预约,水温控制、恒温设定、远程报警等控制功能。


(5)厨房。


可实现照明控制、水浸检测、背景音乐、安防监控、智能抽油烟机、智能冰箱等智能化功能,提供最佳照明效果,达到安全愉悦的厨房环境。


(6)书房。


一键开启“阅读”模式,免打扰,安静享受阅读时刻。具有环境检测、温度控制、背景音乐、光照监测、安防监控等功能,让孩子能安心享受学习。


(7)门窗。


设置红外入侵探测器、门窗磁、推窗器、窗帘电动机、智能晾衣架等智能化功能,实现远程监测控制,达到安全便捷的目的。


装配化智能家居采用分离及无线技术,实现建筑功能空间的设备设施全部安装完成,达到建筑使用功能和性能的基本要求。


2.8   钢结构住宅在“绿色”方面的体现


与传统结构相比,建筑物使用钢结构可以减少35%的二氧化碳排放。主结构可100%回收利用,减少建筑垃圾对环境的破坏。减少施工现场湿作业和粉尘、噪声污染,节约资源,创造良好的施工环境。


2.9   工业化生产


装配化施工显著提高质量:钢结构住宅可进行统一标准生产、现场整体装配,以此实现建筑精度由厘米到毫米的转变,实现建筑从工地“建造”到工厂“制造”的转变,同时也减少现场施工的不可控因素,减少质量缺陷的产生,提高住宅质量和建设效率。


2.10   BIM技术在装配式建筑设计中的价值


(1) 设计流程与模式,实现项目一体化协调设计。土建与机电设计;预制构件设计;室内装修设计;部品深化设计;施工安装模拟设计。


(2) 设计精度的标准,达到毫米计量,提升设计完成度。


(3) 设计方式,实现设计全过程三维构图。通过可视化技术,直接观察构建、钢筋、管线间是否存在碰撞,提高设计精准度和效率,并可通过可视化技术提出有效解决方案。


3   建筑真正回归“以人为本”


目前,健康建筑还处于起步阶段,存在各方面的不同理解,如果说智能建筑是“建筑+技术”,那么绿色建筑就是“建筑+技术+环境”,而健康建筑就是“建筑+技术+环境+人”。健康建筑是建筑真正回归“以人为本”的一次飞跃,而“人”的复杂性必将影响着健康建筑的未来发展之路。


4   总结


装配式建筑整体发展态势已形成,从住宅解决方案向公共建筑、工业建筑等领域拓展,逐步发展成装配式建筑系统集成供应商。各地应尽快出台推进装配式建筑实施的相关政策,编制适应本地区的地方标准,如某些省市编制的《装配式钢结构建筑技术规程》《装配式全装修技术规范》,以便为装配式钢结构发展提供更广阔的发展空间。


摘自《建筑工人》2022年1月,王玉龙


(责任编辑:何雯丽)



延伸阅读:

钢结构工程要注意的五个重要质量控制点 2022年建筑钢结构行业十件大事 大跨度钢结构转换桁架施工关键技术研究

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[责任编辑:Susan]

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