多层装配式钢结构住宅设计研究

多层装配式钢结构住宅设计研究

常 威，陈 涛

（唐山学院土木工程学院，河北 唐山 063000）

摘 要：文章主要探讨了多层装配式钢结构住宅的发展与特点，总结适用于多层装配式钢结构住宅的建筑设计原则，为当前大力发展工业化住宅提供建筑设计的参考和依据。关键词：多层住宅；装配式；钢结构；建筑设计中图分类号：TU391 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2019）08-0071-01

自2016年国家供给侧结构性改革以来，装配式建筑和钢结构建筑产业政策密集出台，装配式钢结构产业迎来发展前所未有的发展机遇，装配式建筑特别是装配式住宅将成为新时期我国建筑节能与绿色建筑发展规划的重要方向。目前，多层装配式钢结构住宅以其适应性和经济性，成为应用较为广泛的装配式住宅种类。探索适宜的多层装配式钢结构住宅的建筑设计原则，具有重要的实践意义。

1 装配式钢结构住宅的发展历程钢结构装配式住宅可视为工业化住宅的一项重要类别。文章讨论的主要指钢框架支撑结构的多层钢结构住宅，钢梁钢柱系统具有较好的空间灵活性，适用于多层 装配式钢结构住宅体系。

国外装配式钢结构住宅发展较早，以其显著的优点在住宅建筑中占据了相当大的比例，并且已经形成了完整配套的住宅产业化体系。发展至今较为成熟的装配式建筑体系包括意大利 BSAIS 工业化建筑体系，瑞典工业化建筑体系，美国的LSFB轻型钢框架建筑体系，日本给水住宅株式会社的Sekisui和Toyotahomes住宅体系等，美国的KaiserBoltedBracket和ConXtechConX体系。国外的装配式住宅发展历经时间长，设计体系较为完善，施工技术与配套设备发展较为成熟，应用推广十分广泛。

我国钢结构住宅发展起步较晚，取得了显著的进展，初步实现了从单一结构形式向专用建筑体系发展，呈现体系化、系统化的特点。但是我国的装配式多层钢结构住宅还存在很多问题，例如户型设计单一、户型模块不合理、立面风格单调、适应性欠缺等问题。这些问题的存在直接影响了钢结构住宅在我国的推广。

2 多层装配式住宅的设计原则

多层装配式钢结构住宅的设计同传统住宅项目的设计有很大不同。传统住宅项目在方案设计阶段一般仅涉及小区规划设计、建筑单体设计等阶段，而装配式住宅项目构件工厂生产、现场装配的要求及内装装配化的要求必须将设计向全过程延伸。笔者依据前期研究总结的适用于多层装配式住宅的主要设计原则如下。

2.1 遵循结构体系

装配式钢结构住宅按照构成来说可以分为结构系统、外围护系统、内装系统、模块化部品系统四个系统。而它的结构系统又可分为梁柱体系、楼板体系、楼梯体系。梁柱体系又可分为矩形钢管混凝土柱-H型钢梁-组装配式节点体系、方钢管混凝土组合异性柱结构、钢管混凝土结构、高频焊接矩形钢管柱-H型钢梁体系；楼板体系分为半现浇类和全预制类；楼梯体系又可分为预制装配式混凝土楼梯、钢楼梯、钢楼梯+预制踏步三大类；外围护系统可以分为预制墙板类、现场组装骨架类、建筑幕墙类；内装系统可分为条板类和立筋类。特别是设备管线系统，在装配式钢结构住宅中，通常也采用装配式装修的建造方式。例如卫生间的模块技术。在设计时应考虑到结构体系各系统之间的组装，以及对建筑设计的影响。2.2 模数化设计

模数化设计已经成功应用于传统建筑的多个领域，例如轴线、柱网、开间进深、门窗构件等。对装配式钢结构住宅来说，模数的设计要求更严格、更全面、更深入。这是装配式钢结构建筑的结构特点和建筑产业化的共同要求。在设计时应充分考虑到构件的生产尺寸模数的统一，框架结构和其他建筑材料之间安装的适配性，以及施工工艺对模数的影响。

2.3 适宜的户型设计

对住宅设计而言，常规的户型设计无法满足装配式钢结构住宅对模数化以及生产施工的要求，在进行户型设计时，要特别注重研发新型的适宜的户型。目前我国的钢结构装配式住宅，已经由单层、低层住宅，发展到多层住宅的广泛推广，笔者这里着重讨论适宜的多层住宅的户型设计。

由于装配式钢结构住宅的结构支撑体系与维护系统是相互独立的，因此相比传统住宅，装配式钢结构住宅有较高的建筑空间的自由度和可变性，围护墙体和隔墙的模数、位置等都可以进行较为灵活的设置。此外，多层钢结构住宅与高层钢结构住宅有较大的结构差异，尤其在交通核心筒方面，户型设计也产生了明显的差异。依据案例分析和调研，

笔者总结的户型设计原则如下。

（1）模数规整性：户型设计时，各部分尺寸应以某个确定的模数为基准尺寸进行设计，例如选择300mm或600mm两个体系。在所选择的模数体系的控制下，户型中卧室、客厅、厨房、卫生间等房间的开间、进深尺寸要严格符合模数要求，同时不同户型的组合也应考虑到整体平面模数体系要求。

（2）组装灵活性：为了满足不同家庭的需求，以及不同时间内家庭对居住空间的需求，充分发挥装配式住宅的优势，在进行户型设计时，应充分考虑住宅的组装灵活性。初次购买用户，或用户早期的使用需求，随着家庭组成的变化，例如由新婚家庭，到一孩、二孩家庭，再到三代同居家庭模式，对户型的自由组合度有较高的要求。临时构件拆装方便，隔墙和小型预制构件的组装拆卸，以及部分围护构件或者楼梯的调整。这样可以延长户型的生命周期，增强户型的适用性与实用性。

（3）提高空间利用率：传统住宅因结构等原因，往往出现空间利用率低等问题。多层装配式钢结构住宅，应利用自身结构、构造的优势，增加空间的利用率。例如对多层装配式钢结构住宅因设备、结构支撑构件而产生的“副空间”进行合理利用，或对走道、储藏室等空间进行改造利用等。3 结束语

多层装配式钢结构多层的设计是近年来逐渐得到关注的研究问题。尝试将建筑设计逐渐向建筑业全过程渗透，有利于提高装配式住宅产品品质，改进前期设计与后期建造施工的衔接，提升住宅的绿色节能效益，增强装配式住宅的适应性与实用性。笔者通过对多层装配式钢结构住宅设计原则的概括，希望为当下的建筑产业化设计提供参考。参考文献：

[1]蔡玉春.钢结构住宅产业化的现状与进展[J].钢结构,2005(1):79-83.

[2]邹晶.我国钢结构住宅体系适用性分析[D].上海:同济大学,2008.

[3]李英攀.我国钢结构住宅建筑及其产业化研究[D].武汉:武汉理工大学,2003.

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