浅述如何实现装配式钢结构住宅设计及施工一体化

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。

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

（a） （b）

（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。

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。