多层装配式钢结构住宅设计研究

李大强

【摘要】装配式钢结构建筑形式集合了诸多优点，在生产、运输、施工、安装等方面效益明显，而且提高了建筑的空间利用率和自由灵活度，因此具有广泛的发展前景。本文将针对多层装配式钢结构住宅设计进行研究，尝试提出几点思考建议，希望能够起到积极的促进作用，不断提升住宅建筑设计水平，推动建筑行业的转型升级发展，为人们提供更好的居住条件。

【关键词】多层建筑;装配式;钢结构;住宅设计;研究探讨

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.044

1、多层装配式钢结构住宅发展优势

1.1与传统结构住宅相比

与以墙体承重为主的传统结构住宅相比，多层装配式钢结构住宅具备显著的技术特点和属性，充分发挥了钢材的优越性能，体现出明显的应用优势。梁柱跨度大，平面布局灵活，而且自重轻、截面小，提升了空间的有效利用率，具备良好的抗震性能，能够降低不良地质条件的影响。另外，装配式施工提升了工业化水平和工作效率，降低了劳动强度和能源消耗，有利于实现良好的经济效益、社会效益、环境效益。

1.2与高层装配式钢结构住宅相比

与高层装配式钢结构住宅相比，多层建筑仍然具备明显的优势。随着层数和高度的增加，建筑的横向抗剪方面需要针对性加强，在内外框架设置一些加固结构，这会限制外立面的窗户设置，而且梁柱截面也要大幅增加，以提供更强支撑力，从而导致空间有效利用率下降。而多层装配式钢结构住宅则可以摆脱这些困扰，在内部空间和外部设计上都有较大的自由度，能够尽可能满足现代人们的多样化需求[1]。

2、多层装配式钢结构住宅设计策略

根据装配式钢结构住宅构成，可以大致分为结构系统、围护系统、内装系统、设备与管线系统，不同系统涉及到不同专业和行业，需要设计人员统筹规划，下面针对几个关键环节进行分析研究。

2.1樹立模数化设计理念

模数在建筑领域比较常见，是在美学理论基础上形成的尺寸配合关系，能够体现一定的客观规律。在结构计算时，能够利用模数数列体系进行快速精确调整，提高建筑设计的科学性、合理性、可靠性，而且对于装配式钢结构建筑构件的生产、运输、安装等方面具有重要意义，可以发挥批量化生产、协同安装施工的优势，促进整个产业链的统筹协调发展，在同一准则框架内，有利于实现标准化、简便化、通用化住宅建设。所以，多层装配式钢结构住宅设计要充分尊重和体现模数化设计理念，包括梁柱结构模数化、围护结构模数化，等等，尽量降低模数尺寸的复杂性。

2.2明确常规功能模块尺寸

住宅设计首先要满足人们的生活居住需求，而影响住宅居住需求的因素有很多，比如，居住模式，人口，经济，文化，生产方式，家具设备，等等。所以，在正式设计前，首先要明确现阶段常规住宅各功能模块尺寸，比如，某地区多层住宅卧室开间以3900、4200居多，进深以4200、4500居多，客厅开间以3900、4200居多，进深以4200、4500居多，当然不同地区、不同档次住宅有着不同的流行趋势，需要提前做好设计调研，而且这些数据正好符合3M模数要求，可以直接拿来使用。当然，也可以采用其他统一模数，适当对尺寸数据进行修改，这需要根据具体情况具体分析[2]。

2.3装配式钢结构柱网布置

多层装配式钢结构住宅多采用梁柱框架结构体系，在柱网布置上可以分为小开间密柱式和大跨度两种方式，为了更好的发挥钢材性能、提高空间灵活度，可以根据实际需求尽可能采用大跨度结构。通常情况下，梁高会随着跨度的增加而增大，钢梁高跨比为1：15-1：20，从经济因素和受力条件上出发，大跨度钢结构住宅柱网适宜间距为6-9米，由此可以推算出梁高在300-450左右，安装配式普通住宅考虑，能够很好的满足层高、窗高等方面的需求，在规范要求比较低的方向，也可以适当加大柱网跨度。另外，钢结构材料性能在正交形网格更容易发挥，所以要避免出现不规则形式，以求降低生产和施工难度。

2.4设计组合不同户型系列

根据相关规范，可以根据交通组织形式，将多层住宅建筑划分为独立单元式住宅、梯间式住宅、通廊式住宅。其中，独立单元式住宅是以楼电梯枢纽为核心组织的建筑空间，具有自由灵活、占地较小、通风采光好等特点，梯间式住宅是通过不同单元共同拼接出中心楼梯，住户通过楼梯平台进入室内，常见的比如一梯两户、一梯三户，等等，具有公共面积小、相互干扰少、适用范围广等特点，而通廊式住宅是沿着公共走廊布置的，需要为多个用户提供交通服务，相对而言，土地利用率高，但通行状态紧张，比较适用于小户型住宅。设计人员需要根据模块化设计原则，将各预制模块按照不同类型拼装组合，实现高效灵活设计[3]。

2.5根据功能需求针对性调整

现阶段，我国的城镇化建设正在积极推进，人均住宅面积不断增长，相对而言，家庭规模呈现小型化趋势，几代人共居一室的情况越来越少，而且独居情况越来越多，年轻人更加注重生活自由和隐私保护，从建筑设计的角度出发，可以很好的缓解一些家庭矛盾，这些都导致了小户型住宅的日益流行。同时，不同类型住宅的功能需求越来越突出，比如，青年公寓需要迎合年轻人的生活习惯和社交欲望，老年公寓则需要提高温馨氛围和安全保障。另外，家具设计、家用电器也日益丰富，在电气设计阶段要尤为注意，必须满足不同功能区的要求，提高位置、数量、高度等尺寸的精确性，针对这些问题，需要设计人员能够根据住宅定位通盘考虑，有针对性的进行设计优化调整。

2.6提高住宅组装改造灵活性

住宅作为一种生命周期较长的产品，可能会面对不同家庭的居住需求，在传统住宅项目中，如果用户对设计不满意，只能通过拆建部分墙体进行调整，容易造成资源浪费。而装配式钢结构住宅则大大提升了空间组合的灵活性，设计人员应该突破传统设计思维，不能仅仅将混凝土梁柱换成钢梁柱，这样只是形式上的替换，并没有产生本质上的变化。按照可改造程度，多层装配式钢结构住宅应该能够调整临时构件位置、拆改预制隔墙、改动围护结构，从而实现不同效果的改造升级，使建筑获得更长年限的使用寿命[4]。

结语：

综上所述，本文首先通过比较分析，阐述了多层装配式钢结构住宅的发展优势，然后着重从模数化设计理念、功能模块尺寸、结构柱网布置、户型组合设计、功能需求调整、灵活组装改造等方面出发，分析了主要设计思路。希望能够起到积极的促进作用，充分掌握多层装配式钢结构住宅设计要点，发挥钢结构性能特点和装配式技术优势，更好的实现经济效益、社会效益、环保效益。

参考文献：

[1]常威，陈涛.多层装配式钢结构住宅设计研究[J].住宅与房地产，2019（22）：71.

[2]郝际平，孙晓岭，薛强，樊春雷.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].工程力学，2017，34（01）：1-13.

[3]郭冬梅，王元清，伊永成.装配式多层钢结构柱-柱连接的研究与展望[J].交通科技与经济，2019，21（06）：64-68+73.

[4]郝际平，薛强，郭亮，孙晓岭.装配式多、高层钢结构住宅建筑体系研究与进展[J].中国建筑金属结构，2020（03）：27-34.