廣東建筑工業(yè)化展 2017-05-16 1558
來源:同濟設(shè)計TJAD
導(dǎo) 讀
裝配式鋼結(jié)構(gòu)作為裝配式建筑三大結(jié)構(gòu)體系之一,具有抗震性能好、建筑品質(zhì)高、制作簡單、施工快、綠色、環(huán)保等優(yōu)點。本文結(jié)合某實際工程,詳述裝配式鋼結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢。
2016年2月,中共中央國務(wù)院《關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》(中發(fā)〔2016〕6號)提出發(fā)展新型建造方式,指出大力推廣裝配式建筑,積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑。深圳市積極貫徹落實國務(wù)院的意見,于2016年6月27日,印發(fā)了《關(guān)于加快推進裝配式建筑的通知》(深建科工〔2016〕22號),全面促進深圳市裝配式建筑的發(fā)展。
裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑
傳統(tǒng)建筑的建造方式采用現(xiàn)場現(xiàn)澆或焊接的工藝,其現(xiàn)場施工條件差、工程質(zhì)量難以保證,資源浪費嚴重,產(chǎn)生大量的建筑垃圾,無法滿足建筑工業(yè)化的發(fā)展需求。
裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的建造方式是將建筑中的主要構(gòu)件和部品在工廠制造完成,再運輸?shù)浆F(xiàn)場,經(jīng)機械化安裝后,形成滿足預(yù)定功能要求的建筑物。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有抗震性能好、建筑品質(zhì)高、制作簡單、施工快、綠色、環(huán)保等優(yōu)點。
裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)在美國、日本、澳大利亞等發(fā)達國家廣泛應(yīng)用,可以給社會帶來巨大的綜合效益,同時帶動其它行業(yè)的快速發(fā)展。目前,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在中國屬于剛起步階段,且主要以多層建筑為主,在高層建筑中應(yīng)用很少,有待于深入研究。
近期,同濟設(shè)計集團針對深圳某高層住宅項目進行了鋼結(jié)構(gòu)可行性研究。本文將以其為例,剖析裝配式鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用在高層住宅建筑中的優(yōu)勢。
項目概況
該項目位于深圳市南山區(qū),由住宅、公寓、還遷住宅、養(yǎng)老酒店等8棟高層建筑組成,占地6.7萬平方米,計容建面33.7萬平方米。
◎ 地塊總體規(guī)劃示意圖
根據(jù)建筑使用性能、平立面的規(guī)整性與建筑高度,本案選取8棟建筑中具有代表性的4號建筑進行研究。其結(jié)構(gòu)高度179.6m,結(jié)構(gòu)高寬比10.1,地上55層,層高3.1m(避難層4.0m)。平面尺寸投影尺寸23.1m×42.1m,其中標準層面積約710㎡,每層6戶(3種戶型),地上總面積約4萬㎡。
深圳南山區(qū)抗震設(shè)防烈度7度(0.1g),設(shè)計地震分組為第一組,場地類別Ⅱ類,場地特征周期Tg=0.35s。10年一遇風(fēng)荷載0.45kN/㎡,50年一遇風(fēng)荷載0.75kN/㎡,100年一遇風(fēng)荷載0.9kN/㎡。
注:本文圖片較大,可雙擊圖片,放大后查看。
◎ 4號建筑平面圖
◎ 4號建筑立面圖
結(jié)構(gòu)體系
由于本項目結(jié)構(gòu)高寬比達到10.1,且水平風(fēng)荷載大,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計難度很大。針對這類高層住宅建筑,傳統(tǒng)做法是采用混凝土結(jié)構(gòu),通過增大構(gòu)件截面、設(shè)置剪力墻等方法來增加結(jié)構(gòu)剛度,以滿足結(jié)構(gòu)安全性與舒適性的需求。但是傳統(tǒng)做法對建筑品質(zhì)有較大影響,且施工工期較長,無法實現(xiàn)建筑工業(yè)化的目標。
為解決以上難點,同濟設(shè)計團隊突破傳統(tǒng)設(shè)計方法的限制,采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,以滿足業(yè)主高標準的要求。
鋼結(jié)構(gòu)方案的結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成:CFT柱型鋼框架+支撐+黏滯阻尼墻。支撐布置于公共交通區(qū)域與建筑隔墻的位置,黏滯阻尼墻布置于結(jié)構(gòu)的中上部,共72片。
◎ 鋼結(jié)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)體系組成
◎ 鋼結(jié)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)平面布置
◎ 黏滯阻尼墻構(gòu)造圖
◎ 某項目黏滯阻尼墻安裝示意圖
采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)點
相比于傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu),本項目采用鋼結(jié)構(gòu)體系具有多個方面的優(yōu)勢。
由于采用消能減震鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系,上部結(jié)構(gòu)重量約降低34%,這有助于:? 降低基礎(chǔ)造價(約25%);? 降低地震作用,提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。
由于住宅類建筑對建筑使用功能要求高,通過采用鋼結(jié)構(gòu)體系,有效地提升了建筑品質(zhì)。
? 建筑墻厚可由700mm降低到450mm(降低36%),建筑使用面積增加。
◎ 混凝土方案標準層(裝修后墻厚700mm)
◎ 鋼結(jié)構(gòu)方案標準層(裝修后墻厚450mm)
? 支撐布置于公共交通區(qū)域的隔墻位置,室內(nèi)戶型可任意分割(大空間可變戶型),同時保證外立面視覺通透性。
◎ 交通筒
◎ 結(jié)構(gòu)戶型圖(C1戶型)
◎ 結(jié)構(gòu)戶型圖(C2戶型)
◎ 結(jié)構(gòu)戶型圖(C3戶型)
? 將鋼管混凝土柱扁長化和采用內(nèi)部裝修技術(shù),有效解決室內(nèi)露梁露柱等建筑功能問題。
◎ 建筑戶型圖(C1戶型)
◎ 建筑戶型圖(C2戶型)
◎ 建筑戶型圖(C3戶型)
本項目所在地區(qū)10年一遇風(fēng)荷載達到0.45kN/㎡,且結(jié)構(gòu)高寬比較大,結(jié)構(gòu)風(fēng)振下的舒適度問題需要重點關(guān)注。
若采用混凝土結(jié)構(gòu),需通過增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸或增加剪力墻,提高結(jié)構(gòu)剛度,改善結(jié)構(gòu)的風(fēng)振舒適度,但是會進一步增強結(jié)構(gòu)的地震作用,這種方法不夠經(jīng)濟,且效率低。
針對本項目的特點,提出采用鋼結(jié)構(gòu)體系,在滿足結(jié)構(gòu)基本剛度(層間位移角、剪重比、剛重比等)的前提下,通過有效地布置黏滯阻尼墻,充分發(fā)揮耗能減振(震)作用,可有效控制結(jié)構(gòu)的風(fēng)振加速度,同時降低結(jié)構(gòu)的地震作用。
通過對比兩種方案,鋼結(jié)構(gòu)方案的舒適性優(yōu)于傳統(tǒng)混凝土方案。
? 施工工期
鋼結(jié)構(gòu)大部分構(gòu)件在工廠生產(chǎn),運往現(xiàn)場后整體組裝,施工工期短。根據(jù)調(diào)研結(jié)果,鋼結(jié)構(gòu)建筑地上主體結(jié)構(gòu)標準層施工速度約為4天?;炷两Y(jié)構(gòu)受施工過程中各因素的制約,工期較長,一般地上主體結(jié)構(gòu)標準層施工速度約為6天。
本項目地上55層,如采用混凝土結(jié)構(gòu),需要工期約為330天;如采用鋼結(jié)構(gòu),需要工期約為220天,可節(jié)約施工工期110天(約3.7個月)。施工周期縮短,有助于實現(xiàn)原定項目進度要求。
? 商品房預(yù)售期
根據(jù)深圳市相關(guān)政策,對于商品房的預(yù)售期,混凝土結(jié)構(gòu)施工到2/3樓層可售賣,鋼結(jié)構(gòu)施工到1/3樓層可售賣。
對于本項目來說,與混凝土結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)售期可提前146天(約5個月)。房屋預(yù)售期提前,有助于業(yè)主提前資金回籠,緩解資金壓力。
BIM技術(shù)展示
在方案設(shè)計階段引入BIM技術(shù),配合結(jié)構(gòu)體系、三板體系、衛(wèi)生間與陽臺等選型工作,為實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)集成一體化設(shè)計提供信息化支撐。借助BIM技術(shù),整合鋼結(jié)構(gòu)體系與建筑功能之間的關(guān)系,優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置;選取合適的內(nèi)外墻體系,細化建筑節(jié)點構(gòu)造,實現(xiàn)建筑功能高標準的要求。
◎ 標準層結(jié)構(gòu)布置BIM模型
◎ 標準層布置BIM模型
◎ 壓型鋼板組合樓板BIM模型
◎ 節(jié)點詳細構(gòu)造BIM模型
◎ 黏滯阻尼墻連接構(gòu)造BIM模型
◎ 衛(wèi)生間BIM模型
◎ 廚房BIM模型
建筑地點:深圳南山區(qū) 設(shè)計時間:2016.8-2016.11 咨詢單位:同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司技術(shù)發(fā)展部、建筑設(shè)計二院 占地面積:6.7萬平方米 建筑面積:33.7萬平方米 項目總負責(zé)人:丁潔民 項目經(jīng)理:吳宏磊 建筑:鎖偉達 結(jié)構(gòu):吳宏磊、王世玉、陳長嘉 BIM:杜明、張瑤
(歡迎各大媒體轉(zhuǎn)載,全面宣傳推廣裝配式建筑!轉(zhuǎn)載請注明出處)
下一資訊:關(guān)于舉辦“《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準》及《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準》宣讀講解與專業(yè)計算培訓(xùn)班”的通知
上一資訊:“一帶一路”、建筑工業(yè)化,到底給建筑業(yè)帶來了什么?
關(guān)于舉辦“《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準》及《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準》宣讀講解與專業(yè)計算培訓(xùn)班”的通知 (2017-05-17)
建筑產(chǎn)業(yè)化、建筑工業(yè)化、裝配式建筑,你蒙圈了嗎? (2017-05-17)
行業(yè)洗牌:十年裝配式建筑的未來發(fā)展之思 (2017-05-18)
“一帶一路”、建筑工業(yè)化,到底給建筑業(yè)帶來了什么? (2017-05-15)
我國首部BIM應(yīng)用工程建設(shè)標準7月1日起實施 (2017-05-15)
重磅!寧夏發(fā)文:大力發(fā)展裝配式建筑! (2017-05-11)