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装配式技术连载之案例篇(三):装配式建筑创 返回列表页>>
发布时间:2018-08-17

工程概述

本项目位于江苏省南京市,作为新蓝天钢结构有限企业的实验性住宅,在设计之初的结构体系选择方面,建设单位就考虑采用东南大学舒赣平教授研究的装配式钢结构体系,并且明确了在本项目中实现装配式钢结构与装配式混凝土结构相结合的混合结构体系的尝试和经验积累。

项目单体:地上3层,总建筑面积761m2,建筑高度12.45m。项目实际单体装配率为95%(按江苏省装配率计算规则计算)。本项目建设单位为江苏新蓝天钢结构有限企业,中民筑友建筑设计有限企业负责全过程设计咨询及构件深化图纸的设计工作,中民筑友江苏制造企业和建设企业分别负责构件的生产和施工。

▲图1 项目单体BIM模型

▲图2 钢结构主体BIM模型

装配式建筑设计技术应用情况

2.1 建筑专业(1)标准化设计。项目设计以标准化、模数化为设计原则。对开间进深尺寸、门窗洞口、厨卫模块等进行了标准化设计。

(2)一体化设计。在项目设计环节,做好各工种的集成,在图中进行管线、点位及设备孔洞的预留,并将其体现在构件深化图纸上,直接引导结构构件工厂的制作。机电与装饰专业的一体化设计,保证在不破坏已有的建筑构件和设施,避免二次装修的拆除破坏和浪费,以及人工成本的增加,从根本上降低综合成本。

(3)BIMApp应用。根据项目特点,大家在设计过程中选用了TeklaApp进行主体钢结构模型的搭建,中民筑友自主研发的idrawin参数化设计App进行预制构件的设计、碰撞检查、智能审图和自动出图。

▲图3 建筑平面布置图

▲图4 建筑立面图

▲图5 现场实景照片

2.2 结构专业建筑单体的设计使用年限为50年,抗震设防烈度7度,抗震设防类别为丙类。本项目主体部分采用钢管束结构体系,非主体部分采用混凝土预制构件,主要的混凝土预制构件为桁架钢筋混凝土叠合板、预制外墙板、预制内墙板、预制楼梯、预制女儿墙。

▲表1 单体装配率统计表

2.3 装配式设计优化要点(1)预制钢结构承重构件优化本项目竖向承重构件为钢管束剪力墙和钢结构柱,全高约9米,3层一次焊接安装完成。其中,钢管束剪力墙,由U型钢结构标准件焊接而成。标准件内部浇捣商品混凝土,外侧安装预制混凝土外挂墙板(自保温),内侧抹灰。竖向钢结构构件采用焊接连接,安全可靠,施工快捷。同时,可大量较少现场模板的工作量。

▲图6 竖向钢结构照片

▲图7 钢管束模型

(2)预制混凝土外墙板优化本项目的预制混凝土外墙有3种类型,钢梁外侧的外围护墙板,剪力墙外侧的外挂板,钢柱外侧的外挂板。外墙板厚度均为100mm,根据不同的墙板类型,选择不同的连接方式。因原设计方案中,墙板节点位置连接较为复杂,所以在设计咨询过程中提出了一些优化建议:

  • 钢梁外侧的外围护墙板,底部预埋L型连接件与钢梁进行螺栓连接,顶部预埋钢板伸入上层墙板的凹槽内。为满足防水要求,墙体底部做企口,同时放置PE棒,并打防水胶,详见图8-1。
  • 钢柱外侧的外挂板,底部及顶部的连接方式与“钢梁外侧的外围护墙板”的连接方式相同,但是企口做法稍有差别,详见图8-2。
  • 剪力墙外侧的外挂板,底部预埋N型通槽,放置于剪力墙翼缘板的栓钉上,顶部预埋连接件并通过插销件与剪力墙翼缘板相连。因内部剪力墙整体焊接而成,不考虑防水做法,详见图8-3。

▲图8 外墙板墙节点大样

(3)预制混凝土内墙板本项目的内隔墙板为200厚预制混凝土墙体,墙体底部预埋槽钢,搁置与抗剪栓钉上;顶部预埋连接件,并通过插销件与钢梁相连。设计时,工艺专业充分考虑建筑功能和室内设计要求,对水电专业的管线、线盒等进行了预留预埋,详见图9。

▲图9 内隔墙节点大样及构件详图

(4)预制混凝土叠合板本项目原设计方案中,楼板为双向桁架钢筋叠合板,四边出筋,不仅用钢量大,而且构件的生产、施工都较为复杂。优化后楼板采用130mm厚的单向桁架钢筋叠合板,其中预制层厚度60mm。在阳台、厨房、卫生间的位置进行降板处理,为了实现降板尺寸的要求,设计时在钢梁上焊接L型角钢作为楼板的支座,进行有效支撑(搁置长度满足规范要求),并且通过叠合现浇层将密拼楼板连接成一个整体,详见图10。

▲图10 楼板节点大样

(5)预制混凝土楼梯本项目楼梯板采用标准化的全预制钢筋混凝土楼梯,上下端池座甩筋进入休息平台叠合板现浇层,详见图11。

▲图11 楼梯节点大样

现场施工

本项目的钢结构主体全部完成后,再进行预制构件的安装。因大部分的预制构件预制率达100%,且构件连接以螺栓连接为主,所以现场安装的速度比装配整体式的混凝土建筑要快很多。

▲图12 项目现场施工照片

此外,为充分发挥装配式建筑的建造优势。本项目采用了“EMPC”的总承包管理模式。EMPC总承包管理并不是一般意义上的设计、生产、采购和装配等工作的简单叠加,它突破了项目层次,上升到总包业务运营和发展战略水平的高度。简单采用设计院+生产企业+装配企业改造而成的总承包企业难以满足集成化管理的目标。基于EMPC模式,中民筑友打通了建筑工业化全产业链,实现了从研发到设计、到生产、到物流、到装配;以及信息化技术的全流程贯通。

总结

本项目新蓝天钢结构有限企业的实验性住宅,采用钢框架作为主体结构,采用预制混凝土构件作为围护结构,充分发掘和暴露装配式混凝土混合结构体系在设计、生产、施工过程中的问题,快速响应制定应对措施、优化设计方案。

本项目充了分发挥装配式钢结构和混凝土结构的优势,大幅度降低了现场的模板量和相关措施费,项目施工总周期大幅缩短。在实施过程中引入BIM技术以实现参数化的设计和信息化的管理,并通过有限元方法对钢结构及预制构件的性能进行研究和探讨,为该体系在其他项目中的应用积累了大量的实用数据及信息。

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