裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑研究與實(shí)踐-合肥紫云廣場(chǎng)

一 項(xiàng)目概況

 

   紫云廣場(chǎng)項(xiàng)目位于合肥市經(jīng)開(kāi)區(qū)紫云路與蓬萊路交口東北部，北部緊臨天門(mén)湖健康驛站、東達(dá)安建大，西為高壓走廊。項(xiàng)目建設(shè)用地面積約1.38萬(wàn)平方米，總建筑面積約7萬(wàn)平方米。

    本項(xiàng)目包括多層裙房和主要樓層高度為11層，47.25米的東塔樓、93.45米的22層西塔樓。多層裙房采用鋼框架結(jié)構(gòu)；東塔樓采用鋼框架結(jié)構(gòu)；西塔樓采用鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)。框架柱采用鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)形式采用鋼管混凝土-中心支撐結(jié)構(gòu)。

   項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容集辦公、社區(qū)中心及配套設(shè)施等多功能為一體，采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)建造，裝配率超過(guò)50%，是合肥市首個(gè)大型裝配式鋼結(jié)構(gòu)公共建筑。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)前期經(jīng)過(guò)多方案比選，最終決定采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)方案。

   項(xiàng)目被安徽省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳評(píng)為2019年裝配式建筑示范項(xiàng)目，2020年9月，安徽省住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心組織的“全省裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)與管理”高級(jí)研修班在本項(xiàng)目觀摩。2020年12月，全省建筑節(jié)能與科技工作推進(jìn)會(huì)暨裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)會(huì)在合肥召開(kāi)，本項(xiàng)目被作為觀摩項(xiàng)目。2022年7月，本項(xiàng)目獲得鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)領(lǐng)域最高榮譽(yù)“中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)”。

二 技術(shù)特色

 

1  裝配式建筑與建筑功能的融合

 

   項(xiàng)目充分利用鋼結(jié)構(gòu)的建造優(yōu)勢(shì)，將不同的建筑功能融入項(xiàng)目中。根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)總部辦公及社區(qū)服務(wù)功能需求，增加文化展示、交流互動(dòng)、休閑健身、高端客戶(hù)交流平臺(tái)等場(chǎng)所，打造現(xiàn)代、高效、特色鮮明的空間環(huán)境。設(shè)計(jì)利用鋼結(jié)構(gòu)大空間的優(yōu)勢(shì)，將衛(wèi)生服務(wù)中心、餐廳、商務(wù)、社區(qū)活動(dòng)中心、單元辦公、總部辦公、地下車(chē)庫(kù)融入到整幢建筑之中。體現(xiàn)了裝配式建筑與建筑功能的融合。

2  裝配式建筑與建筑空間的融合

 

   結(jié)合平面布局設(shè)置共享空間，裙房及高層屋頂均設(shè)置屋頂花園，形成“立體綠化、垂直庭院”的意境。結(jié)合環(huán)形跑道、垂直樓梯等營(yíng)造富有生活氣息、層次豐富、親近自然的環(huán)境特色。

   內(nèi)部空間設(shè)計(jì)舒適溫馨，每個(gè)樓層結(jié)合功能設(shè)置休息交流區(qū)、咖啡吧等，創(chuàng)造滿(mǎn)足身心健康、人性化、生活化的場(chǎng)所。設(shè)計(jì)通過(guò)廣場(chǎng)綠化、下沉庭院、平臺(tái)綠化、空中花園綠化、屋頂綠化，結(jié)合喬木、灌木、花卉、草坪等各類(lèi)適地性植物，創(chuàng)造多維空間綠化效果。 

   設(shè)置下沉庭院、地庫(kù)采光通風(fēng)口、建筑底層多處架空、屋頂庭院、屋頂花園等措施形成良好的通風(fēng)采光條件；結(jié)合立面水平遮陽(yáng)板、雨水收集、太陽(yáng)能熱水、太陽(yáng)能光伏、節(jié)水節(jié)電器具、LOW-E中空玻璃等，共同打造綠色節(jié)能的企業(yè)辦公建筑典范。

3  裝配式建筑與建筑美學(xué)的融合

 

   建筑采用現(xiàn)代風(fēng)格，色彩以深灰、白色為主，暖色為輔，呼應(yīng)周邊已建建筑。建筑立面形體，巧妙結(jié)合狹長(zhǎng)地形，形體有機(jī)整體、一氣呵成。造型現(xiàn)代方正、穩(wěn)重大氣，塑造“基業(yè)永恒”的發(fā)展信心。

   建筑主樓中部玻璃在底部擴(kuò)大、上揚(yáng)，自然形成入口雨棚，形成涓涓細(xì)流匯聚之勢(shì)，寓意“海納百川”。造型理性又不失豐富與活躍。建筑立面以橫向線(xiàn)條為造型要素，局部起伏，流暢動(dòng)感，形似涌動(dòng)起伏的海浪、樹(shù)立企業(yè)新的發(fā)展信念，也必將成為區(qū)域的地標(biāo)建筑，為合肥的城市建設(shè)添上濃墨重彩的一筆。

4  結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

 

   項(xiàng)目連接天門(mén)湖公租房的景觀軸線(xiàn)采用架空空間，使用無(wú)柱大空間--30Mx28M大空間，充分體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，斜支撐展示了鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)之美。此區(qū)域空間底板和頂板采用桁架鋼筋樓承板，免支模底板也為裝配化施工提供了便利條件。

5  外圍護(hù)創(chuàng)新

 

   項(xiàng)目外圍護(hù)系統(tǒng)使用金屬和玻璃幕墻體系，解決了鋼結(jié)構(gòu)外圍護(hù)體系的難題。金屬屬于輕量化的材質(zhì)，減少了建筑結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的負(fù)荷，為高層建筑外裝提供了良好的選擇條件。金屬板的性能卓越，隔熱、隔音、防水、防污、防蝕性能優(yōu)良。無(wú)論加工、運(yùn)輸、安裝、清洗等施工作業(yè)都較易實(shí)施。

   本項(xiàng)目外幕墻創(chuàng)新型使用了鈦鋅板，在耐久性、防污、防蝕性能上更為突出，鈦鋅板材質(zhì)很好地表現(xiàn)了建筑的造型美。

6  內(nèi)裝創(chuàng)新

 

   項(xiàng)目采用了裝配化裝修的技術(shù)，在公共部位，采用干掛陶瓷薄板技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)管線(xiàn)分離，為建筑的全生命周期改造提供便利條件。部分層間樓板采用了復(fù)合保溫隔聲樓面板技術(shù)，為樓地面的裝配式干法施工做出了積極探索。

三 技術(shù)成效

 

1  裝配式公共建筑的探索

 

   2020年7月，《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 國(guó)家發(fā)展改革委 教育部 工業(yè)和信息化部 人民銀行 國(guó)管局 銀保監(jiān)會(huì)關(guān)于印發(fā)綠色建筑創(chuàng)建行動(dòng)方案的通知》提出：“新建公共建筑原則上采用鋼結(jié)構(gòu)。”可見(jiàn)本項(xiàng)目采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)具有極度的前瞻性。也為國(guó)家裝配式建筑示范城市-合肥市，在裝配式公共建筑領(lǐng)域的探索做出了重要的實(shí)踐。

   本項(xiàng)目裝配式公共建筑的實(shí)踐，不僅僅體現(xiàn)在主體鋼結(jié)構(gòu)上，同時(shí)對(duì)外圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)、設(shè)備與管線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行集成和創(chuàng)新，成為裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的典范。

2  消能減震技術(shù)

 

   在A、B塔樓與連廊之間設(shè)置粘滯阻尼器，控制預(yù)期的結(jié)構(gòu)變形，從而使主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在罕遇地震作用下不發(fā)生嚴(yán)重破壞；同時(shí)，經(jīng)分析，連體結(jié)構(gòu)豎向第1階振動(dòng)頻率為2.582Hz，小于規(guī)范允許值3Hz，人行走時(shí)容易引起共振。在三股人行荷載作用下，樓蓋豎向振動(dòng)加速度為0.205m/s²，大于規(guī)范允許值0.15m/s²。為滿(mǎn)足連體結(jié)構(gòu)在使用中舒適度的要求，在連廊中設(shè)置調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD），削弱結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)。

3  裝配式組合結(jié)構(gòu)技術(shù)

   預(yù)制構(gòu)件主要包括預(yù)制鋼梁、鋼柱、鋼桁架、桁架鋼筋樓承板等。項(xiàng)目地下部分為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，地上部分為裝配式鋼結(jié)構(gòu)，其中A塔樓為鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為三級(jí)，其中鋼柱為二級(jí)；B塔樓為鋼框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為三級(jí)，其中鋼柱為二級(jí)；裙樓為鋼框架結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為三級(jí)。A、B塔樓均采用矩形鋼管混凝土柱，裙房采用矩形鋼管柱，鋼梁均為焊接H型鋼。連廊部分為鋼桁架結(jié)構(gòu)，其中柱、斜腹桿為矩形鋼管，主梁為焊接H型鋼，樓板采用鋼筋桁架樓承板。連廊為整體桁架式無(wú)柱跨層大空間，空間尺度達(dá)到30mx28mx9.6m(H)，為工廠分段預(yù)制，工業(yè)化程度極高。

4  現(xiàn)澆樓板無(wú)立桿模板支撐技術(shù)

 

   充分利用鋼梁（H型鋼）的特點(diǎn)，通過(guò)在鋼梁下翼緣上布置可調(diào)支托（包括含承靴底座、可調(diào)托撐和螺母），上安放方鋼管（主龍骨），通過(guò)螺桿實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)支撐的高度調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)支撐結(jié)構(gòu)水平面內(nèi)的整體可調(diào)。項(xiàng)目取得安徽省工法一項(xiàng)。

5  BIM技術(shù)應(yīng)用

 

   本項(xiàng)目全過(guò)程使用BIM 技術(shù)，用三維的方式將建筑信息集成到BIM 模型，從方案階段到施工階段實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)縫傳遞，最終提升建筑品質(zhì)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初既考慮設(shè)備與管線(xiàn)系統(tǒng)與裝配式鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的融合，利用BIM軟件指導(dǎo)設(shè)計(jì)對(duì)各類(lèi)設(shè)備與管線(xiàn)進(jìn)行綜合考慮，減少平面交叉、合理利用空間，同時(shí)對(duì)設(shè)備與管線(xiàn)準(zhǔn)確定位，合理避讓結(jié)構(gòu)梁板柱，規(guī)避了后期鑿剔溝槽、開(kāi)孔、開(kāi)洞以及不滿(mǎn)足凈高要求等現(xiàn)象的發(fā)生。

   項(xiàng)目還先后獲得了合肥市優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)工程獎(jiǎng)、安徽省土木建筑學(xué)會(huì)建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、首屆全國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)數(shù)字建筑及BIM應(yīng)用獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)、安徽省建筑安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化示范工地等多項(xiàng)榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。

   項(xiàng)目所在區(qū)域成為合肥市裝配式建筑十多年來(lái)發(fā)展的縮影。區(qū)域內(nèi)涵蓋了裝配式鋼結(jié)構(gòu)、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)等不同裝配式建筑體系。其中天門(mén)湖公租房3#樓是全國(guó)首個(gè)采用疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)建造的高層建筑。項(xiàng)目北側(cè)的天門(mén)湖健康驛站采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，現(xiàn)作為安徽省建筑面積最大、功能最全的“健康驛站”。

   作為首批國(guó)家裝配式建筑示范城市，近年來(lái)裝配式建筑在合肥市得到蓬勃發(fā)展，產(chǎn)業(yè)支撐能力雄厚，建造質(zhì)量不斷提升，裝配式建筑發(fā)展模式特色鮮明，已形成可復(fù)制可推廣的成功經(jīng)驗(yàn)。