裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑研究與實踐-合肥紫云廣場

一 項目概況

 

   紫云廣場項目位于合肥市經(jīng)開區(qū)紫云路與蓬萊路交口東北部，北部緊臨天門湖健康驛站、東達安建大，西為高壓走廊。項目建設用地面積約1.38萬平方米，總建筑面積約7萬平方米。

    本項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)。

   項目建設內(nèi)容集辦公、社區(qū)中心及配套設施等多功能為一體，采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)建造，裝配率超過50%，是合肥市首個大型裝配式鋼結(jié)構(gòu)公共建筑。項目在設計前期經(jīng)過多方案比選，最終決定采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)方案。

   項目被安徽省住房和城鄉(xiāng)建設廳評為2019年裝配式建筑示范項目，2020年9月，安徽省住宅產(chǎn)業(yè)化促進中心組織的“全省裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)與管理”高級研修班在本項目觀摩。2020年12月，全省建筑節(jié)能與科技工作推進會暨裝配式建筑現(xiàn)場會在合肥召開，本項目被作為觀摩項目。2022年7月，本項目獲得鋼結(jié)構(gòu)建設領域最高榮譽“中國鋼結(jié)構(gòu)金獎”。

二 技術(shù)特色

 

1  裝配式建筑與建筑功能的融合

 

   項目充分利用鋼結(jié)構(gòu)的建造優(yōu)勢，將不同的建筑功能融入項目中。根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)總部辦公及社區(qū)服務功能需求，增加文化展示、交流互動、休閑健身、高端客戶交流平臺等場所，打造現(xiàn)代、高效、特色鮮明的空間環(huán)境。設計利用鋼結(jié)構(gòu)大空間的優(yōu)勢，將衛(wèi)生服務中心、餐廳、商務、社區(qū)活動中心、單元辦公、總部辦公、地下車庫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)合平面布局設置共享空間，裙房及高層屋頂均設置屋頂花園，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)部空間設計舒適溫馨，每個樓層結(jié)合功能設置休息交流區(qū)、咖啡吧等，創(chuàng)造滿足身心健康、人性化、生活化的場所。設計通過廣場綠化、下沉庭院、平臺綠化、空中花園綠化、屋頂綠化，結(jié)合喬木、灌木、花卉、草坪等各類適地性植物，創(chuàng)造多維空間綠化效果。 

   設置下沉庭院、地庫采光通風口、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采光條件；結(jié)合立面水平遮陽板、雨水收集、太陽能熱水、太陽能光伏、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的融合

 

   建筑采用現(xiàn)代風格，色彩以深灰、白色為主，暖色為輔，呼應周邊已建建筑。建筑立面形體，巧妙結(jié)合狹長地形，形體有機整體、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大、上揚，自然形成入口雨棚，形成涓涓細流匯聚之勢，寓意“海納百川”。造型理性又不失豐富與活躍。建筑立面以橫向線條為造型要素，局部起伏，流暢動感，形似涌動起伏的海浪、樹立企業(yè)新的發(fā)展信念，也必將成為區(qū)域的地標建筑，為合肥的城市建設添上濃墨重彩的一筆。

4  結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

 

   項目連接天門湖公租房的景觀軸線采用架空空間，使用無柱大空間--30Mx28M大空間，充分體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，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  外圍護創(chuàng)新

 

   項目外圍護系統(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)和基礎的負荷，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。無論加工、運輸、安裝、清洗等施工作業(yè)都較易實施。

   本項目外幕墻創(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)，全面實現(xiàn)管線分離，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)建設部 國家發(fā)展改革委 教育部 工業(yè)和信息化部 人民銀行 國管局 銀保監(jiān)會關于印發(fā)綠色建筑創(chuàng)建行動方案的通知》提出：“新建公共建筑原則上采用鋼結(jié)構(gòu)。”可見本項目采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)具有極度的前瞻性。也為國家裝配式建筑示范城市-合肥市，在裝配式公共建筑領域的探索做出了重要的實踐。

   本項目裝配式公共建筑的實踐，不僅僅體現(xiàn)在主體鋼結(jié)構(gòu)上，同時對外圍護系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)、設備與管線系統(tǒng)進行集成和創(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塔樓與連廊之間設置粘滯阻尼器，控制預期的結(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)生嚴重破壞；同時，經(jīng)分析，連體結(jié)構(gòu)豎向第1階振動頻率為2.582Hz，小于規(guī)范允許值3Hz，人行走時容易引起共振。在三股人行荷載作用下，樓蓋豎向振動加速度為0.205m/s²，大于規(guī)范允許值0.15m/s²。為滿足連體結(jié)構(gòu)在使用中舒適度的要求，在連廊中設置調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD），削弱結(jié)構(gòu)的振動反應。

3  裝配式組合結(jié)構(gòu)技術(shù)

   預制構(gòu)件主要包括預制鋼梁、鋼柱、鋼桁架、桁架鋼筋樓承板等。項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)抗震等級為三級，其中鋼柱為二級；B塔樓為鋼框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)抗震等級為三級，其中鋼柱為二級；裙樓為鋼框架結(jié)構(gòu)，抗震等級為三級。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柱跨層大空間，空間尺度達到30mx28mx9.6m(H)，為工廠分段預制，工業(yè)化程度極高。

4  現(xiàn)澆樓板無立桿模板支撐技術(shù)

 

   充分利用鋼梁（H型鋼）的特點，通過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），通過螺桿實現(xiàn)可調(diào)節(jié)支撐的高度調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)整個支撐結(jié)構(gòu)水平面內(nèi)的整體可調(diào)。項目取得安徽省工法一項。

5  BIM技術(shù)應用

 

   本項目全過程使用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現(xiàn)信息的無縫傳遞，最終提升建筑品質(zhì)。項目設計之初既考慮設備與管線系統(tǒng)與裝配式鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的融合，利用BIM軟件指導設計對各類設備與管線進行綜合考慮，減少平面交叉、合理利用空間，同時對設備與管線準確定位，合理避讓結(jié)構(gòu)梁板柱，規(guī)避了后期鑿剔溝槽、開孔、開洞以及不滿足凈高要求等現(xiàn)象的發(fā)生。

   項目還先后獲得了合肥市優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)工程獎、安徽省土木建筑學會建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新獎一等獎、首屆全國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)數(shù)字建筑及BIM應用獎優(yōu)秀獎、安徽省建筑安全生產(chǎn)標準化示范工地等多項榮譽稱號。

   項目所在區(qū)域成為合肥市裝配式建筑十多年來發(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。其中天門湖公租房3#樓是全國首個采用疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)建造的高層建筑。項目北側(cè)的天門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”。

   作為首批國家裝配式建筑示范城市，近年來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，已形成可復制可推廣的成功經(jīng)驗。