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日本人在蘇州建了一批鋼結構住宅,全產業鏈工業化模式,值得借鑒!

隨著目前裝配式建筑相關政策的不斷發布,各地逐步展開了較大規模的裝配式建筑實踐。但總體上來說,裝配式混凝土結構建筑居多,而裝配式鋼結構建筑尤其是住宅,其主體結構部分以外的工業化圍護系統、非結構部品件及內裝系統與鋼結構主體的一體化集成技術,還有待進一步完善與提高。在此方面,日本積水住宅株式會社(SEKISUI HOUSE,以下簡稱積水)在全世界范圍內開發了大量低層獨棟及聯排別墅,均采用一體化裝配式鋼結構體系,通過先進環保的材料、精心細致的“以人為本”理念,打造安心、安全、健康、舒適的居住環境,對我國加快裝配式鋼結構建筑及產業鏈系統的完善性與先進性有很大的參考學習意義。

積水姑蘇裕沁庭項目位于蘇州市相城區廣濟北路與玉成路(興業路)交匯處,其中錦苑(東區)由E1#~E6#高層住宅、E7#~E26#聯排別墅、E27#配套服務用房及地下車庫、門衛等組成,地上總建筑面積約15.6萬㎡;低層聯排別墅部分(雅居)為16棟3層、4棟2層裝配式鋼結構體系,地上建筑面積約2.1萬㎡。

▲ 總平面圖

全產業鏈工業化模式

聯排別墅地上部分采用一體化裝配式鋼結構體系,其圍護系統、隔墻、樓板、屋頂、機電系統及內裝系統均采用工廠成品或半成品,現場裝配集成。積水在沈陽建有綜合的工業化住宅生產基地,聯排別墅所使用的鋼結構零部件及外墻、內裝飾材料,均采用高度自動化的設備生產,還與室內裝修的板材、內部裝修設備等廠商合作,在工廠內形成一條龍式生產線;施工現場由自有的專業工程公司進行安裝及內裝修施工,并提供后期維修保養服務。總體上來看,從源頭開始通過設計、材料采購、加工生產、專業安裝及自有維修形成完善的工業化產業鏈,確保了自有開發理念在整個過程中的嚴格實施,為業主提供了優質、舒適的住宅產品。

按照《江蘇省裝配式建筑預制裝配率計算細則(試行)》的規定,本項目地上主體鋼結構、外墻圍護系統、內隔墻系統、樓板、屋蓋及機電系統全部采用工廠成品現場集成組裝,故其在主體結構和外圍護結構預制構件Z1、裝配式內外圍護構件Z2、內裝建筑部品Z3等部分的評分均為滿分;另外在創新加分項S的標準化、模塊化、集約化設計中都有一定程度應用,故獲得加分項2分。最終,本項目各單體的預制裝配率達到102%,充分體現了工業化全產業鏈的優勢。

裝配式鋼結構主體設計

主體鋼結構部分采用積水自有的“β系統構造”,即梁貫通構造體系,每個梁柱節點處均為單向抗側力構造,且鋼柱豎向無需嚴格對齊貫通,適用于低層鋼結構體系,主體及非結構部分采用全裝配、全干法的拼接工藝,結構主體通過ETABS分析軟件計算,所有構件均滿足承載能力、變形及穩定性的要求。

▲ “β 系統構造”示意圖

抗側力體系

鋼柱與鋼梁材質均為Q235B,通過高強螺栓連接形成平面內抗側力體系,兩個方向的側向力由該方向的平面內框架承擔,參照《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術規程》進行抗側力構件及主次梁布置,可根據需要靈活設置,鋼柱通過螺栓與混凝土基礎梁連接,鋼梁上下翼緣上根據75mm模數的間距打滿孔,鋼柱按此模數進行布置連接,極大提高了設計及加工制作的效率。

通過嚴格的抗震試驗,驗證了主體結構的整體性能以及柱梁節點的有效性,確保建筑在災害發生時的安全性。同時,主體鋼構件采用致密的電鍍涂層,達到了Ⅰ類環境中20年以上的防腐效果,結合超薄防火涂料提升了主體結構構件的耐久性。

▲ 結構平面布置示意圖

▲ 鋼柱腳連接詳圖

▲ 鋼梁貫通式梁柱節點詳圖

▲ 鋼柱、鋼梁現場連接

樓蓋體系

樓板采用150mm厚預制ALC板簡支于鋼梁上,并于板間密縫拼接,端部通過M10螺桿與鋼梁做限位構造連接。另外,在衛生間降板處,ALC樓板搭接于梁下翼緣上的構造角鋼上,每跨梁間板底都設置對角拉桿,以保證平面內的整體性,防止地震時板跨變形導致樓板脫落。

▲ ALC 樓板示意

▲ 樓蓋體系斷面詳圖

▲ 樓板下表面拉桿布置

▲ 樓板與鋼梁連接節點

裝配式圍護體系

建筑外圍護部分采用工廠預制生產的、兼顧強度和美觀的新一代復合結構外墻板“SHELL TEC墻”,運用獨有的“高壓真空擠壓方式”將混凝土狀的原料壓擠成型,可達到兩倍于一般混凝土的強度,同時達到了1h以上的外壁耐火時間。外墻板分塊用專用掛件連接于龍骨上,接縫用柔性膠處理,以消除溫度變形及實現防水效果。

外墻采用龍骨組合保溫體系,即將高性能玻璃絲棉(保溫材料)嵌入龍骨間,輔以防潮隔膜,以保證保溫性能的同時,防止吸收水汽;墻內面層則為石膏板,方便現場確定點位并留洞。

▲ 外墻構造詳圖

▲ 外墻節點詳圖

工業化集成內裝

人一生中攝入最多的物質是空氣,其占攝入物質總量的83%,因而良好的空氣環境是保障健康的首要因素。項目室內裝修中注重選用環保健康建材,地板、墻紙、天花板涂料使用甲醛釋放量較小的F四星級建材,將甲醛等有害物質的釋放降至最低,打造出健康、舒適的空氣環境。內裝采用一體化設計集成,豎向管線、線盒均嵌入墻體龍骨中,機電水平管線布置于吊頂內;現場與主體鋼結構安裝完成后,與龍骨及吊頂施工穿插進行。

▲ 屋頂與吊頂安裝

一體化機電系統

本項目從設計制造階段開始便積極推進削減碳排量的措施,實現所有建造流程中的“環保”。項目采用保溫窗扇與熱反射隔熱雙層玻璃,使全屋具備優異的氣密性;通過可高效過濾PM2.5的全熱交換器系統,以24h小風量進行換氣,將污濁的空氣與熱量一同排出,并對新風送氣進行熱量回收,可有效減輕空調負擔,降低使用費用;采用溫水地暖系統及先進的軟水處理系統,保證健康的居住環境。

▲ 24h 新風系統

▲ 設備管線安裝

總結

本項目通過前期的一體化集成設計、全產業鏈的成熟工業化部品件供應及專業安裝,實現了全裝配式節能環保住宅的快速、高質量實施,過程中有以下幾點體會:

(1)前置的精細化設計與定位是關鍵,需在設計早期階段確定材料及系統定位,并根據實際部品件進行集成設計。

(2)鋼結構主體布置需大膽創新,根據建筑及裝修功能要求適當調整,由兩個方向的面內抗側力“龍骨墻”體系分別承擔各自方向的側向荷載,同時梁僅承擔豎向荷載,樓蓋采用干法密縫拼接,柱、梁布置具有了極大自由性,也為建筑及裝修的布置調整提供了最大自由度,同時有助于提高標準化、自動化加工及安裝效率。

(3)健康舒適的室內環境永遠是住宅的首要需求,需要通過環保的材料、工廠高效率的集成工藝及現場的專業安裝等專業化分工達成。

(4)配套的成熟部品件是實現建筑高效率、高質量的重要補充。將鋼結構住宅大范圍推廣,必須依賴于配套部品件的完善成熟。

(5)積極實施住宅保險制度,針對部品件、機電設備及房屋整體進行商業投保,能夠有效提升維護質量和效率,改善居住體驗。

中國裝配式建筑產業聯盟——專家智囊團

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