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一個項目帶你深剖裝配式混凝土結構的創新設計

2017年建筑行業最火的一個詞,除了BIM,非“裝配式”莫屬,就連世界最大積木玩具廠商樂高也在近日宣布進軍裝配式建筑!今年無疑將是裝配式建筑的發力之年!作為建筑從業人員,再不學習真的就OUT了。同濟設計將帶來系列干貨文章,深度剖析各類裝配式建筑技術的創新設計與應用,希望大家持續關注。


本文將以上海臨港重裝備產業區項目為例,剖析裝配式混凝土結構在公共建筑領域中的創新應用。


▲ 鳥瞰圖


項目概況


臨港重裝備產業區H36-02地塊由同濟設計集團和德國gmp國際建筑設計有限公司于2016年7月聯合中標并共同承擔方案設計。項目位于上海浦東新區臨港重裝備產業區和物流園區內,主要功能為研發及配套服務設施。總建筑面積約 21.4 萬平方米,共由7棟高層建筑,16棟多層建筑組成,一層地下室。


▲ 主入口


▲ 東主入口立面


除東4樓采用裝配式鋼框架結構外,其余單體地上部分均采用裝配整體式鋼筋混凝土結構,單體預制率不低于40%,滿足上海滬建管聯〔2014〕901號《關于推進本市裝配式建筑發展的實施意見》的要求。


其中單體西1,西2樓為創新示范工程,裝配預制率不低于45%,并采用了多項創新技術。滿足滬建建材聯〔2016〕432號《上海市建筑節能和綠色建筑示范項目專項扶持辦法》中對于裝配整體式建筑示范項目的要求。


本項目預制構件包括:框架柱、主次梁、樓板、樓梯以及挑板和女兒墻等。


▲ 預制柱


▲ 預制梁


▲ 預制樓梯板


▲ 預制雙T板


創新技術


本項目面積大,單體數量多,同時又要滿足預制裝配比例要求,對設計、現場施工與管理都是一次非常大的考驗。為順利推進項目,同濟設計團隊從以下4個方面進行了創新設計,確保有效解決技術難題。


裝配式混凝土結構消能減震結構體系


本工程西1、西2樓為高層建筑,若按常規體系采用框架剪力墻結構,則剪力墻部分需要現澆,增加現場濕作業,不利于預制率的提高;且剛度的增加會導致預制框架部分的構件尺寸較大,造成運輸和施工吊裝困難。


經比選,采用了設置黏滯阻尼器的裝配整體式鋼筋混凝土框架結構。其優點在于不會給結構增加額外的剛度,且在多遇地震作用下就能顯著耗能,減小地震剪力和位移角。據統計,黏滯阻尼器替代剪力墻之后,提高了建筑的預制裝配程度(單體預制率≥45%),減少了結構自重(混凝土用量減少7%),同時增強了裝配式建筑的抗震能力和防災性能。


▲ 黏滯阻尼器實物


▲ 黏滯阻尼墻連接示意圖


▲西1樓阻尼器布置圖


裝配整體式混凝土框架結構簡化節點連接


為解決框架節點鋼筋密集、施工困難的突出問題,設計團隊優化了框架梁柱和節點的配筋及連接方式,包括:框架柱四角集中配置受力縱筋、框架梁底筋節點區鋼筋避讓、采用鋼筋錨固板的框架頂層端節點,有效提高裝配式框架的施工效率。


▲ 典型中層邊柱節點構造


▲ 典型框架梁底筋錯位排布構造


▲ 頂層梁柱節點構造


預制預應力混凝土雙T板疊合樓蓋技術


本項目標準柱網為8.4mx8.4m,因此大量采用預制預應力混凝土雙T板,取消次梁,提高施工效率并降低造價,局部柱距較密,則采用鋼筋桁架疊合板。


▲ 雙T板


▲ 鋼筋桁架疊合板


▲ 西1樓典型樓層預制板布置圖(紅色為雙T板,藍色為鋼筋桁架疊合板)


為了滿足公共建筑裝配式混凝土結構對大跨樓蓋結構的需求,設計團隊研究了先張法預應力混凝土雙T板變截面端部設計方法以及L形、倒T形梁的挑耳設計方法。


▲ 典型雙T板梁板節點


▲ 雙T板端部節點構造


▲ 雙T板端部節點構造實物


BIM和RFID(無線射頻識別芯片)技術在裝配式建筑中的應用


在裝配式建筑的設計、生產、施工、運維等各個階段,均應用RFID(無線射頻識別芯片)技術實現預制構件的信息自動化采集,同時結合BIM技術進行精細化設計、提高預制構件制作精度、加強施工管理水平并節省工程造價、為項目運營維護提供準確的工程信息,實現裝配式建筑的全生命周期信息化管理。


▲ 中間層邊跨梁柱節點BIM模型


▲ 鋼筋桁架疊合板BIM管綜模型


▲ 雙T板受力邊節點模型


▲ 裝配式樓梯模型


科研進展


以本工程為基礎,同濟設計集團申報了國家住建部裝配式建筑科技示范工程項目和上海市科委計劃項目“高預制率裝配式綠色生態產業園區關鍵技術與集成示范”。工程設計人員還參與了國標圖集《裝配式混凝土結構連接節點構造(2015年合訂本)》G310-1~2的編制工作。


▲ 國標圖集


項目名稱:臨港重裝備產業區 H36-02 地塊項目

建筑地點:上海浦東新區臨港重裝備產業區和物流園區

設計時間:2016.2-2017.2

設計單位:同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司建筑設計三院

合作設計:德國gmp國際建筑設計有限公司

占地面積:8.4萬平方米

建筑面積:21.4萬平方米

項目總負責人:王文勝

建筑:史巍、程熠、陶匡義、潘心怡、張帆、王菁

結構:耿耀明、周漢杰、馮峰、沙全治、趙永磊、王海霖、鄒誠、劉志遠、胡錫勇、張思奇

給排水:李意德、潘若平、肖樂、何音腩、韓欣洋、阮群

暖通:常愛青、蘇志、袁寅、何克青

電氣:馮明哲、麻偉男、顧巍

BIM:張崢、張東升、杜明


來源:BIM每日一技

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