裝配式鋼結構建筑研究與實踐-合肥紫云廣場

一 項目概況

 

   紫云廣場項目位于合肥市經開區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構；東塔樓采用鋼框架結構；西塔樓采用鋼框架-支撐結構。框架柱采用鋼管混凝土柱結構形式采用鋼管混凝土-中心支撐結構。

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

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

二 技術特色

 

1  裝配式建筑與建筑功能的融合

 

   項目充分利用鋼結構的建造優勢，將不同的建筑功能融入項目中。根據現代企業總部辦公及社區服務功能需求，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，打造現代、高效、特色鮮明的空間環境。設計利用鋼結構大空間的優勢，將衛生服務中心、餐廳、商務、社區活動中心、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。結合環形跑道、垂直樓梯等營造富有生活氣息、層次豐富、親近自然的環境特色。

   內部空間設計舒適溫馨，每個樓層結合功能設置休息交流區、咖啡吧等，創造滿足身心健康、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，結合喬木、灌木、花卉、草坪等各類適地性植物，創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；結合立面水平遮陽板、雨水收集、太陽能熱水、太陽能光伏、節水節電器具、LOW-E中空玻璃等，共同打造綠色節能的企業辦公建筑典范。

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，巧妙結合狹長地形，形體有機整體、一氣呵成。造型現代方正、穩重大氣，塑造“基業永恒”的發展信心。

   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、樹立企業新的發展信念，也必將成為區域的地標建筑，為合肥的城市建設添上濃墨重彩的一筆。

4  結構創新

 

   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，充分體現了鋼結構的優勢，斜支撐展示了鋼結構的結構之美。此區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  外圍護創新

 

   項目外圍護系統使用金屬和玻璃幕墻體系，解決了鋼結構外圍護體系的難題。金屬屬于輕量化的材質，減少了建筑結構和基礎的負荷，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、防蝕性能優良。無論加工、運輸、安裝、清洗等施工作業都較易實施。

   本項目外幕墻創新型使用了鈦鋅板，在耐久性、防污、防蝕性能上更為突出，鈦鋅板材質很好地表現了建筑的造型美。

6  內裝創新

 

   項目采用了裝配化裝修的技術，在公共部位，采用干掛陶瓷薄板技術，全面實現管線分離，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，為樓地面的裝配式干法施工做出了積極探索。

三 技術成效

 

1  裝配式公共建筑的探索

 

   2020年7月，《住房和城鄉建設部 國家發展改革委 教育部 工業和信息化部 人民銀行 國管局 銀保監會關于印發綠色建筑創建行動方案的通知》提出：“新建公共建筑原則上采用鋼結構。”可見本項目采用裝配式鋼結構具有極度的前瞻性。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，不僅僅體現在主體鋼結構上，同時對外圍護系統、內裝系統、設備與管線系統進行集成和創新，成為裝配式鋼結構建筑的典范。

2  消能減震技術

 

   在A、B塔樓與連廊之間設置粘滯阻尼器，控制預期的結構變形，從而使主體結構及構件在罕遇地震作用下不發生嚴重破壞；同時，經分析，連體結構豎向第1階振動頻率為2.582Hz，小于規范允許值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，大于規范允許值0.15m/s²。為滿足連體結構在使用中舒適度的要求，在連廊中設置調頻質量阻尼器（TMD），削弱結構的振動反應。

3  裝配式組合結構技術

   預制構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構，地上部分為裝配式鋼結構，其中A塔樓為鋼框架-中心支撐結構，結構抗震等級為三級，其中鋼柱為二級；B塔樓為鋼框架結構，結構抗震等級為三級，其中鋼柱為二級；裙樓為鋼框架結構，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構，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，工業化程度極高。

4  現澆樓板無立桿模板支撐技術

 

   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支托（包括含承靴底座、可調托撐和螺母），上安放方鋼管（主龍骨），通過螺桿實現可調節支撐的高度調節，進而實現整個支撐結構水平面內的整體可調。項目取得安徽省工法一項。

5  BIM技術應用

 

   本項目全過程使用BIM 技術，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信息的無縫傳遞，最終提升建筑品質。項目設計之初既考慮設備與管線系統與裝配式鋼結構系統的融合，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，合理避讓結構梁板柱，規避了后期鑿剔溝槽、開孔、開洞以及不滿足凈高要求等現象的發生。

   項目還先后獲得了合肥市優質結構工程獎、安徽省土木建筑學會建筑結構創新獎一等獎、首屆全國鋼結構行業數字建筑及BIM應用獎優秀獎、安徽省建筑安全生產標準化示范工地等多項榮譽稱號。

   項目所在區域成為合肥市裝配式建筑十多年來發展的縮影。區域內涵蓋了裝配式鋼結構、裝配整體式剪力墻結構、疊合板式剪力墻結構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構建造的高層建筑。項目北側的天門湖健康驛站采用裝配整體式剪力墻結構，現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展，產業支撐能力雄厚，建造質量不斷提升，裝配式建筑發展模式特色鮮明，已形成可復制可推廣的成功經驗。