裝配式鋼結構住宅項目設計探索

中國建筑標準設計研究院有限公司 魏夢濤 賀艷杰 王 燕 劉國友

華晨寶馬汽車有限公司 程 竹

0 引言

自2017年12月住建部頒布GB/T 51129—2017《裝配式建筑評價標準》以來，關于裝配式建筑認定和裝配率計算有了明確的規范規定，對于地方裝配式建筑政策的落實也有了明確的依據和指導。

根據《滄州市人民政府辦公室關于加快推進裝配式建筑發展的實施意見》和《河北省人民政府辦公廳關于大力發展裝配式建筑的實施意見》（冀政辦字[2017]3號）的要求，劃定滄州經濟開發區、高新技術產業開發區作為全面推行裝配式建筑示范區。《滄州市人民政府辦公室關于加快推進裝配式建筑發展的實施意見》中提及經竣工驗收合格后由項目所在地政府按照100元/m2進行補貼，其外墻預制部分建筑面積（不超過規劃總建筑面積的3%）可不計入成交地塊容積率。目前滄州市規劃部門要求新建工程項目中不少于15%的建筑面積采用裝配式建筑，可選擇采用裝配式混凝土或裝配式鋼結構建筑，由于混凝土預制構件廠距離在200km以上，最終選擇采用裝配式鋼結構建筑。

1 工程概況

滄州天成裝配式鋼結構住宅項目位于河北省滄州市，總建筑面積37266．99m2，地上建筑面積33514．29m2，地下建筑面積3752．70m2。該項目共包括10棟住宅，其中7號樓采用裝配式鋼結構體系，地上27層，地下3層，層高2．9m，建筑高度78．6m（見圖1）。采用矩形鋼管混凝土框架+現澆混凝土核心筒體系。

圖1 滄州天成項目7號樓效果

2 主體結構

本項目設防烈度7度（0．136g），場地類別Ⅲ類，設計地震分組第二組，場地特征周期0．55s。主體結構采用矩形鋼管混凝土框架+現澆混凝土核心筒，為組合結構體系（見圖2，3）。框架柱采用鋼管混凝土柱澆筑混凝土，框架梁與支撐采用H型鋼，樓板采用鋼筋桁架樓承板。矩形鋼管中澆筑C50自密實混凝土，采用Q345B級鋼管。豎向交通核采用現澆混凝土核心筒，交通核所占面積比例小于20%。

比較該結構體系與鋼管混凝土框架+鋼板剪力墻結構體系，地上結構用鋼量為75kg/m2，而鋼管混凝土框架+鋼板剪力墻地上結構用鋼量為85kg/m2，由此可得出本項目選擇的結構體系用鋼量較優。另外，該結構體系抗側剛度較大，位移較小，位移角小于1/800，對于風振舒適度控制較好。而鋼管混凝土框架+鋼板剪力墻結構體系的抗側剛度較小，位移較大，位移角接近限值1/300。

圖2 三維結構模型

圖3 三維結構標準層模型

樓板采用鋼筋桁架樓承板，鋼筋桁架樓面應用比例達80%以上（見圖4）。標準層樓承板厚110mm，鋼筋桁架高80mm，上弦和下弦鋼筋直徑均為8mm，腹桿鋼筋直徑4．5mm，底板采用0．6mm厚鍍鋅鋼板，樓板采用C30混凝土，如圖5所示。

圖4 鋼筋桁架樓承板樓面應用比例

該項目采用矩形鋼管混凝土框架柱，框架梁及支撐均采用H型鋼，鋼柱與鋼梁采用栓焊連接，梁端部增加楔形蓋板以做加強。鋼柱拼接、鋼支撐與鋼柱、鋼梁采用全焊接連接，鋼柱內部填充自密實微膨脹混凝土，如圖6所示。

3 圍護墻與內隔墻

外圍護墻體采用300mm厚半內嵌ALC蒸壓加氣混凝土條板，為圍護、保溫、裝飾一體化墻體材料，外圍護墻體總面積為482．4m2（不含核心筒剪力墻），標準層ALC條板面積為433．5m2，砌塊面積為49．2m2，ALC條板墻面面積占比為89．9%，大于80%，因此非承重圍護墻非砌筑一項可得5分，圍護墻、保溫（隔熱）、裝飾一體化一項可得5分，共計10分。

圖5 鋼筋桁架樓承板

圖6 鋼結構連接節點

內隔墻總面積為1034．4m2，標準層ALC條板墻面面積為538．2m2，混凝土砌塊墻面面積為496．2m2，ALC條板墻面面積占比為52%，大于50%，則內墻非砌筑一項可得5分。

外圍護ALC墻體與主體結構連接采用半嵌半掛形式，墻體厚300mm，鋼梁側面冷橋處采用B04材質ALC板連接，墻體上端采用勾頭螺栓與鋼梁下的焊接角鋼連接，墻體下端采用勾頭螺栓與混凝土板上的預埋角鋼連接（見圖7）。

圖7 外圍護與主體結構連接節點

4 裝修和設備

本項目采用全裝修設計，地面、墻面、頂棚均按照材料做法表進行裝修，內部設施設備也安裝完成，則此項可得6分。

5 裝配率計算

根據《裝配式建筑評價標準》裝配式建筑評分表4．0．1條中各項目的應用情況，統計各分項分值，計算得出的裝配率為71%，大于裝配率50%的要求，應被認定為裝配式建筑（見表1）。

表1 裝配率計算

6 結語

本項目的裝配式鋼結構住宅體系屬于混合結構的裝配式鋼結構建筑，為裝配式鋼結構建筑的發展應用提供多種可能性。該體系具有用鋼量較省、抗側剛度大、主體結構分值高、外圍護保溫裝飾一體化、精修到位拎包入住、戶內空間大等優點。

裝配式鋼結構住宅體系易于實現工業化、標準化制作，而與之相配的墻體材料可采用節能環保的新型材料，可再生重復利用，符合可持續發展戰略，因此裝配式鋼結構住宅的推廣必將促進住宅產業化的快速發展，提高我國住宅產業發展水平，并帶動住宅施工行業革新。