光谷科技金融中心裝配式設(shè)計方案分析

程文剛　李潔

摘 要：以光谷科技金融中心裝配式設(shè)計案例為研究對象，探討裝配式建筑設(shè)計的基本特征和該工程裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)、裝配率計算過程、地基基礎(chǔ)以及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計等諸多內(nèi)容，旨在為其他裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的快速提升帶來一定參考和啟迪。

關(guān)鍵詞：光谷科技金融中心;裝配式設(shè)計;地下室設(shè)計

中圖分類號：TU17;TU741文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0010-03

0 引言

裝備式建筑結(jié)構(gòu)形式具備著較強(qiáng)的綠色環(huán)保性能，能夠提高工程施工質(zhì)量和增加工程施工效率，因此具備著廣闊的發(fā)展前景，在較大程度上受到了國家建設(shè)主管部門的推崇和青睞[1]。現(xiàn)階段而言，會議中心、市民中心、后續(xù)中心、金融中心甚至是批量生產(chǎn)的房屋建筑工程中，采用裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的案例越來越多，因此，對光谷科技金融中心裝配式設(shè)計案例研究具備一定的理論意義和現(xiàn)實價值。

1 工程概況

光谷科技金融中心項目位于武漢市東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)金融核心功能區(qū)，神墩五路和花溪路交叉口處，距離東湖高新管委會2 km，毗鄰光谷第五大道及地下商業(yè)空間，規(guī)劃坐擁五條軌道交通，緊鄰豹子溪公園與新月溪公園。

A地塊項目用地面積約9 880 m²，總建筑面積約39 043 m²，其中地上建筑面積23 781.75 m²，地下建筑面積15 261.12 m²，容積率2.41。擬建建筑為1棟6層辦公樓及其下二層地下室。主樓呈兩個“L”型圍合成一個回字形平面，中間為開敞中庭，整體結(jié)構(gòu)未設(shè)變形縫。層高首層為5.50 m，其余各層為4.50 m，主樓建筑高度為28.00 m，局部豎向收進(jìn)，局部屋面標(biāo)高分別為23.40 m和14.40 m。結(jié)構(gòu)形式為混凝土框架結(jié)構(gòu)，主要柱網(wǎng)8.40 m×8.40 m、8.40 m×9.00 m、8.40 m×10.20 m以及8.40 m×10.80 m。地下室底板標(biāo)高為-9.100 m。

B地塊位于神墩五路和花溪路交叉口處，距離東湖高新管委會2 km，毗鄰光谷第五大道及地下商業(yè)空間，規(guī)劃坐擁五條軌道交通，緊鄰豹子溪公園與新月溪公園。該工程項目周邊交通方便快捷，項目所在地城市規(guī)劃設(shè)計完善。項目用地面積約10 695.69 m²，總建筑面62 809.58 m²，其中地上建筑面積38 493.28 m²，地下建筑面積24 316.30 m²，由1棟建筑高度高達(dá)89 m左右的19層辦公樓、3層建筑高度高達(dá)23 m左右的商業(yè)裙房和2層建筑高度高達(dá)23 m左右的多功能廳圍合為完整圈層，下部結(jié)構(gòu)功能設(shè)計為地下室，可以用于設(shè)備、車和其他雜物的堆放，其中地下三層局部設(shè)有平戰(zhàn)結(jié)合的人防地下室。圖1即為立面效果示意圖。

2 設(shè)計依據(jù)

在光谷科技金融中心項目的設(shè)計過程中，設(shè)計依據(jù)主要包括3方面內(nèi)容[2]：

一是本工程主體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理使用年限為50年應(yīng)該滿足的相關(guān)設(shè)計規(guī)范;

二是自然條件依據(jù)，其中基本風(fēng)壓W₀=0.35 kN/m²（50年），W₀=0.40 kN/m² （100年），地面粗糙度為B類，風(fēng)載體形系數(shù)迎風(fēng)面取0.8，背風(fēng)面取-0.5，工程抗震設(shè)防烈度為6 度;

三是《光谷科技金融產(chǎn)業(yè)園巖土工程勘察報告》（詳細(xì)勘察階段）（編號：2020KC258），包括工程地質(zhì)概況、場地地基土壓縮模量、承載力特征值、場區(qū)水文地質(zhì)條件等內(nèi)容。

3 裝配率計算

依據(jù)《武漢市裝配式建筑裝配率計算細(xì)則》（2019年版）第4.0.1條公式，裝配率計算公式如下：

結(jié)合光谷科技金融中心項目，該工程梁、板、樓梯、陽臺、空調(diào)板等構(gòu)件、非承重圍護(hù)墻非砌筑、圍護(hù)墻與保溫、隔熱一體化、內(nèi)隔墻非砌筑等使用了裝配式建造方案，表1即為該項目裝配式方案。

根據(jù)裝配方案，著重考慮光谷科技金融中心項目裝配置建設(shè)過程中柱、支撐、承重墻、板、樓梯、陽臺等主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件，考慮工程承包方式、信息化使用方式等諸多內(nèi)容，按照裝配式建筑的基本要求，初步計算裝配率52.1%，表2即為裝配式建筑裝配率計算表。

4 地基基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

就光谷科技金融中心項目基礎(chǔ)選型設(shè)計而言，A地塊根據(jù)擬建建筑物荷載大，且滿鋪兩層地下室，結(jié)合所處地質(zhì)條件及持力層埋深等情況，綜合考慮抗拔和承載的雙重作用，金融中心項目地基樁的設(shè)計，在鉆孔灌注的后端設(shè)置壓漿環(huán)節(jié)，樁尖延伸至持力層結(jié)構(gòu)，利用下端風(fēng)化泥巖承載上部結(jié)構(gòu)，樁身設(shè)計直徑700 mm，確保單一灌注樁在上端荷載承接時能達(dá)到2 850 kN的承載力特征值，確保單一灌注樁在向下延伸時能達(dá)到1 100 kN的端部承載力特征值。當(dāng)灌注樁樁身沒入下端巖石層的深度大于等于10 m時，確保單一灌注樁下部尖端進(jìn)入持力層的深度大于等于1.0 m[3]。B地塊辦公樓（第一單元）采用筏板基礎(chǔ)加下柱墩的基礎(chǔ)形式，筏板厚度2 000 mm，核心筒處筏板加厚至3 000 mm，其余裙樓及地下室基礎(chǔ)也均采用筏板基礎(chǔ)加下柱墩的形式，除辦公樓核心筒范圍加厚的筏板區(qū)域持力層為（4a-1）強(qiáng)風(fēng)化泥巖：f_ak=480 kPa，E_s=45 MPa，其余基礎(chǔ)的持力層均為（3-2）黏土：f_ak=355 kPa，E_s=15 MPa。此外，根據(jù)地勘報告，B地塊抗浮設(shè)計水位為室外地面標(biāo)高（41.60 m），通過抗浮驗算，地下室局部需設(shè)置抗拔錨桿，其單根錨桿豎向抗拔承載力特征值為280 kN，表3即為不同地層地基土壓縮模量、承載力特征值。

就地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，光谷科技金融中心項目地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計分為地下室結(jié)構(gòu)布置、地下室抗浮和地下室特殊措施設(shè)計3部分內(nèi)容。其中，在地下室結(jié)構(gòu)布置中，A地塊地下室平面為矩形，平面尺寸為95.40 m×78.60 m，屬超長結(jié)構(gòu)。地下室一般底板面標(biāo)高為-9.100 m，底板厚650 mm;由于南北地勢有高差，地下室室內(nèi)一般頂板面標(biāo)高為1.150 m、0.450 m、-0.050 m，衛(wèi)生間頂板板面局部降板，板厚180 mm;室外頂板面標(biāo)高為-0.800 m，頂板厚250～300mm。室內(nèi)框架梁一般為400 mm×800 mm，室外框架梁一般為500 mm×800 mm～1200 mm。室外地下室頂板覆土厚為0.80～1.25 m不等。地下室外墻厚350 mm，水池內(nèi)墻厚300 mm。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，B地塊設(shè)有三層地下室，主要為設(shè)備用房、車庫和消防水池等。平面尺寸為88.44 m～98.30 m，地下一層層高為4.80 m，地下二、三層層高為4.00 m，最大柱網(wǎng)為11.40～10.80 m。地下室頂板采用鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)體系，室外頂板板厚為250～400 mm，室內(nèi)頂板板厚為180 ～200 mm，頂板主梁為400～900 mm（室內(nèi)），500 mm×1000 mm（室外），次梁為300 mm×750 mm;水池內(nèi)墻厚度均為300 mm。 地下一、二層樓板采用鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)體系，地下一、二層結(jié)構(gòu)板厚為200 mm，主梁為400 mm×800 mm～1 000 mm，次梁為250 mm×600 mm～750 mm。B地塊地下室需進(jìn)行抗浮驗算，地下室底板采用筏板基礎(chǔ)加柱墩的結(jié)構(gòu)體系，地下室底板厚為700 mm，地下室外墻厚度為300 mm、400 mm、500 mm。

在光谷科技金融中心項目地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為最大限度保證光谷科技金融中心項目施工安全，特意針對該項目施工地質(zhì)條件等采取針對性的特殊措施：首先，可根據(jù)光谷科技金融中心項目地下室屬超長結(jié)構(gòu)，采取設(shè)置后澆帶、采取保溫措施和平衡溫度作用等基本的抗裂措施。在平衡光谷科技金融中心項目溫度作用時，先計算溫度作用，配置溫度鋼筋抵抗溫差變化引起的內(nèi)力。其次，針對光谷科技金融中心項目地下室屬超長結(jié)構(gòu)，設(shè)計時根據(jù)溫度作用計算結(jié)果，對梁、板鋼筋增加沿長向的配筋，對砼墻增加水平分布筋。最后，為保證項目混凝土工程施工質(zhì)量，有必要加強(qiáng)混凝土施工期間的養(yǎng)護(hù)措施，加強(qiáng)使用期間的溫度穩(wěn)定措施，包括但是不限于減少結(jié)構(gòu)外露，采用建筑保溫、地下室頂板覆土保溫等諸多途徑。在對光谷科技金融中心項目地下室施工期間的抗浮作用力進(jìn)行平衡時，由于地下室施工時，基坑范圍應(yīng)采取有效措施降低地下水位至底板下0.5 m，保證地下室基坑排水溝積水及時排出。基坑四周地面采取固化措施且設(shè)置排水溝，及時將地表水排走，防止地表水流入基坑內(nèi)。地下室頂板上的覆土和道路施工完畢、地下室各層面層施工完畢、場地排水系統(tǒng)已能正常排水、主體結(jié)構(gòu)封頂、全部砌體砌筑完成后，且地下室外圍基坑回填符合設(shè)計要求之前，不得停止降水。

5 結(jié)語

總而言之，光谷科技金融中心應(yīng)利用裝配式設(shè)計，能夠在滿足該金融中心設(shè)計依據(jù)的基礎(chǔ)上，通過合理的荷載計算和分析，得到較為科學(xué)適宜的裝配率，從而更好地指導(dǎo)光谷科技金融中心裝配式設(shè)計過程中的地基基礎(chǔ)設(shè)計和地下結(jié)構(gòu)設(shè)計等諸多內(nèi)容，為其他金融中心應(yīng)裝配式建筑的應(yīng)用提供思路。

參考文獻(xiàn)

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