• |关注我们|
    • 手机站二维码 扫描访问手机站

    • 公众号二维码 扫描关注公众号

  • 咨询电话:400-770-2200|
深圳华润城:预制装配技术在超高层建筑中的应用

2018-08-08来源:新营造

文/Article >赵晓龙 王保林 杨 涛

作者单位:深圳市华阳国际工程设计有限公司

【摘 要】

装配式混凝土结构建筑在我国超高层中的应用案例还比较少,本文通过塔楼高度达到180m 的润府三期项目来解析超高层装配式建筑的技术应用。润府三期项目是现今全国最高装配式混凝土结构建筑,采用预制构件种类为:预制外墙板、叠合楼板、预制楼梯、预制阳台、预制内隔墙条板。根据十多年装配式设计经验,结合我国现行规范、图集以及试验和论证,对预制装配技术进一步进行了优化改进,使预制装配技术在结构安全和施工操作上又得到了进一步的提升,并且在本项目中还将PC 装配体系和外幕墙体系进行了有机的完美结合,有效提升了装配式建筑的品质。本文将通过分析预制装配技术在超高层建筑中的可靠应用,希望能够对我国装配式建筑的进一步的健康发展有所借鉴价值。

1、引言

现阶段,我国的装配式建筑处于刚刚发展的初始阶段,针对装配式建筑的安全性以及技术先进性争论很多,但是我们应该看到现浇和装配各有各自的优缺点,现浇结构在我国发展了几十年还是有很多质量通病问题没有解决,所以我们针对装配式建筑出现的问题也应该以辨证的、发展的观点去分析。《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014 中明确“由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构”为装配式建筑,因此很多专家和领导认为,预制混凝土构件应用越多装配程度也就越高,所以也就出现有些城市未结合本地实际情况就不断盲目提高预制率(预制构件体积比)的情况,而在一味追求高预制率时,由于整体市场资源严重不匹配,使装配式建筑的质量控制出现了一系列问题。《装配式混凝土建筑技术标准》GBT51231-2016 装配式建筑定义为:“结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑”,这里面引入了4 大集成系统对装配式建筑重新进行了定义,是真正将侧重结构的概念拓展到整体建筑的概念。根据国家标准的定义演变,可以看到随着装配式建筑的不断发展,行业对于装配式建筑的内涵也在不断地更新。

我国装配式建筑行业在现阶段从开发、设计、生产、施工、质检、部品部件等各个环节都还没有熟练掌握装配式建筑技术,管理人员、技术人员、专业工人还极其短缺。因此现阶段的装配式建筑绝对不能搞“惟预制化”,如在装配式建筑市场还未成熟之际,一味的追求高预制率则必然会给项目带来很难预测的质量安全隐患。尤其是对于超高层建筑更应该进行慎重考虑,而本文将通过润府三期项目超高层塔楼装配式技术的应用分析,来解读装配式技术如何在超高层中结构中的合理应用。

另外,需要注意的是,装配式建筑需要从产业市场、人才培育、技术发展、质量管控等方面稳步推进、持续发展。在深圳尤其以万科、华阳国际等单位为代表的企业,坚持在确保结构安全前提下来实现提高质量、提高效率、减少人工、节能减排的“两提两减”的装配式建筑初心和目标。深圳市建设主管单位对于装配式建筑的开发,要求在项目设计阶段进行“装配式建筑技术认定”,在施工期间组织专家巡查组对项目现场进行“施工质量巡查”,通过前期评审和后期监督的管理机制,确保装配式建筑项目的质量安全。

2、工程概况

润府三期项目位于深圳市南山区高新技术产业园区中部,北为玉泉路,南为科发路,东侧为规划道路大冲二路,西临铜鼓路,总建筑面积约为30 多万平方米,由高度为120m~180m 的7 栋超高层塔楼组成。在方案设计阶段采用“模数化”、“标准化”、“模块化”工业化设计理念,对方案的户型进行了前期优化与改进,使其满足装配式建筑“标准化设计”的基础条件;通过采用预制装配技术实现了装配式建筑工厂化生产、装配化施工的基本特点;通过信息化协同平台使建筑各专业设计、内装设计、部品设计、构件生产运输、安装施工等相互打破壁垒,实现装配式建筑信息化管理的一体化特点。

综合考虑项目特点并结合深圳市环境特点,本项目采用了预制外墙板(含凸窗)、叠合楼板、预制楼梯、预制阳台、预制内隔墙条板等预制构件,按照深圳市计算标准,各栋塔楼预制率不低于16%、装配率不低于56%。本项目在规范JGJ1-2014 和GBT51231-2016 基础上,对结构体系及节点构造进行了充分研究和分析改进,通过节点处理合理考虑构件与主体结构的可靠相连以及降低对主体结构的不利影响。虽然本项目具有成本控制严格、质量要求高、后期维护要求简单、户型重复量大等显著特点,但是我们通过前期的合理化设计优化、装配式技术应用以及综合的科学化管理,有效提高了产品的质量和科技含量,在实现提高质量、提高效率、减少人工、节能减排的“两提两减”的装配式建筑初心的前提下也为超高层装配式建筑的发展提供了坚实的理论和实践基础。

3、装配式建筑设计

现阶段的常规项目设计基本是设计院中各专业间的一体化设计,后期会出现很多设计修改,而且由于我国设计规范和施工规范的脱节,从而单靠设计师很难保证设计质量。装配式建筑采用全产业链一体化设计模式,其设计内容不但包含常规的建筑、结构、机电各专业,还包含装修、生产、运输、安装等各方面内容,因此设计成果更具有可操作性、可实施性。

3.1 建筑设计

标准化设计是装配式建筑的基本要求,通过标准化设计才可以做到预制构件、部品部件的大批量工厂生产,从而达到提高质量、提高效率、降低建设成本的目的。润府三期30 多万平方米建筑采用6 种标准户型组合成3个标准楼栋;通过优化设计尽量降低预制构件模具种类以及装修部品的复杂化程度,共使用38 种外墙构件(12对镜像)、9 种阳台构件(2 对镜像)、1 种楼梯构件,精细化模具设计共计采用12 种模具。项目中预制构件在立面上并未外露,整个立面由铝合金窗、陶板幕墙和铝板幕墙包裹,预制构件预留埋件为幕墙提供简单可靠的连接点位。预制外墙采用PC 和幕墙之间设置保温层做法,依据《深圳市居住建筑节能设计标准实施细则》SJG15-2005计算,保温材料为46 厚保温岩棉,节点做法详见图2。

图2 保温做法详图

外墙渗水尤其是窗边渗水问题是现浇项目的质量通病之一,其问题很难得到有效处理,且处理起来也比较困难,后期维修成本占比较高。根据2009 年入住的万科第五寓项目、2013 年入住的龙悦居三期项目后期跟踪调查,其外墙渗水率基本为零,因此本项目外围部分均采用全混凝土外墙+ 外保温(岩棉保温)+ 单元式幕墙,实现外围护墙、外饰面、防水、保温一体化设计。预制外挂墙板接缝采用材料(密封胶和幕墙系统)、构造(高低企口)、结构(混凝土反坎)3 道防水相结合设计方式,充分保证外墙的防水效果,节点做法详见图3。

图3 外墙防水做法详图

机电设备管线系统采用集中布置,管线及点位预留、预埋到位:预制外墙预留预埋线盒和空调留洞、预制楼梯预留防滑凹槽、预制阳台预留预埋栏杆扶手安装埋件、立管留洞和地漏、吊顶内暗藏给水管和空调管线,采用一体化、系统化设计及施工解决方案。对管线相对集中、交叉、密集的部位,比如强弱电井、表箱、集水器等进行管线综合,减少平面交叉;竖向管线集中布置,并满足维修更换的要求。

3.2 结构设计

润府三期按7 度抗震设防、设计地震分组为第一组、设计基本地震加速度值为0.10g、特征周期为0.35。根据《装配式混凝土结构技术规程(JGJ1-2014)》、《装配式混凝土建筑技术标准(GB/T51231-2016)》、《装配式混凝土建筑结构技术规程(DBJ15-107-2016)》相关要求,7 度地区剪力墙结构高度限值110m,而本项目塔楼高度均超过此限值,因此竖向受力构件均未采用预制构件,其结构体系均为剪力墙结构体系。为积极响应国家、深圳市的产业化政策,本项目采用了预制外挂墙板(含凸窗)、预制楼梯、预制阳台、预制叠合楼板、预制内隔墙条板的5 种预制构件种类,在提高质量的前提下确保结构主体安全,以5、6 栋塔楼为例,构件具体布置如下图4。

图4 预制构件平面分布图

根据国家相关规范及图集要求,结合超高层建筑特点,设计对预制部分的构造进行详细分析研究,主要节点设计如下:

1) 预制外墙按顶部悬挂于主体结构现浇梁的外侧,两侧构造锚固于窗边剪力墙,底部设置平面外限位连接件,结构主体计算时同时考虑楼板与外挂墙板对梁刚度及主体刚度的影响,连接节点详见图5。

图5 预制外墙连接节点

2) 预制楼梯上端采用固定铰支座,下端采用滑动铰支座,结构抗震不考虑其斜撑作用,考虑罕遇地震作用下结构的层间弹塑性位移,梯段下端与主体结构预留30mm 变形缝,连接节点详见图6。预制楼梯踏面转角处设计倒角,防滑构造在工厂一次成型。

图6 预制楼梯连接节点

3) 预制阳台采用梁式阳台,预制悬挑梁部分预留一级直螺纹套筒连接构造,与内部梁钢筋连接,阳台板位置预留楼板底筋和面筋锚入结构梁内,确保结构安全。

4) 预制叠合楼板采用预制层厚度60mm+ 现浇层80mm 的做法,在确保构件生产、运输、安装安全的前提下,尽量加大现浇层厚度,确保管线预埋和浇注质量可控。叠合板连接节点详见图7、图8。


图7 叠合板端部节点


图8 叠合板中部拼接节点

5) 内填充墙考虑免抹灰工艺采用成品预制内隔墙条板,为减少隔墙裂缝,其连接位置采用现浇压槽、实心补板、转角L 或T 型板等措施,其构造节点经过研究分析条板拼接构造如图9~ 图12。

图9 单墙一字连接

图10 单墙与补板一字连接

图11 单墙直角连接

图12 双墙直角连接

4、意义及效益

润府三期项目在确保结构安全和建筑性能满足国家、地区相关规范、规定的前提下,充分体现了装配式建筑的“两提两减”目标。通过管理、设计和施工的协同配合,大幅提升项目工程质量和项目品质。

从综合体系来讲润府三期主要为以下几点:

1) 充分利用了铝模+PC+ 预制隔墙条板组合技术,施工误差控制在3mm 左右,取消常规项目的抹灰作业,从而彻底避免了空鼓等质量通病。

2) 外围护墙全部采用现浇剪力墙+ 预制外墙板体系,完全取消了外墙的砌筑部分,彻底解决外墙容易渗漏、开裂的问题。

3) 外围护采用PC+ 幕墙体系,对外围护防水系统采取双重保护,幕墙系统作为第一道防水系统,全混凝土外墙作为永久性的第二道防水系统。

4) 采用了新式提升外爬架施工方式,有效节约了外架综合成本并减少了施工工期。

项目中楼板、外墙、楼梯、阳台、填充墙等采用工厂生产的预制构件并在现场机械安装,取消木模板采用铝模板,综合来看可以有效减少现场用电能耗、减少现场湿作业、节约用水、节约建材、节约人工等,较传统施工工艺最大限度的减少木模板、减少浪费、减少现场建筑垃圾、废水排放,达到了装配式建筑的示范效果。

2017年润府三期项目作为省、市两级的装配式建筑重点示范项目进行了大范围的技术交流和展示参观,为广东省、深圳市的装配式建筑的技术研究、成果推广和标准建设均作出了积极贡献。通过本项目的设计及实施,为超高层建筑应用装配式建筑技术提供了很好的参考价值,从而为我国进一步研究和推广装配式建筑具有较大的贡献作用。