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來(lái)源：同濟設計TJAD

裝配式鋼結構作為裝配式建筑三大結構體系之一，具有抗震性能好、建筑品質(zhì)高、制作簡(jiǎn)單、施工快、綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。本文結合某實(shí)際工程，詳述裝配式鋼結構在高層住宅建筑中的應用優(yōu)勢。

2016年2月，中共中央國務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見(jiàn)》(中發(fā)〔2016〕6號)提出發(fā)展新型建造方式，指出大力推廣裝配式建筑，積極穩妥推廣鋼結構建筑。深圳市積極貫徹落實(shí)國務(wù)院的意見(jiàn)，于2016年6月27日，印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)裝配式建筑的通知》(深建科工〔2016〕22號)，全面促進(jìn)深圳市裝配式建筑的發(fā)展。

傳統建筑的建造方式采用現場(chǎng)現澆或焊接的工藝，其現場(chǎng)施工條件差、工程質(zhì)量難以保證，資源浪費嚴重，產(chǎn)生大量的建筑垃圾，無(wú)法滿(mǎn)足建筑工業(yè)化的發(fā)展需求。

裝配式鋼結構建筑的建造方式是將建筑中的主要構件和部品在工廠(chǎng)制造完成，再運輸到現場(chǎng)，經(jīng)機械化安裝后，形成滿(mǎn)足預定功能要求的建筑物。裝配式鋼結構建筑具有抗震性能好、建筑品質(zhì)高、制作簡(jiǎn)單、施工快、綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

裝配式鋼結構建筑已經(jīng)在美國、日本、澳大利亞等發(fā)達國家廣泛應用，可以給社會(huì )帶來(lái)巨大的綜合效益，同時(shí)帶動(dòng)其它行業(yè)的快速發(fā)展。目前，裝配式鋼結構建筑在中國屬于剛起步階段，且主要以多層建筑為主，在高層建筑中應用很少，有待于深入研究。

近期，同濟設計集團針對深圳某高層住宅項目進(jìn)行了鋼結構可行性研究。本文將以其為例，剖析裝配式鋼結構應用在高層住宅建筑中的優(yōu)勢。

該項目位于深圳市南山區，由住宅、公寓、還遷住宅、養老酒店等8棟高層建筑組成，占地6.7萬(wàn)平方米，計容建面33.7萬(wàn)平方米。

◎ 地塊總體規劃示意圖

根據建筑使用性能、平立面的規整性與建筑高度，本案選取8棟建筑中具有代表性的4號建筑進(jìn)行研究。其結構高度179.6m，結構高寬比10.1，地上55層，層高3.1m(避難層4.0m)。平面尺寸投影尺寸23.1m×42.1m，其中標準層面積約710㎡，每層6戶(hù)(3種戶(hù)型)，地上總面積約4萬(wàn)㎡。

深圳南山區抗震設防烈度7度(0.1g)，設計地震分組為第一組，場(chǎng)地類(lèi)別Ⅱ類(lèi)，場(chǎng)地特征周期Tg=0.35s。10年一遇風(fēng)荷載0.45kN/㎡，50年一遇風(fēng)荷載0.75kN/㎡，100年一遇風(fēng)荷載0.9kN/㎡。

注：本文圖片較大，可雙擊圖片，放大后查看。

◎ 4號建筑平面圖

◎ 4號建筑立面圖

由于本項目結構高寬比達到10.1，且水平風(fēng)荷載大，導致結構設計難度很大。針對這類(lèi)高層住宅建筑，傳統做法是采用混凝土結構，通過(guò)增大構件截面、設置剪力墻等方法來(lái)增加結構剛度，以滿(mǎn)足結構安全性與舒適性的需求。但是傳統做法對建筑品質(zhì)有較大影響，且施工工期較長(cháng)，無(wú)法實(shí)現建筑工業(yè)化的目標。

為解決以上難點(diǎn)，同濟設計團隊突破傳統設計方法的限制，采用裝配式鋼結構進(jìn)行設計，以滿(mǎn)足業(yè)主高標準的要求。

鋼結構方案的結構體系構成：CFT柱型鋼框架+支撐+黏滯阻尼墻。支撐布置于公共交通區域與建筑隔墻的位置，黏滯阻尼墻布置于結構的中上部，共72片。

◎ 鋼結構方案結構體系組成

◎ 鋼結構方案結構平面布置

◎ 黏滯阻尼墻構造圖

◎ 某項目黏滯阻尼墻安裝示意圖

相比于傳統混凝土結構，本項目采用鋼結構體系具有多個(gè)方面的優(yōu)勢。

| 結構抗震性能

由于采用消能減震鋼框架-支撐結構體系，上部結構重量約降低34%，這有助于：? 降低基礎造價(jià)(約25%)；? 降低地震作用，提高結構的抗震性能。

| 建筑品質(zhì)

由于住宅類(lèi)建筑對建筑使用功能要求高，通過(guò)采用鋼結構體系，有效地提升了建筑品質(zhì)。

? 建筑墻厚可由700mm降低到450mm(降低36%)，建筑使用面積增加。

◎ 混凝土方案標準層（裝修后墻厚700mm）

◎ 鋼結構方案標準層（裝修后墻厚450mm）

? 支撐布置于公共交通區域的隔墻位置，室內戶(hù)型可任意分割(大空間可變戶(hù)型)，同時(shí)保證外立面視覺(jué)通透性。

◎ 交通筒

◎ 結構戶(hù)型圖(C1戶(hù)型)

◎ 結構戶(hù)型圖(C2戶(hù)型)

◎ 結構戶(hù)型圖(C3戶(hù)型)

? 將鋼管混凝土柱扁長(cháng)化和采用內部裝修技術(shù)，有效解決室內露梁露柱等建筑功能問(wèn)題。

◎ 建筑戶(hù)型圖(C1戶(hù)型)

◎ 建筑戶(hù)型圖(C2戶(hù)型)

◎ 建筑戶(hù)型圖(C3戶(hù)型)

| 抗風(fēng)舒適度

本項目所在地區10年一遇風(fēng)荷載達到0.45kN/㎡，且結構高寬比較大，結構風(fēng)振下的舒適度問(wèn)題需要重點(diǎn)關(guān)注。

若采用混凝土結構，需通過(guò)增大結構構件截面尺寸或增加剪力墻，提高結構剛度，改善結構的風(fēng)振舒適度，但是會(huì )進(jìn)一步增強結構的地震作用，這種方法不夠經(jīng)濟，且效率低。

針對本項目的特點(diǎn)，提出采用鋼結構體系，在滿(mǎn)足結構基本剛度（層間位移角、剪重比、剛重比等）的前提下，通過(guò)有效地布置黏滯阻尼墻，充分發(fā)揮耗能減振（震）作用，可有效控制結構的風(fēng)振加速度，同時(shí)降低結構的地震作用。

通過(guò)對比兩種方案，鋼結構方案的舒適性?xún)?yōu)于傳統混凝土方案。

| 施工工期與預售期

? 施工工期

鋼結構大部分構件在工廠(chǎng)生產(chǎn)，運往現場(chǎng)后整體組裝，施工工期短。根據調研結果，鋼結構建筑地上主體結構標準層施工速度約為4天?；炷两Y構受施工過(guò)程中各因素的制約，工期較長(cháng)，一般地上主體結構標準層施工速度約為6天。

本項目地上55層，如采用混凝土結構，需要工期約為330天；如采用鋼結構，需要工期約為220天，可節約施工工期110天（約3.7個(gè)月）。施工周期縮短，有助于實(shí)現原定項目進(jìn)度要求。

? 商品房預售期

根據深圳市相關(guān)政策，對于商品房的預售期，混凝土結構施工到2/3樓層可售賣(mài)，鋼結構施工到1/3樓層可售賣(mài)。

對于本項目來(lái)說(shuō)，與混凝土結構相比，鋼結構的預售期可提前146天（約5個(gè)月）。房屋預售期提前，有助于業(yè)主提前資金回籠，緩解資金壓力。

在方案設計階段引入BIM技術(shù)，配合結構體系、三板體系、衛生間與陽(yáng)臺等選型工作，為實(shí)現鋼結構建筑的結構系統、外圍護系統、內裝系統、設備與管線(xiàn)系統集成一體化設計提供信息化支撐。借助BIM技術(shù)，整合鋼結構體系與建筑功能之間的關(guān)系，優(yōu)化結構體系與結構布置；選取合適的內外墻體系，細化建筑節點(diǎn)構造，實(shí)現建筑功能高標準的要求。

◎ 標準層結構布置BIM模型

◎ 標準層布置BIM模型

◎ 壓型鋼板組合樓板BIM模型

◎ 節點(diǎn)詳細構造BIM模型

◎ 黏滯阻尼墻連接構造BIM模型

◎ 衛生間BIM模型

◎ 廚房BIM模型

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