装配式钢结构建筑研究与实践-合肥紫云广场

一 项目概况

 

   紫云广场项目位于合肥市经开区紫云路与蓬莱路交口东北部，北部紧临天门湖健康驿站、东达安建大，西为高压走廊。项目建设用地面积约1.38万平方米，总建筑面积约7万平方米。

    本项目包括多层裙房和主要楼层高度为11层，47.25米的东塔楼、93.45米的22层西塔楼。多层裙房采用钢框架结构；东塔楼采用钢框架结构；西塔楼采用钢框架-支撑结构。框架柱采用钢管混凝土柱结构形式采用钢管混凝土-中心支撑结构。

   项目建设内容集办公、社区中心及配套设施等多功能为一体，采用装配式钢结构建造，装配率超过50%，是合肥市首个大型装配式钢结构公共建筑。项目在设计前期经过多方案比选，最终决定采用装配式钢结构方案。

   项目被安徽省住房和城乡建设厅评为2019年装配式建筑示范项目，2020年9月，安徽省住宅产业化促进中心组织的“全省装配式钢结构建筑技术与管理”高级研修班在本项目观摩。2020年12月，全省建筑节能与科技工作推进会暨装配式建筑现场会在合肥召开，本项目被作为观摩项目。2022年7月，本项目获得钢结构建设领域最高荣誉“中国钢结构金奖”。

二 技术特色

 

1  装配式建筑与建筑功能的融合

 

   项目充分利用钢结构的建造优势，将不同的建筑功能融入项目中。根据现代企业总部办公及社区服务功能需求，增加文化展示、交流互动、休闲健身、高端客户交流平台等场所，打造现代、高效、特色鲜明的空间环境。设计利用钢结构大空间的优势，将卫生服务中心、餐厅、商务、社区活动中心、单元办公、总部办公、地下车库融入到整幢建筑之中。体现了装配式建筑与建筑功能的融合。

2  装配式建筑与建筑空间的融合

 

   结合平面布局设置共享空间，裙房及高层屋顶均设置屋顶花园，形成“立体绿化、垂直庭院”的意境。结合环形跑道、垂直楼梯等营造富有生活气息、层次丰富、亲近自然的环境特色。

   内部空间设计舒适温馨，每个楼层结合功能设置休息交流区、咖啡吧等，创造满足身心健康、人性化、生活化的场所。设计通过广场绿化、下沉庭院、平台绿化、空中花园绿化、屋顶绿化，结合乔木、灌木、花卉、草坪等各类适地性植物，创造多维空间绿化效果。 

   设置下沉庭院、地库采光通风口、建筑底层多处架空、屋顶庭院、屋顶花园等措施形成良好的通风采光条件；结合立面水平遮阳板、雨水收集、太阳能热水、太阳能光伏、节水节电器具、LOW-E中空玻璃等，共同打造绿色节能的企业办公建筑典范。

3  装配式建筑与建筑美学的融合

 

   建筑采用现代风格，色彩以深灰、白色为主，暖色为辅，呼应周边已建建筑。建筑立面形体，巧妙结合狭长地形，形体有机整体、一气呵成。造型现代方正、稳重大气，塑造“基业永恒”的发展信心。

   建筑主楼中部玻璃在底部扩大、上扬，自然形成入口雨棚，形成涓涓细流汇聚之势，寓意“海纳百川”。造型理性又不失丰富与活跃。建筑立面以横向线条为造型要素，局部起伏，流畅动感，形似涌动起伏的海浪、树立企业新的发展信念，也必将成为区域的地标建筑，为合肥的城市建设添上浓墨重彩的一笔。

4  结构创新

 

   项目连接天门湖公租房的景观轴线采用架空空间，使用无柱大空间--30Mx28M大空间，充分体现了钢结构的优势，斜支撑展示了钢结构的结构之美。此区域空间底板和顶板采用桁架钢筋楼承板，免支模底板也为装配化施工提供了便利条件。

5  外围护创新

 

   项目外围护系统使用金属和玻璃幕墙体系，解决了钢结构外围护体系的难题。金属属于轻量化的材质，减少了建筑结构和基础的负荷，为高层建筑外装提供了良好的选择条件。金属板的性能卓越，隔热、隔音、防水、防污、防蚀性能优良。无论加工、运输、安装、清洗等施工作业都较易实施。

   本项目外幕墙创新型使用了钛锌板，在耐久性、防污、防蚀性能上更为突出，钛锌板材质很好地表现了建筑的造型美。

6  内装创新

 

   项目采用了装配化装修的技术，在公共部位，采用干挂陶瓷薄板技术，全面实现管线分离，为建筑的全生命周期改造提供便利条件。部分层间楼板采用了复合保温隔声楼面板技术，为楼地面的装配式干法施工做出了积极探索。

三 技术成效

 

1  装配式公共建筑的探索

 

   2020年7月，《住房和城乡建设部 国家发展改革委 教育部 工业和信息化部 人民银行 国管局 银保监会关于印发绿色建筑创建行动方案的通知》提出：“新建公共建筑原则上采用钢结构。”可见本项目采用装配式钢结构具有极度的前瞻性。也为国家装配式建筑示范城市-合肥市，在装配式公共建筑领域的探索做出了重要的实践。

   本项目装配式公共建筑的实践，不仅仅体现在主体钢结构上，同时对外围护系统、内装系统、设备与管线系统进行集成和创新，成为装配式钢结构建筑的典范。

2  消能减震技术

 

   在A、B塔楼与连廊之间设置粘滞阻尼器，控制预期的结构变形，从而使主体结构及构件在罕遇地震作用下不发生严重破坏；同时，经分析，连体结构竖向第1阶振动频率为2.582Hz，小于规范允许值3Hz，人行走时容易引起共振。在三股人行荷载作用下，楼盖竖向振动加速度为0.205m/s²，大于规范允许值0.15m/s²。为满足连体结构在使用中舒适度的要求，在连廊中设置调频质量阻尼器（TMD），削弱结构的振动反应。

3  装配式组合结构技术

   预制构件主要包括预制钢梁、钢柱、钢桁架、桁架钢筋楼承板等。项目地下部分为型钢混凝土组合结构，地上部分为装配式钢结构，其中A塔楼为钢框架-中心支撑结构，结构抗震等级为三级，其中钢柱为二级；B塔楼为钢框架结构，结构抗震等级为三级，其中钢柱为二级；裙楼为钢框架结构，抗震等级为三级。A、B塔楼均采用矩形钢管混凝土柱，裙房采用矩形钢管柱，钢梁均为焊接H型钢。连廊部分为钢桁架结构，其中柱、斜腹杆为矩形钢管，主梁为焊接H型钢，楼板采用钢筋桁架楼承板。连廊为整体桁架式无柱跨层大空间，空间尺度达到30mx28mx9.6m(H)，为工厂分段预制，工业化程度极高。

4  现浇楼板无立杆模板支撑技术

 

   充分利用钢梁（H型钢）的特点，通过在钢梁下翼缘上布置可调支托（包括含承靴底座、可调托撑和螺母），上安放方钢管（主龙骨），通过螺杆实现可调节支撑的高度调节，进而实现整个支撑结构水平面内的整体可调。项目取得安徽省工法一项。

5  BIM技术应用

 

   本项目全过程使用BIM 技术，用三维的方式将建筑信息集成到BIM 模型，从方案阶段到施工阶段实现信息的无缝传递，最终提升建筑品质。项目设计之初既考虑设备与管线系统与装配式钢结构系统的融合，利用BIM软件指导设计对各类设备与管线进行综合考虑，减少平面交叉、合理利用空间，同时对设备与管线准确定位，合理避让结构梁板柱，规避了后期凿剔沟槽、开孔、开洞以及不满足净高要求等现象的发生。

   项目还先后获得了合肥市优质结构工程奖、安徽省土木建筑学会建筑结构创新奖一等奖、首届全国钢结构行业数字建筑及BIM应用奖优秀奖、安徽省建筑安全生产标准化示范工地等多项荣誉称号。

   项目所在区域成为合肥市装配式建筑十多年来发展的缩影。区域内涵盖了装配式钢结构、装配整体式剪力墙结构、叠合板式剪力墙结构等不同装配式建筑体系。其中天门湖公租房3#楼是全国首个采用叠合板式剪力墙结构建造的高层建筑。项目北侧的天门湖健康驿站采用装配整体式剪力墙结构，现作为安徽省建筑面积最大、功能最全的“健康驿站”。

   作为首批国家装配式建筑示范城市，近年来装配式建筑在合肥市得到蓬勃发展，产业支撑能力雄厚，建造质量不断提升，装配式建筑发展模式特色鲜明，已形成可复制可推广的成功经验。