首页 钢结构技术-公众号 高层办公楼如何满足预制装配式要求?

高层办公楼如何满足预制装配式要求?

这些年装配式建筑大行其道,原本对于百米左右的办公楼毋庸置疑都会选择现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构,鉴于此结构体系如果做成装配式混凝土结构较难满足预制率要求,且施工难度、造价等方面目前并没有很大优势,所以现阶段较多的会采用混合结构或纯钢结构。

项目背景:

2015年以来,国家层面多次出台政策,制定装配式建筑发展目标、划定重点区域并制定相应鼓励政策,引导我国装配式建筑因地制宜地健康快速发展。

本工程位于上海浦东新区。总建筑面积约5万平方米。建筑一层为入口大堂,二层及以上主要为办公用房,地上15层,首层层高8米,标准层层高4.3米,建筑高度69.95米。本工程上部结构嵌固在首层。

建筑效果图


方案一:钢框架-屈曲约束支撑方案

地上塔楼采用钢框架-屈曲约束支撑体系(图3.1),地下室采用混凝土框架,地上钢柱倒插一层进入地下一层;结合建筑平面,外围框架柱采用圆形截面柱,核心筒范围框架柱采用箱型截面柱,框架梁均采用 H 型钢梁,支撑采用屈曲约束支撑。楼面采用钢梁-组合楼板体系,楼面梁按组合梁设计。

国对住宅体系的理解和做法不尽相同,但一般是指住宅的主体工程,由于选用不同的结构材料、结构类型和施工方法而形成的不同住宅产品,并构成相应的若干从设计到建造的成套技术。钢结构住宅建筑体系以其采用的钢结构形式作为建筑体系分类的依据,成为建筑体系中的一个分支。通常所说的钢结构住宅是指以工厂生产的经济钢型材构件作为承重骨架,以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成的居住类建筑。钢结构住宅产业化即是以钢结构住宅为最终产品,通过社会化大生产,将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。钢结构住宅产业化是钢结构住宅发展的趋势。

屈曲约束支撑示意图

方案一模型三维轴测图

方案一标准层结构布置图

方案一标准层典型截面尺寸表

方案一弹性分析结果




方案二:钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构

地上塔楼可采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系,地下室采用混凝土框架,地上钢柱倒插一层进入地下一层;核心筒范围根据建筑功能要求布置剪力墙,框架梁均采用 H 型钢梁。建筑工程按其筑成材料来分类,有生土结构、石结构、竹木结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构等。其中混凝土结构又按其结构型式分为排架结构、框架结构、剪力墙结构、框-剪结构、筒结构、板柱结构等。框架核心筒是属于筒结构细分之一种。而钢结构按结构型式分类里却没有“钢框架核心筒”这种结构型式。

方案二模型三维轴测图

方案二标准层结构布置图

方案二标准层典型截面尺寸表

方案二弹性分析结果




方案一与方案二重量及材料用量对比表




结论:纯钢结构用钢量和土建造价均低于混合结构

在做方案比选之前,想当然觉得混合结构的用钢量和土建造价肯定比纯钢结构小,但实际做下来却发现恰恰相反。究其原因,小编觉得主要有以下两个原因:

1、纯钢结构层间位移角限值是1/250,而混合结构的层间位移角限值是1/800,两者的刚度要求完全不同。

2、纯钢结构核心筒内外刚度均匀,结构扭转效应小;而混合结构混凝土核心筒刚度大,外框需要配置较大的外框梁才能满足整体扭转性能的要求,外框梁实际的应力度都不大。

另外,由于一般高层办公楼首层层高都较标准层高很多,这种层高的变化,对于混合结构这种采用等效剪切刚度计算楼层刚度在不改变墙厚的前提下是很容易形成软弱层;而采用纯钢结构可以采用剪弯刚度基本就不会出现软弱层,可以尽可能避免竖向不规则超限项的发生。




其他钢框架支撑结构实例

住宅建设方面,装配式建筑占比最高,2015年达到16%。2015年1~7月开工建设的住宅中,预制装配式建筑为8934套。这一期间独栋或双拼式住宅新开工建设总量较2014年同期增长1.8%;而预制装配式住宅同比增长7.5%!显示出在这一领域装配式建筑受到市场的认可和欢迎。

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作者: ganggouren

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