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，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89 m左右的19層辦公樓、3層建筑高度高達23 m左右的商業(yè)裙房和2層建筑高度高達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、非承重圍護墻非砌筑、圍護墻與保溫、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，有必要加強混凝土施工期間的養(yǎng)護措施，加強使用期間的溫度穩(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?；铀闹艿孛娌扇」袒胧┣以O(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

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