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  • 箱式鋼結構集成模塊建筑體系在學校建筑中的應用

    2021-06-15  來自: 福建川工鋼結構工程有限公司 瀏覽次數:144

    模塊建筑作為一種裝配化、工廠化、集成化程度較好的建筑形式,在施工中具有施工速度快、綠色程度高和環境干擾少的特點,為我國裝配式建筑的推廣提供一條可行路徑。景德鎮某學校項目通過采用箱式鋼結構集成模塊體系,實現了整體模塊拆裝、重復利用。


    1、工程概況

    景德鎮某學校項目由3棟宿舍樓、1棟教學樓及首層配套功能空間組成,建筑面積約1.17萬㎡ 。其中宿舍樓及教學樓采用箱式鋼結構集成模塊體系建造,地上4層,無地下室,建筑面積約0.78萬㎡ 。由于要保留場地內的山地景觀,使得建設場地緊張,首層采用傳統鋼結構架空設計,運動場地穿越而過,2~4層采用箱式模塊。本地區抗震設防烈度為6度,設計基本地震加速度為0.05g,設計地震分組為組,場地類別為Ⅱ類,建筑抗震設防類別為設防類乙類。


    箱式鋼結構集成模塊

    建筑效果

    運動場地穿越首層架空層


    02 箱式鋼結構集成模塊建筑體系設計


    本項目采用箱式鋼結構集成模塊建筑體系設計、建造。箱式鋼結構集成模塊是指具有建筑使用功能的鋼結構箱式集成建筑單元。該建筑單元在工廠預制完成,由鋼結構主體結構、樓板、頂板、內裝部品、設備管線和外圍護墻體組合而成,是一個箱式空間單元,可滿足各項建筑性能、建造和使用階段結構安全要求,以及吊裝、運輸和安裝階段的其他性能要求。


    箱式鋼結構集成模塊


    模塊單元結構構成


    箱式鋼結構集成模塊建筑是指采用工廠預制的箱式鋼結構集成模塊在施工現場組合而成的裝配式建筑,也可以與框架、鋼框架支撐等抗側力體系共同組成裝配式建筑,裝配率能達到90%以上。本項目由于層數較少,教學樓和宿舍樓只有4層,因此完全采用模塊組合,無其他抗側力結構。


    在本項目中,建設單位考慮到幾年后學校異地重建,所有建筑在設計時要可拆卸,異地后重新組裝利用。因此本次集成模塊的設計要著重考慮異地重建時集成模塊的完整性、可快速拆裝性,并減少重建時的成本投入。教學樓模塊劃分為2個模塊組成一間教室;典型宿舍樓模塊劃分為每個宿舍1個模塊;樓梯間是與主體結構分開的獨立模塊。設計使用年限為50年。

    箱式鋼結構集成模塊



    本項目中模塊建筑體系在整體結構計算分析時,按實際構件建模,將模塊間的豎向連接和水平連接輸入模型,模塊間豎向和水平連接均為螺栓連接,按鉸接節點輸入;模塊自身的框架梁柱為剛接節點;樓板按分塊彈性樓板和分塊剛性樓板分別進行計算,計算層間位移時按分塊剛性樓板,計算其他參數時按分塊彈性樓板;教學樓左側轉折處通過加設水平支撐板件加強樓板水平剛度,右側轉折處設防震縫。整體計算滿足要求。


    03 節點設計


    裝配式集成模塊建筑由于模塊在工廠完成度高,現場安裝操作空間受限,因此節點設計尤為重要,既要考慮減少對集成模塊裝修的影響,又要保證結構受力的合理性,本項目中還要考慮節點的可拆裝性。


    1)模塊與首層鋼結構連接節點如圖所示,第1層模塊與下層模塊的連接極為重要,是整個模塊結構安裝精度的基礎保障,因此要保證定位基板的水平度和定位件、連接件的位置準確性。


    箱式鋼結構集成模塊


    2)建筑外圍模塊間連接節點如圖所示,建筑外圍采用中集模塊化建筑投資有限公司專利節點,傳力直接,拆裝方便,可結合現場模塊間的縫隙處理板件進行后裝飾。節點區壁厚進行加厚處理,可滿足節點區開孔后的受力要求。


    箱式鋼結構集成模塊


    3)走廊內模塊間連接節點如圖所示,走廊內節點由于模塊梁柱節點四周存在框架梁,節點區未預留螺栓施擰操作孔的操作面,因此,將螺栓施擰孔上下移至柱段位置,避開鋼梁標高,此處的螺栓施擰需采用特殊的轉角螺栓扳手。螺栓施擰孔處的裝飾裝修需留到工程現場完成。

    箱式鋼結構集成模塊


    4)一般酒店、公寓類建筑中設有內走廊,采用集成模塊建筑時走廊內的機電管線一般在現場安裝,內裝修也在現場完成,這為模塊建筑中間節點的安裝創造便利條件,所以這種情況下模塊建筑中間節點可采用連接螺栓在H型鋼梁上的安裝方式,在吊頂位置施擰螺栓,而且中間柱在地震作用下一般不會出現拉力,這種間接連接的方式能滿足受力要求。

    箱式鋼結構集成模塊




    5)本項目采用中國建設科技集團課題“快速拆裝模塊建筑體系關鍵技術研發”成果——新型快速拆裝自鎖節點。該節點研發所針對的目標是不破壞工廠制作集成模塊的內裝完整性,減少工程現場內裝修補量,降低現場施工難度,同時能實現重復拆裝、重復異地利用時集成模塊的完整性。


    箱式鋼結構集成模塊


    04 集成模塊工廠加工及現場安裝施工

    工廠加工



    裝配式集成模塊建筑中的模塊單元是根據標準化的生產流程和嚴格的質量控制體系,在技術人員指導下由熟練工人在模塊組裝工廠車間流水生產線上制作完成,其制作加工精度高,不受天氣影響,可在現場結構施工的同時進行工廠生產,完成度高,集建筑、結構、機電、內外裝修于一體,是一種工業化、標準化建造技術產品。其工廠加工流程為:模塊結構構件加工→底框、頂框、端框加工→模塊鋼結構組裝→打砂、防腐處理→結構防火涂料涂裝→內裝、設備機電管線安裝→外立面裝修→密封打包→模塊出廠。工廠加工期間應嚴格控制模塊加工精度,特別是連接節點的加工精度,監理應進行駐廠驗收。在項目模塊單元正式批量加工前,應先加工樣箱后進行相關性能測試,各方進行樣箱驗收確定建筑、內裝成品等總體效果,并提出修改和完善意見。

    箱式鋼結構集成模塊

    樣箱驗收實景


    現場安裝施工

    模塊建筑的基礎及其他現場結構施工可與集成模塊單元工廠預制同步進行,待現場結構達到模塊吊裝條件后,進行模塊單元的吊裝與現場拼接工作,具體施工建造流程為:基礎、現場結構施工→下層模塊連接板找平、連接件定位檢查及修正→模塊吊裝及拼接→現場模塊間管線連接、建筑接口處理→模塊建筑整體完成。期間應對模塊建筑安裝節點、接口處理等進行專項驗收,確保模塊建筑施工質量。


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