at谁说装配式只能做住宅？看深圳首个装配式高层办公建筑群实践万科云城

【AT】谁说装配式只能做住宅？看深圳首个装配式高层办公建筑群实践——万科云城AT导读华阳国际设计集团与万科集团在装配式建筑技术和产品研发、项目实践上有十余年的合作经验，双方对装配式建筑有着高度统一的理念，并拥有完整的产业链资源。在项目实践中可以实现设计、生产、施工一体化设计，并从设计、生产、施工、成本控制等方面把控好各环节的实施要点。通过介绍万科云城一期03地块装配式高层办公建筑案例的实践经验，旨在为广大从事装配式建筑行业的工作者提供项目的总体管控经验。装配式建筑的发展有待全行业的共同努力，才能走上健康发展之路。万科云城一期鸟瞰图随着近年来我国装配式建筑的大力推广，装配式建筑技术在住宅领域的应用已经非常广泛，但在公共建筑领域的应用尚处于尝试阶段，而国外在此方面已非常成熟。装配式建筑中预制混凝土外墙与玻璃幕墙相比，具有显著的特征和优势：（1）立面多样性。利用混凝土的可塑性，可使构件表面具有相应的图案、纹理、质感、凹凸造型和材质变化，通过有序的组合实现办公建筑立面的多样性。（2）窗户可在工厂预制安装，防水性能好，能够降低城市光污染。（3）建筑外围护体系耐久性好。（4）造价较玻璃幕墙低，且后期维护成本较低。我们应该通过装配化的生产与施工充分发挥预制外墙的自身优势，打破玻璃幕墙在公共建筑“一家独大”的局面。以下将以万科云城一期03地块项目为例，简述装配式技术在办公建筑中运用的项目操作经验。万科云城一期03地块效果图项目概况万科云城一期位于深圳市留仙洞战略型新兴产业总部基地，是集公寓、产业用房、商业及公共配套活动广场等为一体的城市综合体工程，也是深圳首个大规模建设的装配式高层办公建筑群。项目建设地块西侧为创科路，北侧为留光路，南侧为留新南路。万科云城一期03地块为研发型产业用房，方案设计旨在为地块内各部分建立高效的连接，分别在水平和竖向上设置了城市公共走道、空中花园、休闲空间，提升研发产业办公环境。项目总建筑面积约33.4万㎡，商业部分面积为0.9万㎡，其中7A、7B、7C、7E、7F、8B座共6座高层塔楼为装配式建筑，均为办公、研发用房。装配式建筑面积约28万㎡，其中7A座建筑高度为148m，地上36层，地下1层；其他楼栋高度为97.8m，地上24层，地下1层，三层及以上为标准层，层高为4.0m。本项目采用內浇外挂体系，所有建筑外墙采用预制外墙构件，楼梯采用预制楼梯，主体结构采用铝模现浇，室内隔墙采用轻质混凝土条板，并运用自升式爬架等装配式施工技术，预制率约为17%，装配率约60%（按深圳市计算方式）。万科云城一期03地块总平面图装配式建筑设计标准化设计装配式住宅项目因其建筑类型和自身特点，不同户型各功能空间的开间、进深在实现标准化上有一定的难度，又因立面造型需要也可能造成局部做法不同，导致构件种类偏多。装配式办公建筑与住宅相比，因其结构的规则性易于控制，可以通过以下设计手法实现建筑标准化和构件标准化。（1）统一X、Y方向轴网尺寸，根据轴网尺寸确定构件宽度，实现构件宽度的统一。（2）统一各楼栋标准层层高，根据建筑层高确定构件高度，实现构件高度的统一。（3）统一结构柱和外圈梁截面尺寸，实现构件在横向和竖向上与主体连接方式的统一。（4）根据建筑总体造型设计构件形式，尽量以单个或多个构件通过规律性重复布置产生韵律感，以达到“少规格、多组合”的效果。本项目在方案设计初期经过装配式建筑技术策划，根据项目特点、建筑高度及立面形式，确定了采用內浇外挂体系，所以建筑外墙采用清水混凝土预制外墙构件。因6座装配式建筑楼栋标准层平面布局相近，在设计时统筹考虑，将标准轴网统一为8.8m，标准层建筑层高统一为4.0m，外圈梁截面统一为500mm×800mm，实现了一种外形尺寸（三种规格）的标准构件和转角构件类型。7栋A、B、C、E、F座标准层平面图8栋B座标准层平面图立面设计立面设计以“少规格、多组合”为原则，追求干净、简约、大气的风格，建立统一的预制外墙立面系统，也契合“云城”的概念。在标准立面单元的不变中寻求“窗”元素表达上的变化，利用“深窗”、“平窗”、“斜窗”等手法实现立面的多样性。（1）西向立面兼顾遮阳与造型，以“深窗”为立面元素，突出横、竖向线条，同时利用窗间进深起到一定的遮阳效果，体现节能环保的绿理念。（2）内院立面以“平窗”为主要元素，强调室内与外部空间良好的视线交流，共享整个景观丰富的中庭空间。（3）其余部分立面以“斜窗”为主要元素，窗与立面的一定角度形成了多样的光影效果，使规整的立面形式变得更加跳跃、生动。本项目以素雅的清水表面展示混凝土的肌理，配合“窗”元素带来光与影的变化，呈现出PC建筑返璞归真的工业化美感。深窗示意图平窗示意图斜窗示意图不同形式外窗分布图构件设计在方案设计阶段对轴网、层高和外圈梁进行了统一设计，预制外墙构件类型仅有标准构件和转角构件两种。在8.8m柱跨单元内，将外墙拆分成两个标准构件，外轮廓尺寸均为4380mm（宽）×3980mm（高）×600mm（深），构件重量约为4.63t，共计5816块，构件体积约10771m3。因预埋窗户形式有平窗、深窗、斜窗和阳台栏杆等差异，以及因施工预埋点位要求使构件略有差异。角部位置设计为L形构件，外轮廓尺寸为740mm（长）×740mm（宽）×3980mm（高），构件重量约为1.44t，共计608块，构件体积约350m3。通过建筑设计前期的统筹，将项目外墙构件种类控制到最少，提高了构件的重复率和模具的周转率，降低了构件生产难度和成本。标准构件与转角构件标准预制构件连接节点设计本项目主体结构为框架剪力墙结构，采用內浇外挂体系，预制外墙为非承重构件，不参与结构主体受力。同时，预制外墙构件顶部出筋与结构梁连接，侧面与主体结构连接，而底部与主体结构不连接。考虑预制外墙、现浇柱交接处构件与铝模板的固定，在构件上预埋螺栓套筒，现场通过对拉螺杆固定铝模板。通过开发设计两段式对拉螺杆，实现部分对拉螺杆作为构件与柱构造连接预埋在混凝土中，部分对拉螺杆在拆模后可重复回收利用。预制构件连接节点示意图标准层墙身节点图构件与铝模对拉连接节点示意图防水/防漏浆连接节点设计防水设计采用材料防水、构造防水及结构防水相结合。水平缝采用企口和高低缝，垂直缝设置空腔和排水导管相结合，确保外墙防水性能可靠。因梁柱截面较大，层高较高，混凝土浇筑时侧压大，混凝土胀模和漏浆风险也较大。其节点设计上，竖缝处采用防漏浆胶皮、连接钢板与临时PVC管（在竖缝导水槽内插入临时PVC管，浇筑完成后取出）相结合，并在钢筋密集的结构柱位置放入薄铝片，降低混凝土侧压带来的漏浆风险。构件生产与成品保护构件生产与成品保护本项目在构件生产及成品保护方面采用了以下措施：（1）模具采用不锈钢板，消除后期生产中铁锈污染构件清水表面的隐患，同时保证构件表面的光滑度。（2）所有构件生产过程中，采用同一配合比、同一原材料、同一批工人、同一生产工艺、同一振捣方式、同一养护标准，确保所有构件达到同一品质标准。（3）构件成品养护上，应防止构件产生裂纹、破损或有害变形等，并避免构件表面出现污渍或泥土。（4）构件运输与成品保护方面，构件外饰面采用两层保护膜包裹，并在运输支架与构件外饰面接触处设置胶垫作为缓冲材料，确保构件存放架不与构件外饰面直接接触，避免构件损坏。构件之间竖缝防水节点构件安装（1）塔吊布置、选型与构件设计因构件重量与塔吊布置及选型关系密切，在设计阶段需要进行塔吊布置及选型，并复核构件重量。一般情况下塔吊布置及选型原则如下：1）塔吊覆盖范围除了应全覆盖建筑物外，还应考虑能够覆盖临时施工道路、运输车临时停靠点和构件临时堆放区；2）尽量将塔吊的作业半径控制在最小，当单栋建筑布置一台塔吊时，宜靠近建筑物中心布置，且应满足作业空间和拆卸空间；3）能够在规定总荷重限内进行吊装作业；4）综合考虑拆卸费用、租赁费用等的经济性。在构件方案设计初期，转角处构件设计为标准构件+转角构件，构件重量为6.04t，因确定采用TC7030B塔吊，悬臂半径50m（43m幅度半径不能全部覆盖塔楼），需将转角处构件的重量设在5t以下，所以转角构件调整为4.63t的标准构件和1.44t的转角构件。塔吊布置示意图（2）施工机械附着与构件设计为了杜绝后期使用过程中外墙渗漏等质量通病，预制外墙采用预埋窗框。因塔吊、施工电梯、自升式爬架等施工机械与建筑主体附着，为避免施工过程中对窗的破坏，施工机械附着处预制外墙采用预埋方通，而非预埋窗框。预制外墙预埋方通示意图预制外墙预埋窗框示意图（3）施工顺序构件的吊装顺序不仅影响施工的难易程度和精度，还对构件细部做法和构件与主体结构之间连接节点做法有较大影响，因此在初步设计阶段应确定其施工顺序。本项目因结构柱钢筋密集，采用施工现场先绑扎钢筋、后吊装构件的方式。构件吊装前完成楼面方向、竖向标高螺栓调整和水平面防水/防漏浆等，提高构件吊装效率。施工顺序装配式建筑项目管控经验万科云城一期03地块实景图设计、生产、施工一体化设计装配式建筑应打破现在常规项目建筑设计与部品生产、施工割裂的方式，设计阶段除应进行建筑、结构、机电设备、室内装修一体化设计协同外，还应与构件生产单位、施工单位、部品生产单位等做好协同设计。设计单位协同工作内容装配式建筑工业化方案设计和连接节点设计是核心。在设计全过程中，应该考虑构件标准化程度、构件生产的难易度、构件吊装施工的易操作性等问题。在设计阶段，构件生产及施工单位应该提前介入，将构件形式、重量、塔吊布置等在初步设计前确定。工法试验段搭建对于非常规做法的装配式建筑项目，在施工场地允许的情况下，建议取项目局部区域搭建工法试验段，其作用和优点如下：（1）可检验工艺的合理性。如预制构件与预制构件、现浇段连接节点之间构造做法的合理性，预制构件与铝模、轻质隔墙等连接节点设计及施工的合理性，施工工艺顺序的合理性等。（2）可作为辅助材料选型的试样区。利用工法试验段可检验PE棒、胶条、密封胶等辅助材料的性能和可操作性。（3）可作为工人吊装的实训区。在正式吊装前，利用工法试样段反复模拟吊装，使吊装操作工人熟练掌握吊装技术，并对部分工艺做法进行完善。（4）可作为项目施工后期的展示区。项目施工阶段，考虑施工现场的安全性，可以作为施工展示区供观摩和交流。工法试验段搭建万科云城一期03地块实景图业主：万科企业股份有限公司建设地点：深圳市西丽留仙洞片区建筑设计：华阳国际工程设计股份有限公司联合设计：第五建筑&V3（方案设计为联合设计）项目负责人：田晓秋、龙玉峰设计团队：李伟、张伟、王春才、赵晓龙、邹兴兴、陈倩蓉、杨涛总建筑面积：约33.4万㎡设计时间：2014.08项目状态：设计完成，8B座主体施工完成，其他栋施