STEEL STRUCTURE
模块化钢结构
打造高质量建造新模式
李竞远
中国建筑标准设计研究院有限公司 钢结构建筑工程研究所结构室副主任
模块化钢结构建筑符合建筑工业化和绿色建筑的发展要求,建筑集成效果好、工厂化程度高、建设周期短、对周边环境影响小,适用于酒店、学校、医院、办公楼、住宅等项目,特别在对建设速度和功能完整性要求较高的建设项目中,更能发挥出其独特的优势。凭借其易建造、易拆改、易回收的特点,在“平急两用”工作中的应用场景也有望进一步拓展。
PART 01
模块化钢结构建筑在国内的主要应用场景和适用范围
在国内,模块化钢结构建筑常见于办公、医疗、酒店、公寓、学校等建筑平面标准化程度高、对建设速度又有较高要求的项目中,根据建设高度、环境条件和建筑效果等,通常采用叠箱结构、叠箱-抗侧力结构、嵌入式结构等。
纯叠箱结构仅靠钢结构模块抵抗地震作用,建筑高度一般不超过3层,多高层建筑应采用叠箱-抗侧力结构或嵌入式结构。叠箱-抗侧力结构中可采用框架、框架-支撑、核心筒等作为抗侧力结构与叠箱共同承担地震作用,嵌入式结构则由外部骨架结构承担全部地震作用。
桑箱结构
叠箱-抗侧力结构
模块嵌入式结构
国内针对模块化钢结构建筑的标准情况
PART 02
国内现行的钢结构模块化建筑相关标准包括1部行业标准、多部CECS标准和多部地方标准,涉及的内容和做出的要求均有一定差异。2022年6月,住房和城乡建设部印发了《装配式钢结构模块建筑技术指南》,主要内容包括:项目策划、建筑设计、结构设计、室内装饰装修与设备管线设计、制作与运输、现场安装与拆除、质量检查与验收、维护与管理,涵盖了建设过程方方面面,对现有规范内容进行了一定的梳理。
PART 03
模块化钢结构建筑的研究方向
由低层向多高层发展是模块化钢结构建筑的一个发展趋势,但在这个过程中,对结构的抗震要求也在不断提高,常见的叠箱体系、叠箱-抗侧体系中叠箱部分整体性差、连接薄弱的缺点逐渐凸显,此外,模块参与整体受力,模块构件和节点规格依赖整体结构计算,标准化程度也受到了限制。
模块嵌入式钢结构体系是一种不错的高层模块化建筑解决方案,钢结构模块主要发挥建筑集成、工厂预制作用,由外框骨架承担竖向和水平荷载,实现了模块单元建筑功能与结构功能的解耦,更加可靠,也有潜力实现最大程度的标准化。此外,通过建立合理的计算方法,内嵌的模块单元可以单独设计,而不参与整体结构的计算,从而大大简化设计、计算难度,有望真正实现模块化建筑的常规化设计。
模块嵌入式钢结构建筑体系
标准院模块化钢结构建筑典型工程案例介绍
PART 04
深圳酒店项目
深圳酒店项目采用了多层模块化钢结构技术,总建筑面积25.3万平方米,结构高度23.1m,地上7层,地震设防烈度7度。首栋单体44天竣工交付并及时投入使用。
该项目为典型的“平疫结合”项目,酒店在疫情期间作防疫隔离使用,疫情后作为大学的配套宿舍使用。设计中充分考虑了应急医疗和防疫隔离对建筑布局、设备管线、配套设施等的影响,做好条件预留,并采用易拆改的构造,能够满足快速建设和功能转换需求。
烟台健康驿站项目
烟台健康驿站项目采用高层模块化钢结构技术,总建筑面积11.72万平方米,结构高度77.6m,地上20层。为目前国内最高的模块化钢结构建筑。项目是山东省首个“平疫结合”的酒店示范项目,平时作为星级酒店管理使用,疫情期间迅速转换为应急指挥、防疫隔离酒店统筹使用。
项目研发和采用了多项关键技术,实现了模块化建筑从多层到高层的跨越,并将国外高层模块化建筑多用于非抗震区拓展到可以在我国大部分抗震地区使用。
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装配式施工
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实例丨装配式体系 近零能耗建筑项目概况 项目名称:苏州城亿绿建科技股份有限公司新建PC构件项目3#综合楼 项目规模:用地面积7.99万m2,总建筑面积0.91万m2 建筑功能:办公建筑 项目地址:苏州市相城区望亭镇新华村路1号 建设单位:苏州城亿绿建科技股份有限公司 施工单位:苏州二建建筑集团有限公司
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