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CQADI设计丨重庆市首届装配式设计大赛获奖作品（一）——重庆市城建档案馆新馆库4#楼项目
一、项目概况
（一）基本情况介绍
重庆市城建档案馆新馆库位于重庆市渝北区同茂大道，属省级一类档案馆，耐火等级一级。项目用地用地面积36350平方米，总建筑面积111904.96平方米，容积率2.46。1#-9#楼均为档案库及配套办公用房，8层，高度为48.6m-49.2m，为剪力墙筒体+钢桁架转换层+钢框架结构。裙房为对外查阅、展示、业务技术用房、后勤用房、地下车库等，2层，高度12.6m，为钢筋混凝土框架结构。
（二）装配式技术选用情况
以4#楼为例，功能为档案库，8层，建筑高度49.2m，±0.000以上为装配式建筑，建筑面积8677.20平方米，耐火等级一级，结构形式为剪力墙筒体巨柱（8.500m以下）+钢桁架转换层（8.500m~12.500m）+ 钢框架结构（12.500m以上），抗震设防烈度6度。
主体结构：1、首层竖向构件全部采用高精度模板施工工艺，其余楼层预制竖向构件全部为钢结构柱。2、除首层外，水平构件采用钢筋桁架组合楼板和预制钢楼梯。
围护墙与内隔墙：1、外围护墙非承重、非砌筑，全部采用预制清水混凝土外挂墙板实现围护墙与保温、隔热、装饰一体化。2、内隔墙全部采用蒸压加气混凝土条板，干式工法组装。在工厂进行管线开槽、预埋等处理，实现内隔墙与管线一体化。
装修和设备管线：1、内装采用全装修、干式工法楼面。2、设备管线与主体结构采用管线分离，在楼梯间模块独立的管井区域集中布置。
二、标准化设计
项目在模数定位、平面设计、立面设计、连接节点、部品部件的设计中，采用标准化、模数化、系列化的设计方法，遵循“少规格、多组合”的原则，基本单元、构件、建筑部品达到重复使用率高、规格少、组合多的目的。
（一）设计原则和要点
1、基本模数、模数数列与模数网格
塔楼轴网与结构网格优先采用40M与48M系列。塔楼层高优先采用85M、40M、45M系列。分模数基数及优先尺寸为M/10、M/2，用于装修网格、内墙条板端头接缝（10mm）、外墙板安装留缝（50mm）、设备管道等构造节点部位和部件的接口尺寸。
2、部件定位与模数协调
结构部件采用中心线定位法，内外墙板、楼板及屋面采用界面定位法，楼层基准面定位在结构完成面。基本模数与定位方法的合理选择，使得部件种类减少、尺寸优化、生产简便、位置互换及可变。
（二）平面标准化
项目平面体现了标准化设计理念，九宫格的布局方式使得建筑体可采用单元式设计。基本单元规格少、组合多、重复使用率高。单体尺寸、建筑间距、外墙造型与细部都统一在严格的模数网格系统。
具有相同功能的建筑空间分解成若干独立的、相互联系的功能模块，并进行多样化组合形成项目平面与体型。功能模块满足模数协调的要求，采用标准化和通用化部品部件，为主体构件和内装部品尺寸协调、工厂生产和装配化施工创造条件。
功能模块平面设计的规则性有利于结构安全与抗震设计。模块接口标准化、类型少。模块内大空间有利于减少预制构件数量和种类，提高生产和施工效率；可根据档案库使用需要，重复使用隔断墙进行灵活的空间划分。
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（三）立面标准化
通过合理分格与门窗设计，减少构件规格，定型化的立面模块固化了外墙几何尺寸。每一栋塔楼作为标准单元，通过有序组合与复制形成整体建筑群外立面，产生以统一性为基础的复杂性。
（四）部品部件标准化
（1）建筑外墙板标准化
项目总计使用预制清水混凝土外墙板6472 块，共计9个类型，其中本4#塔楼一个标准层总计使用90块外墙板材。外墙板材为一个或半个层高长度的整板，保证了9个类型的外墙板具有相同加工长度。外墙板实现标准化、类型最少化，且规格化、定型化生产，使其在不同塔楼之间、不同标准层之间具有互换能力。
（2）结构构件标准化
基于规整的塔楼轴网与结构轴网，以及合理的部件定位方法，使得框架柱、框架梁规格种类少、尺寸优化、满足位置互换及可变。项目工业化机械化程度增加，减少现场施工强度与人员配备，缩短整体工期及用工成本。
（3）管线布置标准化
设备管线在具有相同分隔的平面内，管线大小、位置、走向均相同，与建筑平面布置标准化统一。同类型给排水管道均采用相同管道、管件及连接方式，均匀布置管道支架。配电箱、桥架、线管采用标准型号。
（五）连接标准化
（1）外墙连接标准化
外墙板缝采用构造防水为主、材料防水为辅的做法。水平接缝采用高低缝构造，竖向接缝采用平口构造，保持墙体保温性能的连续性，未形成热桥。
（2）内墙连接标准化
内墙板转角对接部位设置销钉作为连接件，与楼板和梁连接部位设置U型定位钢卡。与其他墙梁柱相连接时，端部留10-20mm缝隙，发泡剂填充。连接标准化与干式工法组装，保证了内墙施工质量、有效地缩短安装工期。
（3）钢构件连接标准化
钢柱拼接采用焊接；主次梁连接采用高强螺栓；梁柱连接时，梁翼缘与柱全熔透焊接，梁腹板与柱螺栓连接，即栓焊混合节点。在保证结构强度的前体下，钢构件连接标准化满足装配式建筑”少焊接、多栓接”的建设方式，促进钢构件加工生产标准化，同时保证现场施工作业的规范性、高效性与标准化。
三、集成化设计
（一）专业协同的方法与要点
各专业提前介入并在各设计阶段协同，实现项目模数化、标准化、系列化和功能合理，助力实现部品部件的少规格、多组合，同时为技术图纸后期深化预留足够前置条件。
（二）全过程协同的要点
1、方案阶段——①充分考虑装配式建筑设计特点及技术经济成本，通过模数协调进行模数化、模块化呈现，围绕提高体系集成度进行设计。②立面设计考虑装配式建造特点，墙板组合实现立面的个性化、多样化、模块化。
2、初设阶段——①确定外立面方案及装饰材料，实现设计效果；与结构专业同厂家深化墙板组合方案，进一步确定饰面做法及保温做法。②依据平面设施布置，确定设备管线及点位。③优化实现连接节点标准化。④根据场地规划，考虑构件运输存放、塔吊吊装能力、运输限制、预制构件生产可行性、生产效率、现场安装的安全性与施工效率等因素，优化预制构件尺寸。⑤确定初设阶段最终装配率与预制率，提供专项经济性评估与概算结果。
3、施工图阶段——①各专业与厂家加强配合，完成组合深化设计，为施工提供尺寸控制图、预制构件加工图、墙板编号索引图和连接节点构造详图等深化设计。②内装和设备进行管线综合，在部品部件完成预留预埋和连接节点设计。安装固定于预制外挂墙板的管线，应在工厂安装预埋固定件。③与门窗厂家协同，确定外挂墙板门窗安装方式、防水防渗做法。
（三）系统性集成的要点
1、内隔墙与管线一体化
内隔墙板预埋预留空调风管、吊挂配件、配电箱、弱电箱的孔洞和沟槽位置，不在现场凿剔沟槽孔洞、减少湿作业、节约材料、降低现场扬尘。
2、围护墙与保温隔热装饰一体化
内外混凝土层（90mm与60mm）和50mm难燃型挤塑聚苯板，通过连接件组合形成夹心保温系统，厚200mm。清水混凝土的强度等级不低于C40，做表面防护处理。生产前需企业制作样品确认其颜色质感、图案及表面防护后方可生产与施工。
3、主体结构和设备管线的装配化集成
满足模块化与标准化的原则，便于建设与维修更换。水平给水支管、空调管、电缆桥架集成敷设在吊顶上方。给水、雨水、消防立管，排烟通风管，电气和电信干线（管），公共功能的阀门和电气设备，以及用于总体调节和检修的部件，统一集中设置于楼梯间模块独立的管道井内。
四、技术体系创新性
（一）塔楼结构体系
塔楼装配式结构体系为刚度突变、竖向构件间断、多塔结构的特殊结构体系类型。
采取了相应的针对性措施：1.进行超限分析与振动台模型试验，判定其具备良好的抗震性能。2.对薄弱部位采取加强措施，有效提高结构抗震性能、达到预期抗震性能目标。3.转换层桁架采用施工模拟与高精度加工工艺，模拟施工再现场拼装，保证连接可靠和施工质量。
（二）BIM技术全过程应用
模型精度按照CL300粒度建立。构件命名按照《建筑工程信息模型设计标准》DBJ50/T-280-2018 设计。
1、装配式技术方案策划——针对不同材料及结构性，利用软件功能逐步分解标准层，最终确定装配式技术应用范围与装配式模型搭建。
2、辅助装配率计算——辅助进行工程概预算设计、工程清单提取，为装配率计算提供初始工程量依据。
3、机电管线协同设计——综合考虑功能空间布局、主体结构及机电设备安装，合理布置馆内设备管线并进行碰撞检查。
4、外挂墙板装配式设计——充分考虑外墙装配式可实施性与连接构造，进行工艺模拟。导出外墙挂板CAD平立剖图纸结合三维展示，快捷沟通并确定板块划分及构造节点深化设计。
（三）外围护墙采用新型建材
塔楼外围护墙采用基层、保温层与装饰面层复合一体的预制清水混凝土外挂墙板。主要为梁式、柱式外挂墙板，与主体结构采用柔性连接。连接节点具有足够的承载力，能适应主体结构变形。1.工厂预制无砌筑抹灰，减少施工现场建筑垃圾。2.现场吊装与标准化外挂方式，缩短工期。3.节能环保，较传统建筑外墙保温性能更好。4.装饰面耐久性好，避免了传统建筑墙面装修易脱落的现象。
五、技术体系适用性
（一）主体结构装配式技术
为减小上部结构自重，结合《住房和城乡建设部等部门关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》大力发展钢结构建筑，推广装配式建筑体系，同时满足装配式构件预制生产、提高成型质量、降低能耗及人工费用，且与下部剪力墙筒体和钢桁架转换层组合具有适宜性，故在考虑结构整体性能合理性的前提下，预制竖向构件为钢结构柱。
为实现机械化生产、显著减少现场钢筋绑扎工程量、加快施工进度，楼层板选用钢筋桁架组合楼承板、转换层以上全部为预制钢楼梯。楼板标宽576mm，底板为连续热镀锌钢板,厚度≥0.5mm，两面镀锌量120g/平方米，钢筋桁架上下弦及腹杆为HRB400钢筋，混凝土强度C30，楼承板和钢梁间圆柱头焊钉连接。
（二）围护墙与内隔墙装配式技术
为呈现纪念碑般建筑气质，且塔楼高度与表面积较大，故外立面整体为清水混凝土效果。为实现基层墙体、外墙保温及清水混凝土面层的复合，实现工厂预制、加快现场施工进度及效率，外围护墙采用清水混凝土外挂墙板。
整体建筑平面采用模块化设计方法，内隔墙非承重、墙体高度基本一致，采用600宽、200厚蒸压加气混凝土条板，有利于功能模块平面的灵活分隔与布置、具有良好的抗渗隔热性能、缩短建设工期、生产与施工过程无污染和危险废物产生等优势。
（三）装修和设备管线装配式技术
传统预埋在主体结构中的管线因老化而无法改造更新，拆除重建、剔凿主体结构缩短了建筑使用寿命，故本项目采用内装修、管道设备与主体结构的分离的装配化集成技术。使得档案馆结构具有耐久性、档案库室内空间灵活及可更新，减少室内施工现场湿作业、临时开洞与剔凿，体现装配式建筑的核心要素。内装部品与设备管线具有了通用性和互换性。
（四）装配式装修技术
干法施工——①墙体系统：内隔墙、预制清水混凝土外墙；②轻钢龙骨集成吊顶系统：公区走道（铝合金方板）；③架空楼面：档案库及公区走道。优点：节能环保、工期短、管线敷设方便、增加使用空间、提高产品性能。
预制构件与施工装配技术——①预制清水混凝土外挂墙板；②内外门窗；③2层及以上楼层结构构件与楼梯；④内隔墙蒸压加气混凝土条板。优点：工厂预制现场装配，提高产品性能、效能、提升使用价值、节能环保、缩短工期。
集成设备和管线系统、SI 分离技术——①公区走道顶；②楼梯间模块内管井及走道顶；③档案库内顶部及内墙面。优点：承重结构骨架与内部空间分离，内部空间设计与内墙板布局灵活可变。管线可快速安装和易拆更换，方便更换、增加和维修。
（五）主体结构与外墙装修同步施工技术
施工时提前插入外围护结构安装施工，与主体结构从下往上同步施工。通过应用装配式技术提高土建施工质量与精度，再合理插入室内墙板、水电、消防及室内精装施工，达到室内精装修与主体结构同步施工。
六、技术体系经济性
由于采用工厂预制加工，大量减少施工现场现浇钢筋混凝土模板数量与费用，节省人力；标准化设计使得部品部件规格与数量减少，减轻厂家深化复杂程度、开模费用及加工周期，减轻施工转运与现场吊装、建设安装难度，缩短施工周期。项目总平面预留构件存放场地与吊装空间，减少现场二次搬运费、增加垂直吊装效率、节约起重吊装费用。