住建部綠色校園示范工程：“裝配式+BIM應用+綠色建筑”

2022-04-20 16:04:32來源：作者：

南京一中江北校區（高中部）按照“國際知名、國內一流”的定位標準建設一所14軌制42班的高標準寄宿制高中，作為未來南京一中高中部。校區占地面積150畝，總建筑面積107728㎡，內部被一條城市道路分為東西兩個地塊，教學組團分布在西側地塊，生活運動區分布在東側地塊，中間通過下沉通道將校園連接為一個整體。

建造理念

南京一中江北校區項目由中建科技集團有限公司以設計施工一體化的方式，采用“裝配式建筑+BIM應用+綠色建筑”的建筑新科技、新理念，打造的江蘇省首個“住建部綠色校園示范工程”和“住建部綠色科技示范項目”。同時，該項目還承擔國家科技部“6.4裝配式工業化建筑高效施工關鍵技術示范”等四項十三五課題，致力于打造綠色校園、百年建筑、國家一流的優質精品工程。

項目有教學樓、宿舍樓、圖文樓、體育館（對外開放）、音樂廳（對外開放）等11棟單體，為全預制裝配式結構，單體預制率最高超過50%，預制裝配率超60%。校區地上8層（最高），地下1層（局部夾層），建筑高度30.4m（最高）。其中，教學樓、學生宿舍、師公寓采用全預制裝配式框架結構體系，預制部位包括預制柱、疊合梁、疊合樓板（含屋面板）和預制樓梯；音樂廳和體育館采用“梁柱節點鋼套筒+大跨度型鋼梁+疊合板、鋼筋桁架樓承板”組合結構體系；墻體采用ALC輕質隔墻，全面實現保溫一體化和墻面免抹灰。

二、創新設計

全裝配式結構體系設計

針對教學樓、教師公寓等建筑，創新設計實施全裝配式混凝土結構體系，突破傳統部分預制、部分現澆的設計方法，從正負零開始采用預制構件，解決預制和現澆混用的裝配問題，建立以預制裝配為核心的混凝土結構建筑全裝配設計體系。

通過設計軸壓比控制、連接加強設計技術、結構形式布置規則和抗震性能設計技術，實現全裝配式混凝土結構體系。

突破常規，從一層開始大批量采用預制構件，減少鋼筋翻樣加工、滿堂架支模體系搭設和模板翻樣加工等工序，縮短工期；減少首層構件現澆施工模板、混凝土、水等資源使用。同時，工業化的建造方式將大部分濕作業轉入工廠，有效減少有害氣體及污水排放，降低施工粉塵及噪聲污染，降低固體垃圾排放，有利于環境保護；明顯降低工人的勞動強度和安全事故發生率；提高建造速度，提升建造質量，確保安全文明施工效率。

常規設計：首層現澆，后續層預制

創新設計：從首層開始,全部預制

梁柱鋼筋大直徑、大間距、少根數設計

對于預制梁柱構件之間連接部位后澆節點鋼筋碰撞問題，創新應用梁柱鋼筋大直徑、大間距、少根數設計技術，保證鋼筋連接剛度，實現梁、柱鋼筋有效協同，提高建造效率。

預制柱細部展示

梁柱節點效果

疊合梁吊裝效果

核心區箍筋綁扎效果

通過鋼筋等強代換、鋼筋套筒連接、墩頭錨連接等技術措施，解決節點連接位置鋼筋繁雜，有效減少了吊裝過程中構件間預留鋼筋的碰撞沖突，避免梁上部鋼筋彎折，減小錨固長度，節省鋼材使用量，降低施工難度，實現高效裝配，加快施工進度。

疊合板不出筋、板縫密拼的設計方法

針對常規水平板出筋導致生產裝配效率較低難題，創新采用疊合板不出筋設計方法，便于模具高效安放，提高疊合板生產效率；針對傳統疊合樓板分離式連接方式，創新板縫密拼設計方法，規避了傳統連接方式下疊合板出筋和板縫預留后澆多產生的生產和裝配效率低下等問題。

傳統的出筋疊合板

疊合板不出筋、板縫密拼

避免了傳統現澆區板帶、板縫的后期支模工作，減免工序，縮短工期；提高現場吊裝安裝效率及準確性；方便工廠進行不出筋疊合板生產。設計階段通過“標準層不變、開間統一”實現疊合板標準化，方便工廠生產與提高現場施工效率。疊合板不出筋降低開模的難度，提高模具重復利用率，有效降低疊合板生產成本，有利于工業化的推廣。

裝配式鋼-混組合結構設計體系

采用組合樓蓋創新技術體系，針對音樂廳、體育館建筑大跨度結構，采用“現澆混凝土柱+梁柱節點鋼套筒+大跨度型鋼梁+疊合板、樓承板”結構形式。有效發揮混凝土受壓、剛度大，鋼結構受拉并便于螺栓裝配的材料特性，充分利用材料的機械性能，顯著減小梁截面尺寸，不僅節省鋼材和混凝土用量，同時降低梁高，增加凈空同時降低層高；疊合板、樓承板免支模體系，有效降低梁高、減輕自重；減少構件吊裝的次數從而節省塔吊用電量，減少預應力梁的模板支設，以及水平板的模板支設，極大提高裝配效率和效益。

鋼套筒梁柱節點

現場應用效果

三、設計優化

預制構件標準化設計

通過對結構構件的梳理和歸并，構件尺寸標準和模數協調、鋼筋尺寸、型號、間距的歸并和表轉化，提高了預制構件的標準化程度，降低了模具的攤銷成本，方便了工廠加工生產和現場施工。

以1#~3#教學樓為例，預制構件（預制柱）標準化程度較高，重復率前三的構件比例均大于90%，單一類型構件個數均在30個以上。

疊合梁加密區閉口箍、非加密區開口箍設計

針對疊合板吊裝后，梁板面穿筋困難而導致裝配施工效率低下，通過對箍筋的優化處理，采用加密區閉口箍、非加密區開口箍的設計方法，兼顧構件工廠制作和現場現澆層穿筋施工，大大降低梁上部鋼筋現場安裝的難度，提高施工效率。

常規開口箍型疊合梁

加密區閉口箍型疊合梁

非加密區開口箍型疊合梁

主梁底筋端部墩錨板設計

構件式的拼裝建造設計，使得構件間連接節點成為整個結構的薄弱區，而后期連接區鋼筋的有效錨固連接成為結構安全性、整體性的重要保障之一。

常規的彎錨設計，導致節點區鋼筋構造更加密集，構件吊裝施工難度大、混凝土澆筑不密實，應用梁筋端錨板設計，有效縮短錨固長度，擴大操作空間，簡化施工操作流程，保證節點質量。

常規疊合梁端部錨固

主梁底筋端部墩錨板

次梁端部錨固端直螺紋套筒設計

主次梁搭接部位采用“主梁預留槽口、腰筋貫通+次梁端部錨筋后裝”的連接方式，待疊合梁板吊裝完成后，次梁端部錨固鋼筋通過預埋的直螺紋套筒與梁主筋相連，避免疊合梁吊裝過程中主次梁節點鋼筋碰撞問題，實現疊合梁的的順利吊裝安裝。

主次梁節點

次梁端部構造

疊合梁底筋排布優化設計

預制構件拆分和深化設計階段，依據梁柱大直徑、大間距、少根數技術體系，按照“梁與柱鋼筋相互避讓、相鄰跨梁鋼筋相互避讓”的布置原則，基于BIM模型進行鋼筋碰撞檢查和規避，保證構件加工的準確性，確保構件后期高效安裝。

梁-柱鋼筋避讓

梁-梁鋼筋避讓

梁底鋼筋避讓實例

四、施工管理

裝配式施工組織策劃

項目前期不斷推演、完善裝配式建筑施工流程，并進行充分準備，根據進度需要提前進行交底與技術指導。項目部在正式裝配施工前，就裝配式施工過程的節點深化設計、構件合理堆場、構件放線定位、套筒灌漿、及柱端預留鋼筋處理等多次商榷，做到裝配式施工步驟清晰、合理、簡便。

標準化管理流程

施工過程中，采取科學的“1+6”管理流程，實現了裝配式混凝土建造6天/層的速度，回顧、總結裝配式施工過程中的人員組織、質量標準、重點難點、方法技巧和工期控制，總結形成了中建科技“裝配式標準化施工流程”，填補了施工領域管理標準化表格的空白。

項目持續推進的過程中，針對預制柱下口漿料封堵、套筒灌漿、PC構件吊裝等工序，調整施工工序，合理穿插作業、細致周密安排，制定標準化管理流程，裝配式標準層（1000㎡，30根PC柱、60根DKL、100塊DB；15道工序、7類班組）功效循環上升，工期縮短至6天，其中裝配施工工期3天。

梁柱節點核心區標準化施工

裝配式梁柱節點核心區，施工質量尤為重要。核心區鋼筋種類繁多，有梁柱構件內鋼筋、核心區加密箍筋、腰筋、梁上部鋼筋、板面筋等。現澆鋼筋的安裝由于操作空間狹小、順序要求嚴格，施工操作非常困難。面對施工困擾，通過細致分析，創新采用BIM三維交底的形式，動畫演示每一根鋼筋的安裝順序要求，針對性的解決疑難問題。

可視化交底確保交底的準確性，有助于提高裝配施工質量及裝配施工效率。

預制柱標準化灌漿工藝

通過充分的技術準備和嚴格的技術交底，提高操作工人的水平；施工過程中，應用灌漿條件驗收表、灌漿令等制式表格，實現標準化管理；全過程旁站、巡視和影響資料記錄，確保套筒灌漿的施工質量。

內窺鏡法檢測工藝

內窺鏡法檢測操作流程圖

項目在江蘇省針對豎向構件的“異常重視和審慎”的環境下，執行2019年關于加強灌漿套筒質量驗收的新文件，通過“100%內窺鏡觀測”、“實體破壞取樣剖切29個”的方式，最終檢測結果100%合格。裝配式質量管控體系、檢測方式和執行地方政府規定的措施，在專家論證會上，得到一致認可。

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