光谷科技金融中心裝配式設計方案分析

程文剛　李潔

摘 要：以光谷科技金融中心裝配式設計案例為研究對象，探討裝配式建筑設計的基本特征和該工程裝配式建筑工程結構的設計依據、裝配率計算過程、地基基礎以及地下室結構設計等諸多內容，旨在為其他裝配式建筑結構設計水平的快速提升帶來一定參考和啟迪。

關鍵詞：光谷科技金融中心;裝配式設計;地下室設計

中圖分類號：TU17;TU741文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0010-03

0 引言

裝備式建筑結構形式具備著較強的綠色環保性能，能夠提高工程施工質量和增加工程施工效率，因此具備著廣闊的發展前景，在較大程度上受到了國家建設主管部門的推崇和青睞[1]。現階段而言，會議中心、市民中心、后續中心、金融中心甚至是批量生產的房屋建筑工程中，采用裝配式建筑結構設計的案例越來越多，因此，對光谷科技金融中心裝配式設計案例研究具備一定的理論意義和現實價值。

1 工程概況

光谷科技金融中心項目位于武漢市東湖高新技術開發區金融核心功能區，神墩五路和花溪路交叉口處，距離東湖高新管委會2 km，毗鄰光谷第五大道及地下商業空間，規劃坐擁五條軌道交通，緊鄰豹子溪公園與新月溪公園。

A地塊項目用地面積約9 880 m²，總建筑面積約39 043 m²，其中地上建筑面積23 781.75 m²，地下建筑面積15 261.12 m²，容積率2.41。擬建建筑為1棟6層辦公樓及其下二層地下室。主樓呈兩個“L”型圍合成一個回字形平面，中間為開敞中庭，整體結構未設變形縫。層高首層為5.50 m，其余各層為4.50 m，主樓建筑高度為28.00 m，局部豎向收進，局部屋面標高分別為23.40 m和14.40 m。結構形式為混凝土框架結構，主要柱網8.40 m×8.40 m、8.40 m×9.00 m、8.40 m×10.20 m以及8.40 m×10.80 m。地下室底板標高為-9.100 m。

B地塊位于神墩五路和花溪路交叉口處，距離東湖高新管委會2 km，毗鄰光谷第五大道及地下商業空間，規劃坐擁五條軌道交通，緊鄰豹子溪公園與新月溪公園。該工程項目周邊交通方便快捷，項目所在地城市規劃設計完善。項目用地面積約10 695.69 m²，總建筑面62 809.58 m²，其中地上建筑面積38 493.28 m²，地下建筑面積24 316.30 m²，由1棟建筑高度高達89 m左右的19層辦公樓、3層建筑高度高達23 m左右的商業裙房和2層建筑高度高達23 m左右的多功能廳圍合為完整圈層，下部結構功能設計為地下室，可以用于設備、車和其他雜物的堆放，其中地下三層局部設有平戰結合的人防地下室。圖1即為立面效果示意圖。

2 設計依據

在光谷科技金融中心項目的設計過程中，設計依據主要包括3方面內容[2]：

一是本工程主體結構設計合理使用年限為50年應該滿足的相關設計規范;

二是自然條件依據，其中基本風壓W₀=0.35 kN/m²（50年），W₀=0.40 kN/m² （100年），地面粗糙度為B類，風載體形系數迎風面取0.8，背風面取-0.5，工程抗震設防烈度為6 度;

三是《光谷科技金融產業園巖土工程勘察報告》（詳細勘察階段）（編號：2020KC258），包括工程地質概況、場地地基土壓縮模量、承載力特征值、場區水文地質條件等內容。

3 裝配率計算

依據《武漢市裝配式建筑裝配率計算細則》（2019年版）第4.0.1條公式，裝配率計算公式如下：

結合光谷科技金融中心項目，該工程梁、板、樓梯、陽臺、空調板等構件、非承重圍護墻非砌筑、圍護墻與保溫、隔熱一體化、內隔墻非砌筑等使用了裝配式建造方案，表1即為該項目裝配式方案。

根據裝配方案，著重考慮光谷科技金融中心項目裝配置建設過程中柱、支撐、承重墻、板、樓梯、陽臺等主體結構構件，考慮工程承包方式、信息化使用方式等諸多內容，按照裝配式建筑的基本要求，初步計算裝配率52.1%，表2即為裝配式建筑裝配率計算表。

4 地基基礎及地下室結構設計

就光谷科技金融中心項目基礎選型設計而言，A地塊根據擬建建筑物荷載大，且滿鋪兩層地下室，結合所處地質條件及持力層埋深等情況，綜合考慮抗拔和承載的雙重作用，金融中心項目地基樁的設計，在鉆孔灌注的后端設置壓漿環節，樁尖延伸至持力層結構，利用下端風化泥巖承載上部結構，樁身設計直徑700 mm，確保單一灌注樁在上端荷載承接時能達到2 850 kN的承載力特征值，確保單一灌注樁在向下延伸時能達到1 100 kN的端部承載力特征值。當灌注樁樁身沒入下端巖石層的深度大于等于10 m時，確保單一灌注樁下部尖端進入持力層的深度大于等于1.0 m[3]。B地塊辦公樓（第一單元）采用筏板基礎加下柱墩的基礎形式，筏板厚度2 000 mm，核心筒處筏板加厚至3 000 mm，其余裙樓及地下室基礎也均采用筏板基礎加下柱墩的形式，除辦公樓核心筒范圍加厚的筏板區域持力層為（4a-1）強風化泥巖：f_ak=480 kPa，E_s=45 MPa，其余基礎的持力層均為（3-2）黏土：f_ak=355 kPa，E_s=15 MPa。此外，根據地勘報告，B地塊抗浮設計水位為室外地面標高（41.60 m），通過抗浮驗算，地下室局部需設置抗拔錨桿，其單根錨桿豎向抗拔承載力特征值為280 kN，表3即為不同地層地基土壓縮模量、承載力特征值。

就地下室結構設計而言，光谷科技金融中心項目地下室結構設計分為地下室結構布置、地下室抗浮和地下室特殊措施設計3部分內容。其中，在地下室結構布置中，A地塊地下室平面為矩形，平面尺寸為95.40 m×78.60 m，屬超長結構。地下室一般底板面標高為-9.100 m，底板厚650 mm;由于南北地勢有高差，地下室室內一般頂板面標高為1.150 m、0.450 m、-0.050 m，衛生間頂板板面局部降板，板厚180 mm;室外頂板面標高為-0.800 m，頂板厚250～300mm。室內框架梁一般為400 mm×800 mm，室外框架梁一般為500 mm×800 mm～1200 mm。室外地下室頂板覆土厚為0.80～1.25 m不等。地下室外墻厚350 mm，水池內墻厚300 mm。在地下室結構設計中，B地塊設有三層地下室，主要為設備用房、車庫和消防水池等。平面尺寸為88.44 m～98.30 m，地下一層層高為4.80 m，地下二、三層層高為4.00 m，最大柱網為11.40～10.80 m。地下室頂板采用鋼筋混凝土梁板結構體系，室外頂板板厚為250～400 mm，室內頂板板厚為180 ～200 mm，頂板主梁為400～900 mm（室內），500 mm×1000 mm（室外），次梁為300 mm×750 mm;水池內墻厚度均為300 mm。 地下一、二層樓板采用鋼筋混凝土梁板結構體系，地下一、二層結構板厚為200 mm，主梁為400 mm×800 mm～1 000 mm，次梁為250 mm×600 mm～750 mm。B地塊地下室需進行抗浮驗算，地下室底板采用筏板基礎加柱墩的結構體系，地下室底板厚為700 mm，地下室外墻厚度為300 mm、400 mm、500 mm。

在光谷科技金融中心項目地下室結構設計過程中，為最大限度保證光谷科技金融中心項目施工安全，特意針對該項目施工地質條件等采取針對性的特殊措施：首先，可根據光谷科技金融中心項目地下室屬超長結構，采取設置后澆帶、采取保溫措施和平衡溫度作用等基本的抗裂措施。在平衡光谷科技金融中心項目溫度作用時，先計算溫度作用，配置溫度鋼筋抵抗溫差變化引起的內力。其次，針對光谷科技金融中心項目地下室屬超長結構，設計時根據溫度作用計算結果，對梁、板鋼筋增加沿長向的配筋，對砼墻增加水平分布筋。最后，為保證項目混凝土工程施工質量，有必要加強混凝土施工期間的養護措施，加強使用期間的溫度穩定措施，包括但是不限于減少結構外露，采用建筑保溫、地下室頂板覆土保溫等諸多途徑。在對光谷科技金融中心項目地下室施工期間的抗浮作用力進行平衡時，由于地下室施工時，基坑范圍應采取有效措施降低地下水位至底板下0.5 m，保證地下室基坑排水溝積水及時排出。基坑四周地面采取固化措施且設置排水溝，及時將地表水排走，防止地表水流入基坑內。地下室頂板上的覆土和道路施工完畢、地下室各層面層施工完畢、場地排水系統已能正常排水、主體結構封頂、全部砌體砌筑完成后，且地下室外圍基坑回填符合設計要求之前，不得停止降水。

5 結語

總而言之，光谷科技金融中心應利用裝配式設計，能夠在滿足該金融中心設計依據的基礎上，通過合理的荷載計算和分析，得到較為科學適宜的裝配率，從而更好地指導光谷科技金融中心裝配式設計過程中的地基基礎設計和地下結構設計等諸多內容，為其他金融中心應裝配式建筑的應用提供思路。

參考文獻

[1] 周可璋，盧寧，劉天宇，等.BIM+裝配式技術在青島國際會議中心項目中的應用[J].施工技術，2020，49（16）：28-30+35.

[2] 閆汝剛.超短工期裝配式鋼結構EPC項目管理實踐：以甘南文旅會展中心項目為例[J].建筑經濟，2020，41（8）：83-85.

[3] 唐麗，王越.大型裝配式鋼結構公共建筑的綠色化設計實踐：以宜都市會展中心項目為例[J].建筑技藝，2019（10）：20-25.