介绍
装配式钢结构作为装配式建筑三大结构体系之一，具有抗震性能好、建筑质量高、生产简便、施工快捷、绿色环保等优点。本文结合实际项目，阐述装配式钢结构在高层住宅建筑中的应用优势。
项目概况
项目位于深圳市南山区，由住宅、公寓、安置房、养老酒店等8栋高层建筑组成，占地面积6.7万平方米，总建筑面积33.7万平方米。
▲地块整体规划示意图
本案例综合考虑建筑性能、平面立面规则性、建筑高度等因素，选取8栋建筑中具有代表性的4号楼作为研究对象，其结构高度179.6m，结构高宽比10.1，地上55层，层高3.1m（避难层4.0m），平面尺寸投影尺寸为23.1m×42.1m，其中标准层面积约710㎡，每层6户（3种户型），总建筑面积约4万㎡。
深圳市南山区抗震设防烈度为7度（0.1g），设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期Tg=0.35s。10年一遇风荷载为0.45kN/㎡，50年一遇风荷载为0.75kN/㎡，100年一遇风荷载为0.9kN/㎡。
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▲4号楼平面图
▲4号楼立面图
结构体系
由于该项目高宽比为10.1，水平风荷载较大，结构设计难度大。对于该类型的高层住宅建筑，传统的做法是采用混凝土结构，通过增加构件截面、设置剪力墙等方式增加结构刚度，以满足结构安全性和舒适性的要求。但传统的做法对建筑质量影响较大，施工周期较长，无法实现建筑工业化的目标。
针对以上难点，同济设计团队突破传统设计手法限制，采用装配式钢结构设计，满足业主的高标准。
钢结构解决方案的结构体系由：CFT柱钢框架+支撑+粘滞阻尼墙组成。支撑布置在公共交通区域及建筑隔墙位置，粘滞阻尼墙布置在结构中上部，共计72块。
▲钢结构方案结构体系组成
▲ 钢结构结构平面布置图
▲ 粘滞阻尼墙结构示意图
▲某项目粘滞阻尼墙安装示意图
采用钢结构设计的优势
与传统混凝土结构相比，本工程采用的钢结构体系具有诸多优点。
结构抗震性能
由于采用消能减震钢框架-支撑结构体系，上部结构自重减轻约34%，有利于：（1）降低基础造价（约25%）；（2）减轻地震影响，提高结构的抗震性能。
建筑质量
由于住宅建筑对建筑功能性要求较高，采用钢结构体系可以有效提高建筑品质。
（1）建筑墙体厚度可由700mm减少至450mm（减少36%），增加建筑使用面积。
▲混凝土方案标准层（装饰后墙厚700mm）
▲钢结构标准层平面图（装修后墙厚450mm）
（2）在公共交通区域隔断墙上设置支撑，在保证立面视觉通透性的同时，可以任意划分室内机组（大空间可采用多种机组类型）。
▲ 交通锥
▲结构平面图（C1层平面图）
▲结构平面图（C2平面图）
▲结构平面图（C3平面图）
（3）通过将钢管混凝土柱扁化，并采用室内装饰技术，可有效解决室内外露梁、柱等建筑功能问题。
▲ 建筑平面图（C1层平面图）
▲ 建筑平面图（C2层平面图）
▲ 建筑平面图（C3层平面图）
抗风性和舒适性
本项目所在区域10年风荷载达到0.45kN/㎡，且结构高度和宽度都比较大，需要特别关注结构在风振作用下的舒适度。
若采用混凝土结构，需要增大结构构件截面尺寸或增设剪力墙钢结构房子图片，以增加结构刚度，改善结构的风振舒适度，但这会进一步增强结构的抗震效果，这种方式不经济，效率低。
针对本工程特点，拟采用钢结构体系，在满足结构基本刚度（层间位移角、剪重比、刚度比等）的前提下，通过有效设置粘滞阻尼墙，充分利用其耗能减振（抗震）作用，有效控制结构的风振加速度，降低结构的地震效应。
通过两种方案对比，钢结构方案的舒适度优于传统混凝土方案。
建设期及预售期
（1）建设工期
钢结构构件大部分在工厂生产，运输至现场后整体组装，因此施工周期短。根据调查结果，钢结构建筑主体结构标准层施工速度约为4天。混凝土结构在施工过程中受到各种因素的制约，施工周期较长。一般地上主体结构标准层施工速度约为6天。
本项目地上55层，若采用混凝土结构，工期约330天；若采用钢结构，工期约220天，可节省工期110天（约3.7个月），工期的缩短将有助于实现原定的工程进度要求。
（2）商品房预售期
根据深圳市相关政策，商品房预售期间，混凝土结构建筑达到楼面的2/3即可销售，钢结构建筑达到楼面的1/3即可销售。
对于本项目来说，钢结构房屋预售期相较混凝土结构可提前146天（约5个月），房屋预售期提前有利于业主提前回收资金，缓解资金压力。
BIM技术展览会
在设计阶段引入BIM技术，配合结构体系、三板体系、卫生间、阳台等选型钢结构房子图片，为钢结构建筑的结构体系、外防护体系、室内体系、设备及管线系统的一体化设计提供信息化支持。借助BIM技术，整合钢结构体系与建筑功能的关系，优化结构体系、结构布置；选择合适的内外墙体系，细化建筑节点构造，实现建筑功能的高标准要求。
▲ 标准楼层结构布置BIM模型
▲ 标准楼层布局BIM模型
▲波形钢板组合楼板BIM模型
▲ 节点详图施工BIM模型
▲ 粘滞阻尼墙连接结构BIM模型
▲ 卫生间BIM模型
▲ 厨房BIM模型
来源：同济设计学院TJAD（ID：tjad-news）
