2017年4月1日, 中共中央、国务院印发通知, 决定设立河北雄安新区。根据中央要求, 雄安新区将成为贯彻落实新发展理念的创新发展示范区, 具有绿色生态宜居新城区、创新驱动发展引领区、协调发展示范区、开放发展先行区4大特色。

为促进河北省装配式建筑健康发展, 有力保障供给侧结构性改革和新型城镇化发展, 根据中央城市工作会议精神、《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》 (国办发[2016]71号) 、《河北省人民政府关于推进住宅产业现代化的指导意见》 (冀政发[2015]5号) 和《河北省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见》 (冀政办字[2017]3号) , 河北省人民政府编制《河北省装配式建筑“十三五”发展规划》, 明确河北省装配式建筑发展的目标、路径和任务, 规划期为2016—2020年, 展望到2025年。未来, 雄安新区百分之八九十都将是装配式建筑。

雄安市民服务中心是河北省雄安新区的行政机构, 位于雄安新区容城东部小白塔及马庄村界内, 总建筑面积9.96万m², 规划总用地24.24hm², 项目总投资约8亿元, 工期约3个月。

管委会办公、雄安集团办公用房、规划展示中心、会议培训中心、政务服务中心设计为钢结构体系。但考虑到本工程工期紧、施工期间正值寒冬, 在深化设计中采用装配式钢结构集成建筑体系成为首选方案。

钢结构体系多样, 设计、加工制作、施工、验收规范标准完善;钢构件生产能力充足, 据统计, 我国目前从事钢结构的企业超过1万家, 年产能5万t以上的企业有十几家;施工技术成熟, 部品、部件种类齐全, 是一种较为成熟的建筑体系。

为了更好地适应雄安新区建设需要, 结合近些年技术发展, 以雄安市民服务中心建设为依托, 突出装配式、集成化特点, 建议从以下几个方面进行优化并推广。

现行国家标准规范中, 节点连接形式通常采用梁柱栓焊连接、柱伸臂与梁栓焊连接、内隔板式节点、带短梁内隔板式节点、隔板贯通式节点、外环板式节点、外肋环板式节点等需现场焊接工艺, 节点连接的精度及速度、环保要求、后续拆卸利用的便捷性均有待改进优化。

参考欧美地区及日本等国钢结构常规做法, 结合国内部分企业、科研院所、高等院校的科研成果及现行规范规定, 建议节点连接采用全栓接或栓接为主焊接为辅、外套管式节点、外伸式端板螺栓连接、带悬臂梁段的螺栓连接等形式, 真正体现构件产品化、施工装配化、拆卸再利用便捷化等优势 (见图1~4) 。

国内钢结构楼板体系多为框架钢梁承载受力, 水平楼板采用现浇楼板、叠合楼板、预应力楼板、压型钢板、钢筋桁架楼承板等形式, 虽然压型钢板、钢筋桁架楼承板等组合楼板形式具有免支模、施工周期短、与现浇混凝土楼板优势结合等优点且已成为市场产品主流, 但上述各种楼板形式的问题主要体现在钢梁与楼板无法有机结合, 占用层高、管线系统与建筑体系集成化程度不高、施工装配化水平低下等方面。

有鉴于此, 结合国内现有研究应用成果, 可考虑借鉴以下几种楼板体系的优点。

1) “王”字型钢梁与楼板节点。

2) 深槽压型钢板密肋楼板 (见图5) 。

深槽压型钢板密肋楼盖属于密肋组合楼盖体系, 具有形成大空间楼盖的特征。

3) 钢网架空腔组合楼盖 (见图6) 。

钢网架空腔组合楼盖是箱形截面的密肋楼盖, 由钢网格空间结构与混凝土板结合成“梁板合一”的整体楼盖, 具有底部平整、大空间蜂巢构造、空间受力的特性, 钢网架空腔组合楼盖不属于一般的空心楼盖, 它的基本受力单元是大翼缘箱形肋梁: (1) 节约大量钢材和混凝土, 降低工程造价:节约钢材30%~50%, 混凝土用量只为一般用量的1/3, 省去抹灰和吊顶, 降低层高; (2) 实现大空间、大荷载建筑的技术手段; (3) 方便施工:楼盖结构在工厂预制好, 无须现场湿作业, 施工工艺简单, 能缩短施工工期; (4) 节能环保、耐火性能好、抗震性能好, 节省空间, 管线集成排布。

4) 钢混组合H型钢T型楼盖 (见图7) 。

钢混组合H型钢T型楼盖是由腹板开槽的H型钢的下翼缘与混凝土在工厂预制成T型板和现场现浇混凝土组成密肋空腔组合楼盖, 从而形成大开间灵活划分的预制装配式钢结构楼盖体系。

就目前而言, 国家标准、行业标准中对建筑外围护墙板 (自承重型) 的性能没有统一的指标要求, 建筑外围护墙板的材料种类较多, 施工安装节点构造也不尽相同。所以对建筑外围护墙板的性能指标只能从原则上去分析、归纳和总结, 但无论哪种墙板, 均要满足安全性、功能性、耐久性3大原则。

目前市场主流外墙板主要有PC墙板、ALC板、复合保温板、太空板、灌浆墙板、幕墙等几种形式, 综合分析上述外围护墙板, 都存在无法同时满足墙板3大原则性能要求的情况, 个别墙板装配化程度不高、连接复杂、成本较高等问题, 与建筑工业化、住宅产业化的建筑体系相适应的程度低。

解决上述问题的关键是, 在满足外围护墙板3大原则及在此原则基础上细分14项要求的前提下, 寻找符合标准化设计、工厂化施工、装配化施工、一体化装修、信息化管理建筑业发展趋势, 是理想的建筑外围护系统。

外围护墙板可选择ALC板材, ALC板材轻质、保温、隔热、隔声、抗震、防火、可锯、可刨、可钉、便于施工, 其是唯一兼具隔声、防火、节能及优秀力学性能的单一墙体材料, 已成为市场主流产品, 该产品在日本的住宅和公共建筑中应用普遍, 属于最受青睐的建筑产品之一, 日本ALC板的应用比例:外墙60%, 隔断20%, 地板、天花板20%。结合国内项目案例及国家重点研发计划项目“绿色建筑及建筑工业化”重点专项科研成果, 对ALC板材应用在外围护系统中做如下性能改进: (1) 新型连接节点方式创新; (2) 工艺改进实现线槽预留预埋的技术创新; (3) 热工性能、拼缝构造处理细节的改进; (4) ALC单元体技术。注意:内墙系统可根据其功能性、装配式施工、成本目标、装修标准等要求, 考虑ALC板、轻钢龙骨石膏板等轻型板材。

引入CSI理念, CSI住宅是针对当前我国住宅建设方式造成的住宅寿命短、耗能大、质量通病严重和二次专修浪费等问题, 在吸收支撑体和开放建筑 (open building) 理论特点的基础上, 借鉴日本KSI住宅产业化特色的住宅建筑体系。通过“S” (skeleton, 支撑体) 和“I” (infill, 填充体) 的分离使住宅具备结构耐久性、室内空间灵活性以及填充体可更新性等特点, 同时兼备低能耗、高品质和长寿命的优势。CSI体系以主体、管线、内装分离理念为核心, 以工厂化部品应用为基础, 全面实现施工现场干作业, 实现高精度、高效率、高品质。

CSI体系以实现住宅主体结构百年以上的耐久年限、厨卫居室均可变更和住户参与设计为长期目标, 在目前CSI体系发展起步阶段, 本着因地制宜、经济合理、技术可行的原则, 其核心特点包括:支撑体部分与填充体基本分离, 卫生间实现同层排水和干式架空, 部品模数化、集成化, 套内接口标准化, 室内布局具有部分可变更性, 按耐久年限和权属关系划分部品群。

综上所述, 根据中央未来对雄安新区城市发展的定位, 结合新区市民服务中心、安置区的功能要求、建设周期、成本目标、运维标准, 装配式钢结构集成建筑体系应为首选的建筑产品形式。本文根据现有装配式集成建筑系统特点, 按照“雄安标准”中最终交付的建筑产品所要达到的目标效果、经济效益与社会效益, 结合国内外最新研究成果提出一系列优化措施, 具有一定的借鉴意义。