装配式箱房与钢框架结合的建筑体系在临建工程中的应用

装配式箱房与钢框架结合的建筑体系在临建工程中的应用

周伟

中国水利水电第十四工程局有限公司  云南昆明  650041

摘要：绿色建筑、节能环保是近年来建筑行业的关注焦点，也是建筑企业可持续发展的重要因素，伴随着建筑业各项新技术的不断突破和产业的深化变革，全新的建筑模式正在逐步完善和推广。本文依托西部（重庆）科学城科学会堂项目公司营地建设，对装配式箱式板房与传统钢框架结构相结合的建筑体系进行了探索与实践，从施工效率、适用性、安全性、经济效益等进行说明，便于同行业更直观清晰的了解装配式新临建的相关内涵，给同行业带来一定的启发、思考及参考，以便新临建模式在业内得到提升和发展。

关键词：装配式箱房  钢框架  建筑体系  临建  应用

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1、项目概述

在建筑产业标准化、工厂化、模块化、集成化的发展背景下，为积极响应住建部在新的历史时期对建筑业发展的要求，在项目实施前的准备阶段，针对临建设施的建设配置宜采用工厂集成配套、现场快速装配的全新技术手段，达到节能降耗、经济适用、安全美观的临建建设目标，西部（重庆）科学城科学会堂项目公司营地围绕该临建目标进行了全面布局、功能定位设计、建设。营地占地7800m2，主要满足管理人员生活办公要求，场内布置办公楼一座、职工餐厅一座、职工宿舍两座、智慧展厅一座、室外运动场一块，其他部分为道路和景观绿化。

2、建筑设计

营地的设计理念主要为：主临协调―营地核心建筑与主体工程造型及内涵协调融合；功能完善―满足现代项目管理的要求布局完善的功能；绿色环保―总体布局、建筑选型、配套功能突出可重复利用、节能、环保；科学智慧―运用大数据、智慧控制技术等新技术实现建设管理的智慧化。

其中办公楼采用装配式箱房+钢结构组合而成，即中心钢结构+环保玻璃屋面+正立面玻璃幕墙、两侧为装配式箱房，中心结构构成大厅及大会议室、党建活动室大跨度空间及卫生间，两侧装配式箱房构成办公室空间。办公室层高3.2m，共三层结构，大厅为单层结构。大会议室为单层结构（占二层层高6.4m）。办公楼总建筑面积约2402m2。职工宿舍楼每栋两层，采用装配式箱房结构，建筑面积约1163m2。食堂为单层装配式箱房结构，前侧及南立面采用玻璃幕墙。建筑面积约330m2。智慧展厅采用单层装配式箱房结构，层高4.4m，建筑面积约180m2。

为完美实现营地的各项功能，在营地功能规划方面设计了办公楼中央空调系统、屋面太阳能发电系统、营地安防系统、多媒体会议系统、人工智能展示系统、场内给排水系统、场区绿化、水景美化系统。在各系统功能设计方面充分考虑绿色、环保及对外形象展示等要求。场内通道采用透水砖与石材进行铺砌，场内污水采用化粪池收集生化反应后排至市政排污系统，同时考虑了场内雨水收集再利用设施。营地周边采用成品通透式围栏，格调与营地建设风格相协调。

3、装配式箱房与钢框架结构施工工艺

本项目营地采用的装配式箱房是一款基于冷轧型钢框架和轻质墙板结构系统的模块化建筑产品。墙板、屋面板外板为镀锌彩钢板，厚度25mm，中部为保温棉（玻璃丝棉），阻断热桥，防火性能强。角柱为镀锌冷轧型钢。单个标准箱体外部尺寸为6055mm（长度）×3000 mm（宽度）×2900/3200mm（高度），重量约2000kg，由底板、立柱、顶盖、墙板、门窗、吊顶、水电等整体组合而成，集成了建筑、结构、给排水、电气、装饰装修等功能。外立面置玻璃幕墙，美观、典雅、庄重，结构简单、安全，现场安装快捷、移动搬迁便利、周转次数多、使用寿命长。

箱房施工流程为：场地平整→条基垫层施工→条基施工→首层箱房底板吊装→首层立柱安装→首层顶盖吊装→电气线路安装→排水系统安装→墙板拼装→门窗安装→室内装饰吊顶板安装→后续叠加层施工。

箱房的基础采用条形基础，地基承载力标准值按100KPa考虑设计，当地基土为软土等不良地基时，应进行地基处理。基础面的水平度误差不超出2mm。基础混凝土强度满足要求后，开始进行框架安装。采用起重设备将箱底平置于箱房基础上；依次安装立柱和顶框，并用螺栓紧固。墙底配件采用自攻螺丝紧固。然后安装PVC落水管，并用管卡固定牢固。安装落水管前在立柱中铺装立柱保温棉。最后根据设计排板图，安装墙板，用自攻螺丝将墙板固定在立柱上。两个箱房竖向连接处使用T型密封条密封。使用屋面盖板卡件将房体之间连接。二层部分按一层的安装顺序安装，使用螺栓连接上下房体；开间部分角柱使用阴角固定件固定；开间地面采用连接板过桥连接。箱体之间拼缝应连接可靠。缝隙做防风、防水、保温处理。缝隙两边高差偏差较大时应做拼缝过渡处理，且外观自然。

装配式箱房安装前由安装单位根据合同、设计文件的要求以及相关标准编制安装施工方案。安装施工方案应能保证结构形成稳定的空间体系，并不应导致结构变形。安装前应对构件的质量进行检查，当结构构件在运输过程中的变形、缺陷超出允许偏差时，应进行处理，经检验合格后方可进行安装。结构构件在运输、吊装过程中涂层脱落部位以及现场焊接部位应及时补涂。

办公楼中部前厅（16m×12m）、会议室（16m×9m）、党建活动室等大跨度空间为钢框架结构，基础采用柱下独立基础。框架抗震等级四级，结构设计使用年限为5年。采光屋面使用6+1.52+6+9A+6LOW-E双钢化夹胶中空玻璃。

钢框柱主要采用箱型柱450X250X16X16、300X300X18X18，250X250X16X16三种，Q355B钢材，由工厂加工制作。钢梁采用国标HN500X200X10X16、350X175X7X11和工厂加工制作的WH900X300X12X18等型号。楼承板压型钢板选用YX-70-200-600(I)-1.0。钢板垂直次梁方向布置。混凝土采用C30。楼承板边部加挡板或封口板，安装固定后方可浇砼。

梁与柱刚性连接时，柱在梁翼缘上下各500mm的范围内，柱翼缘与柱腹板间，或箱型柱壁板间的连接焊缝采用全熔透坡口焊缝，框架柱的接头距框架梁上方的距离取1.3m和柱净高一半二者的较小值。上下柱的对接接头采用全熔透焊缝，柱拼接接头上下各100mm范围内，工字型柱翼缘与腹板间及箱型柱角部壁板间的焊缝，采用全熔透焊缝。

钢材加工时，跨度大于8米的两端铰接钢梁及跨度大于10米的刚接梁起拱1/600、钢桁架起拱1/500，在跨中起拱。门式钢架钢结构在安装过程中，安装顺序宜先从靠近山墙的有柱间支撑的两端钢架开始。在钢架安装完毕后应将其间的檩条、支撑、隅撑等全部安装好，并检查其垂直度。以这两榀钢架为起点，向房屋另一端顺序安装。

钢架安装应先立柱子，将在地面组装好的斜梁吊装就位，并与柱连接。钢结构安装在形成空间刚度单元并校正完毕后，及时对柱底板和基础顶面的空隙采用细石混凝土二次浇筑。对跨度大、侧向刚度小的构件，在安装前要确定构件重心，选择合理的吊点位置和吊具，对重要的构件和细长构件进行吊装前的稳定性验算，并根据验算结果进行临时加固，构件安装过程中宜采取必要的牵拉、支撑、临时连接等措施。

钢框架墙体标高0.000m以下采用不低于M10.0水泥砂浆MU15免烧实心砖砌筑（200厚），0.000m以上采用200mm厚B05级加气混凝土砌块，Ma5专用砂浆砌筑，施工质量控制等级为B级。所有砂浆，均为预拌砂浆，内隔墙采用200mm厚B05级加气混凝土砌块，Ma5专用砂浆砌筑，砌体在土层以下60mm处设防潮层。

钢框架结构与两侧装配式箱房连接部位即施工缝处采用U型铁皮连接，外包木板装饰。

4、装配式箱房与钢框架结构结合的优势

（1）对地基基础要求的适应性优势：装配式箱房及钢框架结构自重轻，对地基承载力要求较低，能适用于不同地质条件下的地基基础。

（2）结构优势：装配式箱房与钢框架结构刚度大、变形小、结构稳定。

（3）建筑设计优势：装配式箱房建筑风格与周边环境以及其他建筑可以协调、融合。设计成品样式多，能满足使用者各种功能需求和客户个性化需求。

装配式箱房与钢框架相结合的结构比传统单一建筑形式能更好的满足建筑上大跨度、大开间灵活分隔的要求，满足大跨度空间功能房间的布置。并可通过减少柱的截面面积和使用轻薄墙板，提高面积使用率，有效使用面积可提高约6％。

（4）质量、安全性优势：均在工厂统一模块化制作、加工，品质优良、稳定。箱房水、电管线定型化布置，安全性得到保障。

（5）安装优势：钢框架结构施工速度快，进度可缩短到现浇结构的三分之一，施工受外界影响小。装配式箱房在工厂集成，现场安装快，施工周期短。

（6）造价优势：造价相对现浇结构更低。使用寿命长，不会随时间的增长而老化；可多次周转，循环利用，或者100%出售回收；节省劳动力，总体成本相对较低。

（7）环保优势：装配式箱房采取“工厂预制+现场安装”模式，现场拆装损耗很小、移动搬迁便利、无建筑垃圾、节能环保。两种结构材料可循环利用，转场零损耗，减轻环境压力。项目拆迁后，也不会遗留建筑垃圾，不会破坏驻地环境。

（8）适用范围优势：装配式箱房可应用于住宿、餐厅、卫浴以及营地、商业、军队、以办公用房、展厅、售楼处、民宿、超市、公寓等形式展现。

（9）运输优势：箱房可整箱托运，室内排水，电路全部都已预制好，到现场接通水电后即可使用；也可散件运输，到现场在进行拼装，一车框架可装17套，墙板一车40套。实现多种方式运输，有效节约长途运输成本。钢箱房工厂集成便于运输、现场安装快捷。

（10）使用舒适性优势：装配式箱房解决了传统轻钢活动房活动人员行走时产生的噪音和震动，基本不会在使用过程中产生噪音和震动。隔音降噪性能比传统板房提高，当室外噪音70dB时，测得室内40dB。

（11）钢框架结构和箱房顶部平整，具有空间优势，便于企业文化广告牌展示。

总的来说，营地整体设计贴合建设方建设目标，从建筑结构选型、建筑功能配置力争建成临建地标建筑。办公楼屋面大厅及党建活动室采用环保型玻璃，提高室内自然采光率，节约照明成本。办公楼采用中央空调集中温控，提高温控效率，节约成本。装配式建筑及钢结构作为一项建筑新技术，在本营地建设中达到100%装配率。

5、不足及改进建议

（1）从营地施工过程来看，箱房的安装工艺还存在不足，如安装前的基础检查、处理、首层箱房安装过程的水平、垂直度控制、门窗安装过程的方正控制、金属结构切口边缘毛刺飞边打磨、安装过程中对存在瑕疵构件的挑选使用、合理校正、给排水管路接头的严密性、存在污染构件的表面污物及时清理等都有改进空间，这样才能保证优质的材料最终形成优质的产品。

（2）箱房规格型号较少，项目实施过程中及时与项目团队进行方案规划，对规格尺寸进行调整，例如办公室考虑建筑面积标准问题，一间太窄（设计3m宽，扣除墙板2.75m），两间建筑面积超标。

（3）箱房设计时，应该充分考虑建筑使用功能和使用习惯，比如箱房排水系统在基础里的布局、卫生间的布局、卫生间门类型、门厅楼梯的踏步刚度、不同客户的个性化需求等方面仍存在较大的优化空间，对于事前客户不太容易关注，但事后容易产生不满情绪的部位（如卫生间的布局、洁具型式、档次的选用），事前应主动与客户沟通确认，以进行个性化设计。房间、走廊地胶若能采用不同色彩收口、包边，效果更佳。从目前箱房安装情况看，立柱扣板变形、凹陷不同程度的存在，建议研究采用PVC材料或增加刚度方法进行优化。

（4）因清洗屋面或安装广告等，人员不可避免的会踩踏屋面板，可增加屋面板刚度。同时平屋面板材外观形式不利排水。箱房平屋顶易积水，易积灰尘，影响美观，应进一步研究解决。另外照明系统可采用节能的声控照明灯和开工控制系统结构。

6、结语

20世纪70年代至今，随着全球经济的快速发展，装配式钢结构住宅类建筑在全球经济发达国家和地区得到了深入的发展，总体走向成熟。这些发达国家钢结构住宅的科研和工程应用起步较早，工业化水平已经很高。迄今为止，国外钢结构住宅已经形成了相当规模的产业化住宅体系，并且在临建住宅产业化生产方面的研究已经进入对住宅体系灵活性、多变性的研究阶段。这对我国临建钢结构体系及其产业化的发展有很大的借鉴意义。

我国在施工临建中采用钢结构的住宅等建筑仅占了很小一部分，多为装配式集装箱结构。西部（重庆）科学城科学会堂项目新临建实施遵循“绿色建造、循环经济、节能环保”的原则，积极开展了新临建标准化、工厂化生产以及装配式模式的探索与实践，采用装配式箱房与钢框架组合的建筑体系，有效地降低了建筑成本，提升了临建经济效益。

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作者简介：周伟（1979-），男，重庆南岸人，工程师，主要从事水利水电工程项目管理工作。

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