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　　—钢结构住宅设计传承与创新 建工钢结构住宅概述2.1.钢结构住宅技术特点与难点建工钢结构住宅方案3.BIM应用5.钢结构技术4. 1钢结构住宅技术特点与难点 建筑立面建筑防火建筑隔声室内空间机电管线PC技术特点难点 钢框架核心筒钢框架支撑钢管束剪力墙常见解决方案（结合案例） 常见解决方案（杭萧钢构）钢管束剪力墙空心条板内隔墙加气砼砌块内隔墙CCA板外墙（灌注聚苯颗粒混凝土） 常见解决方案（东南钢构）钢框架支撑体系复合外墙（复合外保温）钢柱防火（防火涂料） 常见解决方案（外挂墙板）外挂墙板实例外挂墙板构造（一）外挂墙板构造（二） 2建工钢结构住宅概述 4#楼位置示意 4#楼经济技术指标总建筑面积：6035.47平方米地上建筑面积：5517.42平方米地下建筑面积：518.05平方米建筑层数：14F建筑高度：43.60米 实施立面高层效果图（南）高层效果图（北） 南立面图北立面图侧立面图高层住宅立面图 钢结构住宅设计原则——两统一、两提升提升科研能力课题研究与项目设计同步推进，设计、施工、材料、装饰、设备同步推进。提升面积利用率充分发挥钢结构建筑结构断面小、空间灵活的特点，重点设计建筑围护结构及内隔墙，提高建筑面积利用率。效果统一保证钢结构住宅建筑立面与小区内其它楼号一致，效果统一协调、不突兀方案统一不改变建筑方案，使实施效果与方案一致。 集成极致一体化建工技术方案 集成房产公司产品导向，综合协调设计院技术协调、汇总、集成、BIM技术支持钢结构专项钢结构设计、制作、施工构件公司PC构件设计、加工、墙材选择设备安装机电安装、现场展示 分工协作装饰公司外装饰、内装饰 发挥建工全产业链优势，技术极致建筑立面精致，与小区风格一致惠及住户，使用空间极致极致 一体化钢结构与建筑一体化1钢结构和PC一体化2钢结构和机电一体化3钢结构和内装一体化4设计与施工一体化5施工与后期维护一体化67建筑外立面一体化，隔音技术 钢结构住宅形式楼板形式：钢筋混凝土叠合楼板楼梯形式：钢筋混凝土预制楼梯阳台形式：钢筋混凝土预制阳台结构形式：钢框架支撑系统 钢结构住宅形式外围护结构: 预制混凝土夹心保温外挂墙板（60mm配筋混凝土+40mm保温层+60mm配筋混凝土）外围护结构: 预制混凝土外挂墙板（80mm配筋混凝土+40mm保温层+龙骨+面板）分户墙: 轻钢龙骨+双面纤维水泥板（空腔内灌注加气混凝土）户内隔墙:陶粒混凝土空心条板（120mm） 建筑装饰预制外墙仿面砖装饰面室内装饰 根据钢结构特点优化（合理利用突出于墙面的梁、柱）机电管线 根据钢结构特点优化（机电管线归并、穿越、绕行）GRC装饰构件与预制混凝土外墙集成（含GRC仿外墙面砖效果） 钢柱（厚涂型防火涂料）建筑防火钢梁（薄涂型防火涂料）楼板（预制钢筋混凝土叠合楼板）分户墙（200mm加气混凝土）建筑防火 建筑隔声外墙（预制混凝土夹心保温外挂墙板（60+40+60）楼板（预制钢筋混凝土叠合楼板）钢梁（隔音棉）钢柱（封闭空气层）分户墙轻钢龙骨+双面纤维水泥板（空腔内灌注加气混凝土预制混凝土外挂墙板（80mm配筋混凝土+40mm保温层+龙骨+面板）建筑隔声 3建工钢结构住宅方案 受既定建筑方案限制，住宅建筑平面存在轴线错位情况轴线错位对钢结构柱、梁布置存在不利影响建工方案通过设置宽扁柱协调较小尺寸轴线错位极致：轴线错位柱 结构总用钢量统计：地上部分钢结构总用钢量约720t，地上总建筑面积5517m2，单位面积用钢量为130kg/m2。 框架-支撑结构体系主要受力构件类型包括框架柱、框架梁、次梁和柱间支撑。截面类型包括热轧H型、焊接H型以及焊接箱型截面，材质均为Q345B。构件类型构件编号截面规格材质备注构件类型构件编号截面规格材质备注框架柱KZ01B450×180×22×22Q345B焊接箱型框架梁ZL01HN350×175×7×11Q345B热轧H形KZ01aB450×180×25×25Q345B焊接箱型ZL02H350×180×8×20Q345B焊接H形KZ02B180×180×22×22Q345B焊接箱型ZL03B350×160×6×20Q345B焊接箱型KZ03B400×180×18×18Q345B焊接箱型ZL04B350×150×8×8Q345B焊接箱型KZ04B450×250×18×18Q345B焊接箱型ZL05HN300×150×6.5×9Q345B热轧H形KZ05B570×250×18×18Q345B焊接箱型次梁CL01HN350×175×7×11Q345B热轧H形KZ06B350×180×22×22Q345B焊接箱型CL02HM194×150×6×9Q345B热轧H形KZ07B400×250×28×28Q345B焊接箱型CL03HN150×75×5×7Q345B热轧H形KZ08B320×300×28×28Q345B焊接箱型柱间支撑BR01B150×150×10×10Q345B焊接箱型KZ09B350×300×30×30Q345B焊接箱型BR02B150×150×12×12Q345B焊接箱型构件截面信息一览表极致：含钢量 住宅建筑核心筒（公共部位）净尺寸要求非常严格，楼梯间、合用前室、电梯井的尺寸均不能减小楼梯间、电梯井的形态特征对钢结构柱、梁布置提出更高要求电梯井周边钢柱将柱脚沿井壁向下延伸至电梯井底板严格控制柱、梁尺寸，结合墙柱、墙梁关系，综合考虑防火、隔声要求，确定核心筒（公共部位）墙体厚度极致：核心筒（公共部位）设计 极致：预制夹心保温外挂墙板根据现行规范，夹心保温墙板保温层两侧混凝土厚度不小于60mm常规夹心保温外墙内叶墙厚度至少为外叶墙厚度1.5倍建工方案内叶墙与外叶墙同厚，均为60mm与本项目其余楼号相比，建筑外墙厚度减少120mm建工方案有效提高住宅得房率，给住户提供有利条件 集成与一体化：标准层平面图（砼结构） 集成与一体化：标准层平面图（钢结构） 集成与一体化：标准层平面图（钢结构） 集成与一体化：标准层平面图（钢结构）保证钢结构平直，卫生间外挂夹心保温墙体向室外侧偏移100mm。为平衡卫生间外墙偏移增加的建筑面积，F轴外墙向室内偏移50mm. 集成与一体化：标准层平面图（钢结构与砼结构对比） 集成与一体化：墙身大样图1（80mm预制外挂墙板）构造特点：80mm预制外挂墙板+轻钢龙骨（龙骨空腔铺设保温材料）+装饰面板保温材料不低于BI级耐火性能内侧采用双层装饰面板（纸面石膏板/硅钙板/纤维水泥板等）墙体厚度160mm（理论值） 集成与一体化：墙身大样图2（80mm预制外挂墙板）构造特点：80mm预制外挂墙板+轻钢龙骨（龙骨空腔铺设保温材料）+装饰面板钢结构斜撑隐藏于龙骨背面保温材料不低于BI级耐火性能内侧采用双层装饰面板（纸面石膏板/硅钙板/纤维水泥板等）墙体最大厚度340mm（理论值） 集成与一体化：墙身大样图3（160mm预制外挂夹心墙板）构造特点：60mm外叶板+40mmXPS保温层+60mm内叶板夹心保温材料不低于BI级耐火性能墙体厚度160mm（理论值） 集成与一体化：墙身大样图4（预制夹心外挂墙板带凸窗-南向凸窗）构造特点：凸窗板与墙板一同预制，形成三维构件窗框可在工厂预埋 集成与一体化：墙身大样图5（预制夹心外挂墙板带凸窗-转角凸窗）构造特点：凸窗窗台、侧板、窗顶分开预制，有效控制构件重量（5.0t）窗框在现场安装层间装饰线条与凸窗顶板、底板边缘连接 集成与一体化：墙身大样图6（预制阳台板）构造特点：阳台全预制（含阳台板、阳台栏板）预制阳台与阳台钢梁干连接（螺栓连接或焊接）立面装饰与预制阳台连接，阳台钢梁外饰面由装饰统一实施预留封阳台窗的条件 注：GRC板安装待PC板填缝完成后进行。建筑外立面装饰：GRC安装节点示意1 注：GRC板安装待PC板填缝完成后进行。建筑外立面装饰：GRC安装节点示意2 注：GRC板安装待PC板填缝完成后进行。建筑外立面装饰：GRC安装节点示意3 阳台安装节点图阳台平面图阳台立面图GRC仿面砖注：阳台栏板GRC安装拟在PC构件到现场后场地上安装，完成后整体吊装建筑外立面装饰：GRC安装节点示意4 使用部位分户墙、电梯井隔墙及与公共区域相连的隔墙构造特点10mm纤维水泥板+240mm（或180mm/140mm）轻混凝土（泡沫混凝土/聚苯颗粒混凝土）+10mm纤维水泥板适用于电梯井、电梯厅周边及分户墙墙体厚度260mm（或200mm/160mm）工艺流程墙体放线→加强龙骨安装→墙体龙骨安装→水电设施预埋→纤维水泥压力板安装→浇注孔留置→墙体芯材浇注→验收建筑内墙：纤维水泥板-陶粒混凝土复合墙体 表1 陶粒混凝土墙板性能指标（建华建材）品种抗冲击性能抗弯承载(自重倍数)抗压强度(Mpa)面密度(㎏／㎡)干燥收缩值(㎜／m)空气声计权隔声量(dB)耐火极限(h)100mm≥10次≥1.8≥7.5≤110≤0.4≥40≥1.5120mm≥10次≥1.8≥7.5≤125≤0.4≥45≥2200mm≥5次≥1.65≥5.0≤205≤0.4≥50≥2使用部位户内隔墙、公共部位管井规格尺寸条形空心板，厚度100mm、120mm、200mm，宽度600mm，长度以50mm长为一个长度等级在2400-3200mm之间。性能特点 轻质、保温、强度高、隔音(满足规范户内卧室墙≥35dB,户内其他分室墙≥30dB的要求）、耐火、抗裂、防渗建筑内墙：陶粒混凝土空心条板 建筑隔声设计部位外墙夹心保温板外墙外挂墙板分户墙（内墙双面纤维板-轻混凝土复合墙体）分户墙钢柱分户墙钢梁建筑隔声根据经验公式，上述部位均满足两千建筑隔声标准在声学设计中，经验公式存在较大偏差，建筑围护和分隔构件实际隔声性能需通过实验进一步验证 内墙120厚陶粒空心条板：依据 GB/T19889.3 建筑和建筑构件隔声测量 第3部分：建筑构件空气声隔声的实验室测量测量建筑隔声：陶粒混凝土空心条板 钢结构梁中+20MM开孔25钢结构梁中+20MM开孔30电气开洞大小参考数据结构体系为钢结构框架体系加预制板内外墙，由于装饰水平线与工字梁下沿持平，工字梁下端无法开孔穿管，楼板和侧墙的管线无法隐蔽贯通。电气设计施工难点解决方案在入户箱至楼板天花的明管处以装饰包裹处理。机电技术难点解析：电气专业 套管钢结构梁贴卫生间降板底开孔?80套管钢结构梁贴卫生间降板底开孔?30给排水大小参考数据结构体系为钢结构框架体系加预制板内外墙，由于装饰水平线与工字梁下沿持平，工字梁下端无法开孔穿管，吊顶内需要下翻的给水管线无法全部隐蔽安装，会有部分明露。给排水设计施工难点解决方案给水管入户后在吊顶内敷设，在卫生间管道井内下翻后在墙面开槽接至卫生间各用水点，在厨房管道井内下翻后在墙面开槽接至厨房各用水点，在阳台下翻后在墙面开槽至洗衣机水龙头，阳台如果也采用钢结构上部沿钢梁下翻出会有局部明露，将来小业主可考虑与阳台排水立管一同封管井隐蔽此局部明露管道或将吊顶做低。机电技术难点解析：给排水专业钢结构建筑标准户型 D套户型为例 管线对于装饰吊顶的标高影响：所有管线可以穿梁开洞时装饰完成面的标高。（低点吊顶可至2380mm）客厅卧室卧室直径20的空调水管管加上保温85开孔要求100装饰完成面装饰门土建墙体120机电技术难点解析：机电管线对室内空间净高影响 钢结构建筑内装饰造型的变化与解决方式根据钢结构建筑最新建筑平面提资平面布置图，户内墙体钢柱都有明显突出造型，对原先室内设计效果由冲突。因此针对此情况，在保证效果的基础上做了调整。在保证原有效果及材料的基础上，我们利用电视背景墙的凹进突出关系，以及窗帘箱侧板来消化这里的立柱。木饰面木门砖不锈钢墙纸室内设计 木饰面硬包墙纸夹丝玻璃不锈钢钢结构建筑内装饰造型的变化与解决方式由于空调制冷等原因，入门右侧局部吊顶降低；由于新增钢结构柱子影响了儿童房的门扇的宽度，我们在原有夹丝玻璃效果上，保留了不锈钢门套的做法，让两块夹丝玻璃有了前后关系。室内设计 钢结构建筑内装饰造型的变化与解决方式：床头背景墙位置我们利用中间硬包的凹进做法来消化钢结构柱子。电视背景墙由于门的宽度限制，无法做对称关系，因此我们利用局部的木饰面来弱化墙面视觉上的不平整。木饰面及硬包与钢结构防火厚度齐平墙纸墙纸电视机背景墙床背板处理室内设计 钢结构建筑内装饰造型的变化与解决方式：北面儿童房有四根钢结构柱子，我们全部用木饰面的对称造型来消化。木饰面墙纸墙纸室内设计 墙地砖块面材料整体复合技术墙地砖复合单元基板类型。墙地砖复合单元技术研究与分析工程案例实施和应用石材地坪架空预装注浆固化施工方法石材架空系统注浆固化系统其他成熟装配式产品成品木饰面成品定制衣柜，橱柜等室内设计：建筑装饰工程墙地面装配化施工技术在螺杆上安装螺纹套管将螺纹套管装入预先打好孔的混凝土基层上，旋转螺纹套管调节石材局部高度特殊位置石材B无法通过螺纹套管调节石材高度时，安装托片，石材B通过托片将承载力传给石材A。提供承载力一端（A石材）螺母固定，另一端（B石材）无需固定，石材B直接挂在托片上，石材B端无需安装螺纹套管，不与混凝土基层接触，两块石材高程保持一致 室内设计：建筑装饰工程墙地面装配化施工技术特点装饰工程墙地面装配化施工采用干法施工，类似“搭积木”的安装方式结合建筑PC的性质，减少现场湿作业的工序，改善现场施工环境，提高施工效率，完整的实现设计效果。特性装配式、模块化、周期短、现场施工便捷。应用范围卫生间墙地面，厨房间墙地面，客厅石材地面，阳台地面以及公共区域墙地面等。技术特征标准化设计工业化生产装配化施工信息化协同 建筑单体预制率：高于本项目其它楼号类 型权重系数修正系数预制面积（长度/数量）百分比预制率钢柱（单位：m）0.10.9全部预制100.00%9.00%钢梁（单位：m）0.220.9全部预制100.00%19.80%楼板（单位：m2）（预制叠合楼板，免模）0.280.4全部预制100.00%11.20%外墙（单位：m）（全截面夹心保温预制墙体）0.270.95全部预制100.00%25.65%楼梯（单位：部）0.11全部预制100.00%10.00%女儿墙（单位：m）0.030.9不预制0.00%0.00%总计75.65%注：本项目其它楼号预制率按40%控制。4#楼建筑单体预制率：75.65% 4钢结构技术 钢结构住宅设计、生产、施工一体化研究设计标准化生产自动化管理精细化研究目标施工装配化 钢结构住宅设计、生产、施工一体化研究形成一种适用于建筑装配式钢结构住宅的钢框架支撑结构体系解决传统结构体系与装配式建筑围护体系的连接方式，包括叠合楼板与钢框架的连接、预制外挂墙板与钢框架的连接、预制楼梯与钢框架的连接、预制阳台与钢框架的连接等等。实现建筑结构的一体化设计以及关键节点的标准化设计。形成住宅钢结构构件的下料、装配、焊接、涂装自动化生产流水线主要包括箱型柱、梁自动化组装、梁-柱节点机器人组装、焊接加工设备的开发与研究。解决钢结构加工现有的粗放型生产模式，实现钢构件高效、标准化制作。形成钢结构住宅集成化安装施工工艺通过部件集成化安装工艺、安全围护体系的研究，实现现场高精度、安全、高效的构件安装。 采用框架-支撑结构体系，Y向支撑体系布置于建筑两侧山墙以及建筑正中的分户墙处，X向支撑体系布置于电梯井南侧。地上部分钢结构总用钢量约720t，地上总建筑面积5517m2，单位面积用钢量为130kg/m2。结构体系 除电梯井四周钢柱外，所有钢柱的柱脚均插入剪力墙中。钢结构连接节点：柱脚 电梯井四周钢柱的柱脚直接通过预埋件与底板连接。钢结构连接节点：柱脚 针对住宅的特点，框架梁与框架柱采用偏心连接，以满足建筑布局。钢结构梁柱连接节点部分采用梁整体贯通的节点构造形式。钢结构连接节点：梁柱连接（无柱间支撑） 柱间支撑中心线与梁柱中心线汇交与一点，并采用刚接节点构造。钢结构连接节点：梁柱连接（有柱间支撑） 楼板和屋面板采用叠合楼板，预制60mm，现浇70mm。预制部分与钢梁采用搁置连接构造，搁置长度不小于40mm。钢结构连接节点：梁板连接 钢结构与PC连接节点建筑外墙拆分兼顾本小区其它楼号。构件设计、生产、运输、吊装技术与建筑建成效果协调统一。标准化设计、标准化建造。 防火涂料原则上在工厂内完成。固定在钢柱或钢梁上的的连接件，在喷涂前固定好。连接节点的防火涂料现场补涂。节约防火涂料用量，减少环境污染。钢结构防火 住宅建筑正常使用期间高湿环境（厨房和卫生间）的钢结构构件及连接节点均采用热喷锌防腐构造。其余部位钢结构构件受环境因素影响较小，不做防腐处理。钢结构防腐 5BIM应用 模型可视化展示多专业设计协同碰撞检测及三维管线优化净空优化及数据统计进行各专业的管线碰撞检查，及时发现设计中的缺陷，防止施工过程中出现错、漏、碰、缺现象，对专业设计及施工现场安排提供指导作用。完整、真实的反映建筑形态，采用BIM的设计方法，可以让建筑师很好的控制建造，有效避免二维图纸理解有误的弊病，通过三维模型可更为直观地表达。通过BIM模型，形成一个共同信息交互载体，在技术和组织上协调各方开展工作。从中正确反映图纸信息，整合各专业数据，使设计人员更直观地发现和解决问题。从模型中提炼数据信息，实现协同设计之后的设计控制，提出优化方案，保证实际建造成果品质。控制立面效果的整体性有利于提高设计质量有利于提升沟通效率实现基于BIM的设计优化BIM模型应用 4#钢结构住宅控制立面效果的整体性：建筑环境鸟瞰 能够实现直观、真实的反映建筑体态、构件细节，反映4#钢结构建筑单体与项目整体设计风格统一。外立面及局部空间细节控制立面效果的整体性：客观、真实 通过整合各专业三维模型，可直观的查看、分析设计方案的适用性和准确性，确保专项工程间的高效协同。基于BIM的设计优化：全专业模型整合全专业模型整合建筑模型结构模型机电模型 管综调整后通过BIM模型及时发现专业间的碰撞与缺失，辅助后续专业深化设计。同时，通过管线综合有效控制室内净高。管综调整前钢结构与室内管线排布后模拟实际空间效果基于BIM的设计优化：住宅套内管线综合 通过BIM模型及时发现专业间的碰撞与缺失，辅助后续专业深化设计。同时，通过管线综合有效控制室内净高。地下室区域将土建核心筒与机电管线进行综合排布，核查后保证净高控制：梁下2900mm，管综后2300mm透视示意剖面净高示意基于BIM的设计优化：地下室碰撞检测与管线c;

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