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湖塘 2021-27 号地块
一、基本情况
01、项目概况
本项目位于福建省福州市晋安区福光路以西，湖塘路以南，湖塘村及周边地块，总用地面积 39193 平方米，总建筑面积188048.07 平方米，其中计容建筑面积为 129336.75 平方米，地下建筑面积 59826.32 平方米，建筑密度 31.24%，容积率 3.299，绿地面积 11757.9 平方米，绿地率 30%。
02、装配式建筑主要技术指标
本工程 1#、3#、5#、6#、7#、9#楼采用装配式建造，装配式楼栋的计容建筑面积为 88058.21 平方米，装配式建筑的计容面积占项目总计容建造面积比例为 68.08%。
本工程 1#、3#、5#、6#、7#楼装配率均大于 60%，为一星装配式建筑，9#楼装配率大于 90%，为三星装配式建筑。其中1#、9#楼采用免支撑钢筋桁架楼承板、预制钢-混组合梁柱、预制钢梁、钢楼梯、装配式模板，预制内墙板、非承重围护墙非砌筑、减震阻尼器等部品部件，3#、5#、6#、7#楼采用预制混凝土钢筋桁架叠合楼板、预制混凝土楼梯、预制内墙板、非承重围护墙非砌筑等部品部件，具体装配率得分情况详见下表。
03、参建单位
建设单位： 福州市建总安筑建设有限公司 总承包单位： 福州市建总安筑建设有限公司 设计单位： 福建华筑工程设计有限公司 部品部件生产单位： 福建左海科技有限公司 深化设计单位： 福建左海科技有限公司 施工单位： 福州市建总安筑建设有限公司 监理单位： 福州盛越建设有限公司
二、工程应用的装配式建造技术及特点
01、装配式建筑技术体系、主体结构预制构件应用情况
本项目分为 A、B 地块，其中 A 地块的 3#、5#、6#、7#楼，B 地块的 1#、9#为装配式楼栋。
A 地块 3#楼为混凝土框架-核心筒结构，5#、6#、7#楼为混凝土框架结构，均采用钢筋桁架叠合板、装配式内隔墙等较成熟的装配式结构体系及技术手段，减少模板损耗，工期短、效率高、节省劳动力。在 A 地块的构件设计过程中，遵循少规格、多组合的原则，做到安全适用、技术先进、经济合理、质量可靠。
B 地块 1#楼为钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，核心筒外区域采用免支撑钢筋桁架楼承板、预制钢-混组合梁、预制钢-混组合柱，内墙应用装配式内墙板，实现楼栋免支模免支撑快速拼装，有效减少项目施工工期。核心筒施工采用装配式铝模板+附着式升降脚手架，筒内免抹灰，实现“两提两减”、绿色建造、低碳发展。
B 地块 9#楼采用创新性的部分包覆钢-混凝土组合结构——PEC （ Partially Encased Composite structures of steel and
concrete）结构体系，采用混凝土填充 H 型钢。对比传统钢结构，构件抗震性能好，节点安全可靠，结构振动、隔音等舒适性能佳，防火反腐性能好，结构刚度大，可有效防止墙体开裂。且对比PC 梁、柱，模具使用量少，创新性地结合了钢结构与混凝土结构的优点。为配合 PEC 结构，水平构件采用免支撑钢筋桁架楼承板，实现免支免模及快速拼装。9#楼应用摩擦型阻尼器减震措施，提升楼栋的抗震性能及良好的舒适性，该类型阻尼器构造简单、性能稳定、阻尼力大，在中大震作用下，摩擦阻尼器通过产生摩擦滑移做功以消耗吸收地震输入的能量，为结构提供附加阻尼从而减小结构响应，可有效提升结构抗震性能。9#楼采用全楼全装修交付，并通过应用架空地面、干法墙面、集成吊顶，实现卫生间的全干法施工。水、电、暖通管线分离比例大于 70%，使9#楼具备结构耐久性的同时，保证设备管线便于维修更换，为后期运维提供极大的便利性。
02、围护墙、内隔墙应用装配式技术情况
本项目 A、B 地块外墙均采用幕墙系统，实现建筑、高度、艺术、商务空间的完美演绎，减少外墙砌体砌筑、饰面等多道工序。在设计阶段应用左海科技自主研发的基于 BIM 的装配式建筑设计平台进行预制构件、装配式内墙板等构件深化设计，实现LOD4.0 深度的 BIM 深化设计。在生产过程中利用左海科技自研的几木云生产管理平台，基于云计算技术，服务于 PC、钢构、铝模等构件的生产管理，围绕构件生产，仓储、物流、安装全过程业务，面向构件生产企业，提供项目要货、生产准备、生产过程、构件存储、物流运输，现场吊装各阶段的信息化应用，辅助管理人员提高多方沟通效率，提升生产管理的科学性，实现从设计到生产的数据流转应用。在施工阶段，应用基于云计算技术的项目管理平台，结合全专业的 BIM 模型，以计划为主线，围绕项目执行过程中的进度、质量、安全、变更、生产、合同等业务，服务于项目及企业，提供计划管理、任务管理、质安管理、变更管理、填报中心、预警中心、个人中心等各阶段、各层级的信息化应用，协助管理人员进行有效决策和精细管理，从而达到缩短工期、提升质量的目的。
B 地块基础施工过程中，将陶粒混凝土墙壁从室内墙体利用拓展至地下室基础砖胎膜。常规建设工程筏板位置、桩承台位置模板通常采用砌砖形式，砖砌筑完成后还需砂浆找平，消耗大量人力物力。而采用轻质隔墙板作为侧模，有效减少施工工作量，提高施工质量。使用装配式轻质隔墙板作为承台侧模可以加快项目的进度，节省工期，速度比砌砖快 3~5 倍，同时安装完后无需批荡，可以在短时间内回填，大大缩短了施工周期，减少用工量，取得良好的经济效益。
三、案例实施情况
本项目的 2 栋大楼均采用了装配式钢结构，其中 1#为钢管柱+PEC 框梁+核心筒结构体系，9#为 PEC 框架+钢次梁结构体系，现场实施情况如图 1 所示。与传统现浇混凝土结构相比，其建造效率高、建设工期短、节能减排，符合绿色施工及可持续发展战略。以下主要从设计和施工简要介绍本项目建造工艺的创新点和主要优势。
01、设计
01PEC 结构、钢结构的应用
部分包覆钢-混凝土组合构件 PEC 由开口截面主钢件及外轮廓范围内浇筑的混凝土组成，混凝土内可设纵筋、箍筋、抗剪件、连杆等钢配件。
本项目是以 PEC 和钢管柱、钢框架等作为主要结构系统、配套的外围护系统、设备管线系统和内装系统等部品部（构）件，采用集成方法设计、建造的建筑。通过应用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理，PEC 结构具有明显的工业化特征和装配式属性。本项目 1#、9#楼的 PEC 结构应用主要具有以下四个优势：
（1）1#楼采用钢管柱和 PEC 框梁，其承载力高、截面小，提高水平抗侧力和刚度。同时可建造开间和进深更大的房屋，建筑布置和空间分隔更灵活。在相同建筑面积下，空间利用率更高，比钢筋混凝土结构提高 6%～8%。
（2）9#楼 PEC 柱采用 2 层一节形式、钢框架的安装、组合楼盖的施工等可以进行平行立体的交叉作业，不受养护时间限制，可将工期缩短约 30%～40%。
（3）在建造阶段主要采用干作业，施工现场用水量很少，可节约大量的水资源，且无需木模板和过多的脚手架，从而大量减少木材的消耗，保护生态环境。
（4）钢材塑性、韧性好，结构自震周期长，自重轻。在地震时，结构能在较大变形下吸收变形能，延长和保持结构抗震能力的延续时间；自重的减轻也会使地震力减小。
02、减震技术应用
本项目 9#为 PEC 框架结构，建筑高度为
18m，地下 2 层，地上 4 层，标准层高 4.5m，总建筑面积为 4587㎡。采用减震方案，预计使用阻尼器 12 组，约合建筑面积 380 平方米一组，主要布置在建筑的 1~3F，X 和 Y 向分别布置 2 个，所有位置均结合建筑位置选择，不对建筑物的外观和使用产生影响。
采用钢桁架式连接的摩擦型抗震阻尼器 12 组，如图 2 所示，小震下为建筑加强结构刚度并提供附加阻尼比，减震效果良好。摩擦型抗震阻尼器产品性价比高、体积小、耗能能力强，阻尼器参数可调节范围大，后期免维护，不需要后续投入。在施工过程中，减震阻尼器施工可与主体结构施工交叉进行，对主体结构施工进度无影响。由于阻尼器具有很好的塑性变形及耗能能力，根据以往项目经验，类似结构在采用消能减震技术后，在罕遇地震下结构抗震能力能提高 20%以上。减震阻尼器的布置结合了建筑的要求，布置在建筑隔墙位置，不影响建筑使用和外立面效果。
图 2 摩擦型阻尼器
03钢筋桁架楼承板的应用
本项目 B 地块 1#、9#楼采用钢筋桁架楼承板，如图 3 所示。钢筋桁架楼承板在施工阶段可作为钢梁的侧向支撑使用，能够承受施工过程中的混凝土自重及施工荷载，配合钢结构施工可实现免支模，快速施工，可节省大量现场支模拆模工作，减少钢筋工程工作，对环境污染小，减少施工垃圾，节约人工，施工现场整洁，符合绿色施工环保节能的要求。
图 3 钢筋桁架楼承板
02、施工
01装配式承台模板
本项目基础采用陶粒板替代传统砖胎模进施工，如图 4 所示，对比传统砖胎模，可节约砌块和砂浆用量，减少砌筑和大面积抹灰，节省大量人工成本，加快施工进度，对环境污染小，实现绿色施工。陶粒板可随意切割，任意拼接，适用于施工现场条件，有效加快施工进度。同时陶粒板具有较高的强度、刚度、不透水性及抗冻性。采用陶粒板替代传统砖胎模，提高了项目工厂化、机械化施工程度，提升了工程的工艺技术含量。采用陶粒板替代传统砖胎模现场损耗低，有效减少基础模板湿作业工作量，节能环保，符合绿色施工及可持续发展战略。
主要工艺流程：定位放线→承台开挖→垫层浇筑→承台定位→弹陶粒板控制线→水泥砂浆找平→模板吊装→依据弹线拼装→调平、标高控制→拼缝处理（贴美纹纸、抹灰、粘贴玻纤网和再次抹灰）→搭设临时支撑→土方回填→承台边模板安装→地下室垫层浇筑→拆除模板和临时支撑。
图 4 装配式承台模板实施照片
02核心筒铝模、爬架应用
本项目 1#楼采用钢框架核心筒结构，核心筒混凝土强度等级为 C60。核心筒施工采用内支外爬的模架体系，核心筒外附爬架，内采用铝合金模板，如图 5 所示，实现了核心筒水平、竖向构件施工同步进行，大大提升了施工效率。
本项目模板采用组合铝合金模板早拆体系中的对穿螺杆体系，铝模板型材采用 AL 6061-T6 系列，模板厚度 4mm，模板宽度 50mm~400mm，模板之间用销钉快速连接。对穿螺杆采用粗牙螺纹钢，对拉螺杆水平设置距离不大于 800mm。背楞采用 2 条
40×60mm 矩形钢管焊接而成，一字形剪力墙采用直背楞，L 形剪力墙采用直角背楞，首道背楞离地面不大于300mm，其余背楞与背楞之间的间距不大于 800mm，斜撑间距不大于 2m。竖向支撑采用可调钢支撑，钢支撑最大间距为 1.3m×1.3m。距钢支撑250mm、2100mm 分别设置双向水平杆，以确保铝模板支撑体系的整体性。 铝模板配模设计采用自主研发的 BIM 设计软件，通过 BIM 三维设计，为现场模板拼装提供指导。同时能够根据结构施工图的配筋要求，将钢筋翻模到 BIM 模型，以确保在核心筒外墙铝模板上提前精确开槽，将核心筒外侧楼板钢筋提前预埋到位，保证核心筒与核心筒以外的结构有效连接。
图 5 1#楼核心筒爬架+装配式铝模板
四、应用成效
01、PEC结构应用成效
采用 PEC 建造后，通过优化梁、柱构件截面，楼层走道净高可提高 250mm，室内净高可提高 500mm，竖向构件截面减小40%，使得空间布局更灵活，提升室内空间可使用量。对比混凝土结构，PEC 结构的上部结构总质量减少 15%，可同步减小地震作用对建筑的影响。表 2 为 1#楼 PEC 结构与混凝土结构的比对结果，PEC 结构可使楼层净高提升 450mm；竖向构件截面变小 47%，上部结构总质量减少 22%。表 3 为 9#楼 PEC 结构与混凝土结构的比对结果，楼层净高提升 450mm；竖向构件截面变小 47%，上部结构总质量减少 22%。
以 1#楼为例，将 1#楼的现浇混凝土框架+核心筒和钢管柱（型钢柱）+PEC 框梁+钢次梁+核心筒方案进行对比造价分析，在仅考虑上部结构的直接投资的情况下，现浇混凝土较 PEC 方案造价节约 97 元/㎡。但如果考虑了基础部分造价、提前租售、节约利息等费用，即对比建筑整体投资收益来看，总投资可以和混凝土结构工程总投资持平，甚至可以低于凝土结构工程，如表4 所示。
对比 1#楼的两种结构形式的施工周期，PEC 结构的核心筒先行施工，外围 PEC 结构待核心筒 4 层后进行安装施工，可实现标准层施工周期 5 天。而参照市场上同等规模的混凝土结构，标准层施工周期约为 8 天，具体对比如表 5。
02、实施减震阻尼器应用成效
1. 减震阻尼器方案可提供不小于 2.5%的附加阻尼比；
2. 减震阻尼器方案因存在阻尼器的附加刚度，周期比无阻尼器方案小：第 1 振型减小 0.05s，第 2 振型减小 0.06s，第 3 振型减小 0.03s；
3. 减震阻尼器方案可大幅度减少结构的层间位移角，如表 6所示；
4. 减震阻尼器方案可减少不低于 10%的地震作用；
5. 减震阻尼器的实施可保证抗侧力结构的层间受剪承载力均大于相邻上一楼层的 80%。
03、装配式承台模板的应用成效
现场若以 3 人一组负责一个区域的工作面，2 名工人负责陶粒板安装就位及灰浆搅拌运输，1 名工人负责拼缝抹灰及临时支撑设置，此 3 人能确保日均拼板 40㎡。若以 4 人一组负责一个区域的工作面，3 名工人负责陶粒板安装就位及灰浆搅拌运输，1 名工人负责拼缝抹灰及临时支撑设置，此 3 人能确保日均拼板50㎡。对比采用传统砖胎模单日完成 40㎡工程量需人工 8 人，每日可节约人工 5 人，按平均人工费每日 300 元计算，每日砌筑节约人工费 1500 元。传统砖胎模施工后需对表面进行粉刷，粉刷模板每日工程量需要4个人工，按平均人工费每日300 元计算，每日粉刷节约人工费 1200 元。综合节约人工费达 2700 元。
采用传统砖胎模，砌筑完成后需对砌筑表面进行粉刷，而陶粒板则节省了这道工序，若假设工程基础面积为 10000㎡，粉刷厚度为 15mm，砂浆按 300 元/m3计算，累计节省材料费 4.5 万元。
04
爬架和铝模的应用成效
1. 施工质量方面，铝模板每平方米承载力可达 60 千克，平整度高，可实现免抹灰的脱模效果；
2. 施工效率方面，铝模板定位精准且采用早拆模支撑系统，易装快拆，单人工效高于木模班组;
3. 施工周期方面，通过设计阶段的 BIM 建模，实现现场配模的快速拼装，可实现 5 天每层的施工周期，有效缩短总体施工时间；
4. 经济效益方面，铝模板理论上可重复使用 150-300 次，实际使用中周转次数约 120 次，远高于木模板周转率。“高周转+免二次批荡”能够有效降低模板施工成本；
5. 节能环保方面，铝模板施工现场建筑垃圾更少，可重复使用多次，符合国家“绿色建筑施工”的要求。与传统建筑模板相比，铝合金模板优势显著。 |
