绿色装配式钢结构交错桁架高层住宅设计与施工

绿色装配式钢结构交错桁架高层住宅

设计与施工

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20xx年xx月

绿色装配式钢结构交错桁架高层住宅设计与施工

目录

L项目概念策略.................................................................5

1.1概念构思.................................................................5

1.2关键解读.................................................................7

1.3建筑与结构的相互适应.....................................................9

结构特点....................................................................9

纵向隔断横向拉通空间交错..................................................9

1.3建筑与结构的相互适应....................................................12

套型......................................................................12

交通体.....................................................................13

1.4技术策略................................................................15

管线综合与楼板.............................................................15

内外墙板...................................................................16

厨卫系统...................................................................17

外挑与日照.................................................................18

问题：.....................................................................18

解决方式1：................................................................19

解决方式2：................................................................20

装配式建筑评价.............................................................20

绿色建筑评价...............................................................21

2.建筑方案设计................................................................21

2.1效果图................................................................22

2.2平面图.................................................................22

2.3立面图.................................................................24

2.4剖面图.................................................................24

2.5桁架结构示意...........................................................25

奇偶层建筑与桁架关系示意.................................................25

单体建筑与桁架关系.......................................................26

3结构方案设计................................................................28

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3.1设计依据................................................................28

设计条件...................................................................28

1）结构设计使用年限：50年；................................................28

2）设防烈度8度，设计基本地震加速度0.2g,场地类别H类，设计地震分组为第二组；28

3）建筑抗震设防类别：标准设防类（丙类）；..................................28

4）大气环境腐蚀程度等级C3；................................................28

5）地面粗糙度B类、基本风压0.35kN/m2,基本雪压0.4kN/m2....................28

设计材料及强度.............................................................28

荷载取值...................................................................28

1）墙体荷载................................................................28

2）楼板荷载................................................................29

结构体系...................................................................29

抗侧力体系.................................................................29

典型桁架设置...............................................................29

3.3结构布置图..............................................................30

结构平面布置图.............................................................30

盈建科结构模型.............................................................31

桁架立面图.................................................................32

相邻两根（①轴、②轴）桁架立面布置图.......................................32

3.4计算结果................................................................33

周期与振型.................................................................33

周期比：....................................................................34

第1扭转周期⑵7630）/第1平动周期⑶8708）=0.71...........................34

3.5构造说明................................................................34

楼屋面板选取：PK预应力叠合楼板.............................................34

弦杆下翼缘加宽，便于楼板搭接...............................................35

结构主要构件截面尺寸表.....................................................35

3.6推覆分析................................................................36

计算结果...................................................................36

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X方向能力谱与需求谱曲线（Sa-Sd）...........................................36

Y方向能力谱与需求谱曲线（Sa-Sd）...........................................37

X方向楼层剪力和位移角曲线..................................................37

Y方向楼层剪力和位移角曲线..................................................38

X向推覆过程................................................................38

Y向推覆过程................................................................39

结论......................................................................40

4结构典型节点设vt*40

4.1楼板与弦杆连接节点.....................................................40

降板节点优势...............................................................41

L弦杆免防火：弦杆可完全包在楼板厚度内（预制+叠合）...........................41

2.空间平直：楼板与弦杆下翼缘齐平，房间清爽无梁................................41

叠合板优势.................................................................42

1.施工速度快：无模板系统以及支撑系统，可多层楼板连续施工.....................43

2.现场湿作业量小：减少约一半现场混凝土湿作业.................................43

3.平整的预制板底面：避免现场板底抹灰.........................................43

4.品质有保证：工厂自动化，精准保障楼板品质...................................43

4.2柱与桁架连接节点........................................................45

全螺栓连接优势.............................................................45

1.节点全螺栓连接，现场无需焊接，快速施工.....................................45

2.节点构造简洁、传力明确.....................................................45

4.3节点处理...............................................................48

节点连接...................................................................48

4.4施工技术措施............................................................53

施工技术...................................................................53

1.工程量减少，施工速度更快...................................................53

2.构件工厂预制，统筹安排，工期缩短...........................................53

3.现场装配率高，安装更快捷...................................................53

5围隔体系选型与施工..........................................................57

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5.1住宅围隔墙体的设计策略..................................................57

设计原则...................................................................57

隔墙布置...................................................................58

5.2ALC条板作围护墙体的设计与施工...........................................58

ALC条板的优势..............................................................58

ALC条板的设计要点..........................................................59

1.选板：200厚ALC条板和型号；...............................................59

2.方案：节点（钩头螺栓）、安装方式（外平）、缝隙处理、留设变形缝等；........59

3.洞口加固；.................................................................59

4.装饰处理。.................................................................59

ALC条板的施工要点..........................................................60

1.施工前准备.............................................................60

2.施工注意事项...........................................................61

ALC条板隔墙的优势..........................................................62

1.干法装配施工...............................................................62

2.梁柱防开裂构造设计.........................................................62

3.装饰装修便捷性提升.........................................................62

4.隔声防火性能优越...........................................................62

ALC条板隔墙的设计要点......................................................63

L选板：200厚ALC条板和型号；................................................63

2.方案：节点（管板/U型槽）、安装方式（外平）、缝隙处理、留设变形缝等；....63

3.洞口加固；.................................................................63

4.装饰处理；.................................................................63

5.交错桁架两侧内墙采用75厚ALC条板。........................................63

施工注意事项...............................................................63

ALC条板隔墙的节点..........................................................64

管卡.......................................................................64

U形卡槽....................................................................65

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1.项目概念策略

1.1概念构思

以传统模式解决当下的城市问题

借用传统北方院落的形式与空间特征，以现代建筑语言将院落单元作解读，一脉相承而又

变化的院落形式体现建筑空间在时间维度的迭代。

在竖向上层叠错落，并与交错桁架的空间特征结合，生成符合空间特点的空中花园群落。

利用奇偶层的平面差异布置两层高的露台，使外挑的空间有规律的相互错落，形成错动的

景观观感。

1.2关键解读

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居住

1.3建筑与结构的相互适应

结构特点

交错桁架结构体系由柱子、平面桁架和楼板组成。两列柱子沿建筑纵向外侧布置，中间无

柱。桁架支承在纵向柱列上，平面上间隔布置，竖向上交错布置；桁架高度与层高相同，跨度

与建筑进深相近。楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。

纵向隔断横向拉通空间交错

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柱与桁架组成的主体结构

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楼板搁置在相邻桁架上下弦杆

空间交错

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1.3建筑与结构的相互适应

套型

采用方正的套型平面。公共空间置于套型中部，作为外挑空间与室内空间的联结部分；外

挑部分不在结构主体中，利用桁架保证其稳定性和空间开放性，在一定程度上形式多变，实现

居住空间多样性。

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通过奇偶层桁架配置，保证桁架不分割完整的建筑空间，且利用桁架的节间孔洞联系桁架

两侧空间，灵活运用纵向连续、隔层交错的空间特征。

交通体

交通体参与桁架交错

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交通体不参与桁架交错

交通体参与桁架交错。交通体空间在竖向上应连续贯通、在水平方向上交通体应位于交错

桁架的经济柱距之内，故桁架交错的位置（即柱设置的位置）应在交通体的两侧外部，避免交

错桁架在平面上横断交通体。

交通体增加支撑。采用支撑钢框架体系，保证交通体部分的结构稳定性，同时避让建筑孔

洞，达到结构加强与建筑空间适应的目的。

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1.4技术策略

管线综合与楼板

预制叠合楼板

工字钢下翼缘一

技术夹层图示

200

951095

寸

9

藉

14510145

300

下翼缘加宽工字钢图示

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穿梁管线区域图示

为减少管线模块对层高的占用，采用工字型钢作梁，与管线系统的关系如图所示，腹板部

分的区域作为管道区，使管线模块层减少对空间净高的影响，保持其经济性。

内外墙板

ALC板外墙

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ALC板内墙

外墙采用200厚ALC条板外墙。ALC条板外墙施工速度快，不需过多辅助结构和装饰抹灰,

抗震性能优。

内墙采用200厚ALC条板，干法装配施工、梁柱防开裂构造设计、装饰装修便捷性提升、

隔声防火性能优越。

内外墙均有施工快、性能优的优势，符合装配式建筑对围隔结构的要求。

厨卫系统

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厨卫系统采用集成厨房、集成卫生间，保证设计精细化的同时，提高建筑的装配率，符合

绿色装配式建筑的设计要求。

外挑与日照

问题：

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露台下的套型内，在南向无法满足至少一居室满窗日照大寒日2小时的要求。

解决方式1：

中间单元露台挖洞，使中部居室满足日照要求。

在外挑5m的露台上沿建筑外墙向外挖出3.9m的洞口，以保证下层窗口满足日照要求。

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解决方式2：

端部单元山墙开窗，使端部居室通过侧向采光满足日照要求。

装配式建筑评价

参考《装配式建筑评价标准》GB/T51129-2017中关于装配式建筑评价的规则，保守预估,

本项目评分82,能满足AA级装配式建筑要求。

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评价项本设计比例评价分值

主体柱、535、承里至、延性巷板等竖向构件80%30

侬

梁、板、楼悌、阳台、空谑板等构件80%20

匡护趋和内落非神"华战策之80%5

塔

匡护展与，吴温、隔热、装加一体化—0

内扁范李蹴250%5

内隙者与管爱、装修一林化—0

装修铝S备管6

境

干式工法搂面、地面“0%6

第戌囱孱270%3

集成卫生商270%3

管爱分语谢％4

绿色建筑评价

参考《绿色建筑评价标准》GBT50378-2014,本项目单体建筑在节地、节能、节水、节材

方面采用了各项绿色建筑技术策略。

评价项技术策略

U她与室外环垂直易化、满足E照瓯隹、台理开发利用地下空间

境

节能与能源利良好通风、地暧系统、合理选用电悌

用

节水与水资源节水器具

利用

芍材与材料资建筑形像规则、坟工程与装修工程F化设计、

源利用第成画卫、合理采用锹曲料

2.建筑方案设计

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2.1效果图

2.2平面图

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2.3立面图

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2.4剖面图

1

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2.5桁架结构示意

奇偶层建筑与桁架关系示意

偶数层

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单体建筑与桁架关系

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3结构方案设计

3.1设计依据

设计条件

1）结构设计使用年限：50年；

2）设防烈度8度，设计基本地震加速度0.2g,场地类别H类，设计地震分组为第二组；

3）建筑抗震设防类别：标准设防类（丙类）；

4）大气环境腐蚀程度等级C3；

5）地面粗糙度B类、基本风压0.35kN/m2,基本雪压0.4kN/m2.

设计材料及强度

本结构设计以钢结构设计为主，采用钢管混凝土柱。

钢材强度：Q345B；混凝土强度：C50o

荷载取值

1）墙体荷载

结构初步设计时，墙体统一按外墙（300nlm厚加气混凝土砌块）考虑，折算线荷载：5kN/m

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2）楼板荷载

3.2结构布置

结构体系

本设计为装配式高层住宅，采用交错桁架体系，具有抗侧刚度大的优点，另外由于桁架、

钢框梁均可以在工厂预制，大大节省了施工时间，提高了装配率。

主体结构采用交错桁架体系；局部交通体采用支撑钢框架体系；特别地，通过悬挑桁架实

现“迭院叠墅”理念。

抗侧力体系

横向：交错桁架体系

纵向：框架梁将各框架柱连接起来，框架梁与框架柱刚接形成钢框架；在电梯框架结构内

设置十字型侧向支撑，以加强结构纵向的抗侧刚度。

典型桁架设置

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1)节间不等距布置(1.9m+2.8m+2.6m+2.8m+l.9m),满足内部建筑布置要求;

2)特定位置取消斜腹杆：厨房设门处、悬挑阳台通道处。

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厨房门修

3.3结构布置图

结构平面布置图

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盈建科结构模型

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桁架立面图

相邻两根（①轴、②轴）桁架立面布置图

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①辅她确的②林集谦图i™

3.4计算结果

周期与振型

考虑扭转耦联时的振动周期（秒）、X,Y方向的平动系数、扭转系数（强制刚性楼板模型）

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娠型号周期转角平动系数(X+Y)扭转系数(Z)

138708003100(100+000)000

Z280279076061(000+061)039

3276308887039(000+039)061

412055004100(100*000)000

b089949201030(000*030)070

b088598920070(000-H)70)030

f06424007100(100*000)000

050269435015(000*015)085

049238933085(000+085)015

1004100018100(100*000)000

11034759820016(000*016)084

12034098864084(000*084)016

1302900049098(098*000)002

140262610373023(001^)21)077

15025858682079(000*079)021

周期比：

第1扭转周期(2.7630)/第1平动周期⑶8708)=0.71

止匕外，剪重比、层间位移角等整体指标均满足规范要求。

3.5构造说明

楼屋面板选取：PK预应力叠合楼板

1)质量轻、刚度大、承载力高、抗裂性能好；

2)整体性好，带肋及穿孔构造增大新老混凝土粘结面积、增加机械咬合力，保证叠合结

构的共同工作性能；

3)板肋底部预留方形孔，可根据设计需要穿置横向钢筋，实现楼板双向受力，传力更合

理;

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4）综合经济效益高。施工方便快捷，工期短，效率高。

横截面宽度表

弦杆下翼缘加宽，便于楼板搭接

考虑下翼缘搭接楼板，对弦杆下翼缘进行加宽加厚处理

GKLkGKL3：山墙根桁架弦杆；GKL2：其他根桁架弦杆

结构主要构件截面尺寸表

构件类型构件编岩截面尺寸邮凝

GKL1

初GKL2见弦杆详图

GKL3Q345B

纵向框架梁GKL4HN450X200

GKZ1□650X650X25X25

GKZ2□600X600X20X20

钢管混凝土柱C50/Q345B

GKZ3□500X500X18X1