光谷科技金融中心装配式设计方案分析

程文刚　李洁

摘 要：以光谷科技金融中心装配式设计案例为研究对象，探讨装配式建筑设计的基本特征和该工程装配式建筑工程结构的设计依据、装配率计算过程、地基基础以及地下室结构设计等诸多内容，旨在为其他装配式建筑结构设计水平的快速提升带来一定参考和启迪。

关键词：光谷科技金融中心;装配式设计;地下室设计

中图分类号：TU17;TU741文献标识码：A文章编号：2096-6903（2022）08-0010-03

0 引言

装备式建筑结构形式具备着较强的绿色环保性能，能够提高工程施工质量和增加工程施工效率，因此具备着广阔的发展前景，在较大程度上受到了国家建设主管部门的推崇和青睐[1]。现阶段而言，会议中心、市民中心、后续中心、金融中心甚至是批量生产的房屋建筑工程中，采用装配式建筑结构设计的案例越来越多，因此，对光谷科技金融中心装配式设计案例研究具备一定的理论意义和现实价值。

1 工程概况

光谷科技金融中心项目位于武汉市东湖高新技术开发区金融核心功能区，神墩五路和花溪路交叉口处，距离东湖高新管委会2 km，毗邻光谷第五大道及地下商业空间，规划坐拥五条轨道交通，紧邻豹子溪公园与新月溪公园。

A地块项目用地面积约9 880 m²，总建筑面积约39 043 m²，其中地上建筑面积23 781.75 m²，地下建筑面积15 261.12 m²，容积率2.41。拟建建筑为1栋6层办公楼及其下二层地下室。主楼呈两个“L”型围合成一个回字形平面，中间为开敞中庭，整体结构未设变形缝。层高首层为5.50 m，其余各层为4.50 m，主楼建筑高度为28.00 m，局部竖向收进，局部屋面标高分别为23.40 m和14.40 m。结构形式为混凝土框架结构，主要柱网8.40 m×8.40 m、8.40 m×9.00 m、8.40 m×10.20 m以及8.40 m×10.80 m。地下室底板标高为-9.100 m。

B地块位于神墩五路和花溪路交叉口处，距离东湖高新管委会2 km，毗邻光谷第五大道及地下商业空间，规划坐拥五条轨道交通，紧邻豹子溪公园与新月溪公园。该工程项目周边交通方便快捷，项目所在地城市规划设计完善。项目用地面积约10 695.69 m²，总建筑面62 809.58 m²，其中地上建筑面积38 493.28 m²，地下建筑面积24 316.30 m²，由1栋建筑高度高达89 m左右的19层办公楼、3层建筑高度高达23 m左右的商业裙房和2层建筑高度高达23 m左右的多功能厅围合为完整圈层，下部结构功能设计为地下室，可以用于设备、车和其他杂物的堆放，其中地下三层局部设有平战结合的人防地下室。图1即为立面效果示意图。

2 设计依据

在光谷科技金融中心项目的设计过程中，设计依据主要包括3方面内容[2]：

一是本工程主体结构设计合理使用年限为50年应该满足的相关设计规范;

二是自然条件依据，其中基本风压W₀=0.35 kN/m²（50年），W₀=0.40 kN/m² （100年），地面粗糙度为B类，风载体形系数迎风面取0.8，背风面取-0.5，工程抗震设防烈度为6 度;

三是《光谷科技金融产业园岩土工程勘察报告》（详细勘察阶段）（编号：2020KC258），包括工程地质概况、场地地基土压缩模量、承载力特征值、场区水文地质条件等内容。

3 装配率计算

依据《武汉市装配式建筑装配率计算细则》（2019年版）第4.0.1条公式，装配率计算公式如下：

结合光谷科技金融中心项目，该工程梁、板、楼梯、阳台、空调板等构件、非承重围护墙非砌筑、围护墙与保温、隔热一体化、内隔墙非砌筑等使用了装配式建造方案，表1即为该项目装配式方案。

根据装配方案，着重考虑光谷科技金融中心项目装配置建设过程中柱、支撑、承重墙、板、楼梯、阳台等主体结构构件，考虑工程承包方式、信息化使用方式等诸多内容，按照装配式建筑的基本要求，初步计算装配率52.1%，表2即为装配式建筑装配率计算表。

4 地基基础及地下室结构设计

就光谷科技金融中心项目基础选型设计而言，A地块根据拟建建筑物荷载大，且满铺两层地下室，结合所处地质条件及持力层埋深等情况，综合考虑抗拔和承载的双重作用，金融中心项目地基桩的设计，在钻孔灌注的后端设置压浆环节，桩尖延伸至持力层结构，利用下端风化泥岩承载上部结构，桩身设计直径700 mm，确保单一灌注桩在上端荷载承接时能达到2 850 kN的承载力特征值，确保单一灌注桩在向下延伸时能达到1 100 kN的端部承载力特征值。当灌注桩桩身没入下端岩石层的深度大于等于10 m时，确保单一灌注桩下部尖端进入持力层的深度大于等于1.0 m[3]。B地塊办公楼（第一单元）采用筏板基础加下柱墩的基础形式，筏板厚度2 000 mm，核心筒处筏板加厚至3 000 mm，其余裙楼及地下室基础也均采用筏板基础加下柱墩的形式，除办公楼核心筒范围加厚的筏板区域持力层为（4a-1）强风化泥岩：f_ak=480 kPa，E_s=45 MPa，其余基础的持力层均为（3-2）黏土：f_ak=355 kPa，E_s=15 MPa。此外，根据地勘报告，B地块抗浮设计水位为室外地面标高（41.60 m），通过抗浮验算，地下室局部需设置抗拔锚杆，其单根锚杆竖向抗拔承载力特征值为280 kN，表3即为不同地层地基土压缩模量、承载力特征值。

就地下室结构设计而言，光谷科技金融中心项目地下室结构设计分为地下室结构布置、地下室抗浮和地下室特殊措施设计3部分内容。其中，在地下室结构布置中，A地块地下室平面为矩形，平面尺寸为95.40 m×78.60 m，属超长结构。地下室一般底板面标高为-9.100 m，底板厚650 mm;由于南北地势有高差，地下室室内一般顶板面标高为1.150 m、0.450 m、-0.050 m，卫生间顶板板面局部降板，板厚180 mm;室外顶板面标高为-0.800 m，顶板厚250～300mm。室内框架梁一般为400 mm×800 mm，室外框架梁一般为500 mm×800 mm～1200 mm。室外地下室顶板覆土厚为0.80～1.25 m不等。地下室外墙厚350 mm，水池内墙厚300 mm。在地下室结构设计中，B地块设有三层地下室，主要为设备用房、车库和消防水池等。平面尺寸为88.44 m～98.30 m，地下一层层高为4.80 m，地下二、三层层高为4.00 m，最大柱网为11.40～10.80 m。地下室顶板采用钢筋混凝土梁板结构体系，室外顶板板厚为250～400 mm，室内顶板板厚为180 ～200 mm，顶板主梁为400～900 mm（室内），500 mm×1000 mm（室外），次梁为300 mm×750 mm;水池内墙厚度均为300 mm。 地下一、二层楼板采用钢筋混凝土梁板结构体系，地下一、二层结构板厚为200 mm，主梁为400 mm×800 mm～1 000 mm，次梁为250 mm×600 mm～750 mm。B地块地下室需进行抗浮验算，地下室底板采用筏板基础加柱墩的结构体系，地下室底板厚为700 mm，地下室外墙厚度为300 mm、400 mm、500 mm。

在光谷科技金融中心项目地下室结构设计过程中，为最大限度保证光谷科技金融中心项目施工安全，特意针对该项目施工地质条件等采取针对性的特殊措施：首先，可根据光谷科技金融中心项目地下室属超长结构，采取设置后浇带、采取保温措施和平衡温度作用等基本的抗裂措施。在平衡光谷科技金融中心项目温度作用时，先计算温度作用，配置温度钢筋抵抗温差变化引起的内力。其次，针对光谷科技金融中心项目地下室属超长结构，设计时根据温度作用计算结果，对梁、板钢筋增加沿长向的配筋，对砼墙增加水平分布筋。最后，为保证项目混凝土工程施工质量，有必要加强混凝土施工期间的养护措施，加强使用期间的温度稳定措施，包括但是不限于减少结构外露，采用建筑保温、地下室顶板覆土保温等诸多途径。在对光谷科技金融中心项目地下室施工期间的抗浮作用力进行平衡时，由于地下室施工时，基坑范围应采取有效措施降低地下水位至底板下0.5 m，保证地下室基坑排水沟积水及时排出。基坑四周地面采取固化措施且设置排水沟，及时将地表水排走，防止地表水流入基坑内。地下室顶板上的覆土和道路施工完毕、地下室各层面层施工完毕、场地排水系统已能正常排水、主体结构封顶、全部砌体砌筑完成后，且地下室外围基坑回填符合设计要求之前，不得停止降水。

5 结语

总而言之，光谷科技金融中心应利用装配式设计，能够在满足该金融中心设计依据的基础上，通过合理的荷载计算和分析，得到较为科学适宜的装配率，从而更好地指导光谷科技金融中心装配式设计过程中的地基基础设计和地下结构设计等诸多内容，为其他金融中心应装配式建筑的应用提供思路。

参考文献

[1] 周可璋，盧宁，刘天宇，等.BIM+装配式技术在青岛国际会议中心项目中的应用[J].施工技术，2020，49（16）：28-30+35.

[2] 闫汝刚.超短工期装配式钢结构EPC项目管理实践：以甘南文旅会展中心项目为例[J].建筑经济，2020，41（8）：83-85.

[3] 唐丽，王越.大型装配式钢结构公共建筑的绿色化设计实践：以宜都市会展中心项目为例[J].建筑技艺，2019（10）：20-25.