天津康匯醫(yī)院工程定位為大型綜合醫(yī)院項目，包括病房樓（子項號為1#），門診醫(yī)技樓、門衛(wèi)室（子項號為2#），生物研究院、行政辦公樓（子項號為3#），健康體檢中心、醫(yī)學(xué)美容中心、月子中心（子項號為4#）和地下室建筑（子項號為5#）。根據(jù)建筑功能及平面布置，結(jié)構(gòu)分為多個單體。 

項目總建筑面積為464917m2。其中地上建筑面積為288723m2，地下建筑面積為 176194m2。

裝配式設(shè)計要求及主要技術(shù)指標(biāo) 

裝配式設(shè)計要求 

根據(jù)天津市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會津建科〔2017〕391號文件?《市建委關(guān)于加強裝配式建筑建設(shè)管理的通知》的要求，公共建筑項目應(yīng)該實施裝配式建筑。根據(jù)《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51129-2017）第3.0.3條，裝配率不低于50%。以2# 門診醫(yī)技樓為例，裝配式建筑評分見表1。

本文僅介紹主體結(jié)構(gòu)的裝配式設(shè)計。按評分要求，柱、支撐、承重墻等豎向構(gòu)件均須采用一定比例的裝配式，樓板應(yīng)采用免支模的樓板體系。裝配式建筑的結(jié)構(gòu)分為裝配式鋼結(jié)構(gòu)與裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。 

主要技術(shù)指標(biāo) 

工程所在地為天津市西青區(qū)大寺鎮(zhèn)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011-2010)（2016年版）附錄1，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g，設(shè)計地震分組為第二組。但是根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2015）的要求，西青區(qū)大寺鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計地震分組為第二組。因此，項目的地勘報告也提出按此要求進(jìn)行抗震設(shè)計。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50223-2008)，工程抗震設(shè)防類別為重點設(shè)防類（乙類）。依據(jù)天津市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會津建設(shè)〔2016〕256號文件?《市建委市地震局關(guān)于貫徹執(zhí)行〈中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖〉（GB 18306-2015）的通知》, 醫(yī)院類建設(shè)工程在計算結(jié)構(gòu)多遇地震下彈性位移時地震作用按8度（0.20g）取值，多遇地震下承載力設(shè)計及設(shè)防地震、罕遇地震下相關(guān)驗算中的地震作用按地震動峰值加速度提高至0.30g取值，周期折減系數(shù)為1.0。依據(jù)地勘報告，建筑場地類別為III類。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)與裝配式混凝土結(jié)構(gòu)方案對比

裝配式鋼結(jié)構(gòu)與裝配式混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)別 

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆部分：地下室部分（基礎(chǔ)、擋土墻、頂板）、頂層樓板、樓板疊合層、構(gòu)件節(jié)點結(jié)合部位。

預(yù)制部分：梁、柱、剪力墻、樓板的疊合板、樓梯、陽臺。由于節(jié)點結(jié)合部位須要現(xiàn)澆筑混凝土，所以澆筑混凝土的量會比鋼結(jié)構(gòu)多。設(shè)計圖紙時應(yīng)繪制預(yù)制構(gòu)件布置圖、預(yù)制構(gòu)件模板圖、預(yù)埋件布置圖、節(jié)點連接詳圖，而裝配式鋼結(jié)構(gòu)則不需要這些工作量。 

裝配式鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆部分：地下室部分（基礎(chǔ)、擋土墻、頂板）、樓板或樓板疊合層。預(yù)制部分：梁、柱、斜撐、樓承板、樓梯。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點無需澆筑混凝土，且鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)成熟。裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后即可報施工圖審查。廠家深化加工圖在施工圖審查之后進(jìn)行。鋼結(jié)構(gòu)須做防腐除銹處理、防火處理。 

裝配式鋼結(jié)構(gòu)與裝配式混凝土結(jié)構(gòu)方案對比 

以4-1#月子中心為例進(jìn)行對比。4-1#月子中心地上10層，一層層高為5.1m，二至四層層高為4.5m，五至十層層高為4.2m，室內(nèi)外高差為0.45m，建筑結(jié)構(gòu)高度為 43.35m。

結(jié)構(gòu)選型時考慮三種形式?裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（方案A）、裝配式鋼-混結(jié)構(gòu)（方案B）、裝配式鋼結(jié)構(gòu)（方案C）。

方案 A，因建筑專業(yè)要求除樓電梯間處以外盡量少布置剪力墻或鋼支撐，所以本方案剪力墻少，位移角不滿足規(guī)范要求，如要實現(xiàn)位移角滿足規(guī)范要求，則須增加剪力墻布置，如增加剪力墻則與建筑盡量少布置剪力墻的初衷相悖。用純混凝土結(jié)構(gòu) 做裝配式結(jié)構(gòu)，節(jié)點過多，澆筑混凝土量較鋼結(jié)構(gòu)多，柱、墻截面過大，運輸和安裝困難，所以不考慮方案 A。

方案B為鋼框架（含鋼支撐）―鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)計算參數(shù)對比，在南側(cè)（4-A軸處）布置剪力墻或支撐與在內(nèi)側(cè)（4-B 軸處）布置剪力墻或支撐相比，平動系數(shù)更合理。但建筑專業(yè)根據(jù)房間功能布置不希望在南側(cè)布置支撐或剪力墻。且 方案B相比方案C，既有剪力墻，支撐又多，還要考慮部分構(gòu)件為現(xiàn)澆混凝土，所以不考慮方案B。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)（方案C）作為最終確定方案。與方案A和方案B相比，無剪力墻，支撐數(shù)量較少，鋼結(jié)構(gòu)滿足裝配式要求，且技術(shù)成熟。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)在工程后期配合中的優(yōu)勢 

在施工圖設(shè)計階段之前，醫(yī)療工藝設(shè)計方將與院方就房間布置多次溝通，反復(fù)推敲確定工藝流線。但是到了施工圖設(shè)計階段，或是圖紙審圖通過以后，院方還會根據(jù)一些功能需求變化、各科室意見、專家意見，對房間功能進(jìn)行調(diào)整，這會影響梁板布置，裝配式鋼結(jié)構(gòu)在調(diào)換鋼梁截面、調(diào)整鋼梁標(biāo)高及增加次梁等方面比裝配式混凝土結(jié)構(gòu)更方便，更容易實現(xiàn)。在審圖通過以后，建設(shè)方提出在雜交手術(shù)室南側(cè)增加MRI檢查房間，但此時該部位鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)深化加工。

因增加 MRI，根據(jù)房間要求，結(jié)構(gòu)須要增加荷載（原普通手術(shù)室活荷載為3kN/m2，MRI 活荷載為10kN/m2），梁板標(biāo)高須降200mm，即建筑面層由100mm改為 300mm（MRI需磁屏蔽，如有300mm面層則不考慮樓板鋼筋對磁屏蔽的影響），降板導(dǎo)致恒荷載加大。對結(jié)構(gòu)的影響包括：梁截面調(diào)整，梁高由550mm改為700mm；增加次梁，減少其他次梁應(yīng)力比；樓板板厚由120mm改為 200mm，且板頂標(biāo)高降200mm；梁高增加影響裝修吊頂標(biāo)高，暖通專業(yè)調(diào)整風(fēng)管布置并要求穿原梁腹板。

下面對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和裝配式鋼結(jié)構(gòu)實施上述結(jié)構(gòu)調(diào)整的情況進(jìn)行對比。

荷載加大，增加梁高 

當(dāng)結(jié)構(gòu)為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)時，如混凝土梁已經(jīng)加工制造，則只有重新加工一根新梁才能滿足梁高增加、配筋增加的要求；對于原加工的砼梁，如其他相同截面、配筋的梁尚未加工，則可用其代替其他梁，如其他梁均已加工，則此梁按廢棄處理。且梁柱節(jié)點處，柱按原梁高度預(yù)留現(xiàn)澆節(jié)點高度，梁高增加后，原柱節(jié)點無法滿足梁加高后的梁鋼筋安裝。

當(dāng)結(jié)構(gòu)為裝配式鋼結(jié)構(gòu)時，如鋼梁已經(jīng)加工制造，則除了重新加工一根新梁外，還可以采用增高加固的辦法。按此做法，此梁不會廢棄。

主次梁連接處，次梁位置調(diào)整或增加次梁 

當(dāng)結(jié)構(gòu)為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)時，主次梁連接處須預(yù)留槽口，槽口處后澆混凝土。具體做法見《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造（2015年合訂本）》（G310-1~2）第19頁。此梁如已加工，則根據(jù)預(yù)留后澆槽口位置，次梁只能在這個位置，且不能加大次梁截面。如要調(diào)整次梁位置，則須重新加工一個主梁，原加工梁廢棄。

當(dāng)結(jié)構(gòu)為裝配式鋼結(jié)構(gòu)時，主次梁連接處為焊接連接板連接。如須增加或調(diào)整次梁位置，只要在其他位置加焊連接板就可以，不會出現(xiàn)廢棄梁的情況。

樓板加厚并降標(biāo)高 

當(dāng)結(jié)構(gòu)為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)時，為滿足裝配率，一般將混凝土梁和板做成疊合梁和疊合板。如疊合梁、板已經(jīng)加工制造，則新調(diào)整的疊合板將無法與原疊合梁有效連接，須重新做疊合梁，原梁按廢棄處理。具體做法見《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造 （2015年合訂本）》（G310-1~2）第23頁。

當(dāng)結(jié)構(gòu)為裝配式鋼結(jié)構(gòu)時，如鋼梁已經(jīng)加工制造，除了重新加工一根新梁外，還可以采用圖13所示的調(diào)整辦法。按此做法，不會出現(xiàn)砼疊合梁、板無法有效連接的問題。

梁腹板開洞 

當(dāng)結(jié)構(gòu)為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)時，一般將混凝土梁做成疊合梁。如疊合梁已經(jīng)加工制造，想要在梁上開洞口、穿小型的風(fēng)管，即使洞口位置、大小滿足規(guī)范要求，也無法在疊合梁上開洞，因箍筋被切斷，洞口上下及兩側(cè)不能設(shè)置附加箍筋，洞口上下也不能附加縱向鋼筋。只能重新做根梁，梁在鋪設(shè)鋼筋時按規(guī)范要求在洞口邊附加鋼筋。

當(dāng)結(jié)構(gòu)為裝配式鋼結(jié)構(gòu)時，如鋼梁已經(jīng)加工制造，除了重新加工一根新梁外，還可以按照規(guī)范圖集的要求在腹板上開洞，并做加強處理。如此做法，不會出現(xiàn)砼疊合梁那樣無法在新開洞口邊附加鋼筋的問題。

支撐方案對比

支撐類型 

根據(jù)上述方案對比，將結(jié)構(gòu)形式定為鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)。支撐一般分為兩種，一是鋼結(jié)構(gòu)普通支撐，二是屈曲約束支撐。

鋼結(jié)構(gòu)普通支撐為傳統(tǒng)支撐形式，一般根據(jù)受力大小選擇角鋼、H型鋼或方鋼管。鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)的普通支撐因為平面外穩(wěn)定問題一般會選擇兩方向剛度一致的方鋼管。普通支撐為普通鋼結(jié)構(gòu)，材料易于采購，其在受拉時強度較高，但在受 壓時因為穩(wěn)定問題會產(chǎn)生屈曲，其剛度和承載力會降低。屈曲約束支撐由芯板、外套筒和填充材料組成，因其外套筒和填充材料能約束芯板的受壓屈曲，所以屈曲約束支撐不須要進(jìn)行穩(wěn)定驗算，僅須要進(jìn)行強調(diào)驗算。其在多遇地震時保持彈性，為結(jié)構(gòu)提供剛度和承載力，在設(shè)防地震或罕遇地震作用下進(jìn)入屈服，發(fā)揮耗能作用。

普通支撐和屈曲支撐計算對比 

以2-1#門診樓為例，進(jìn)行計算對比。門診樓地上5層，建筑結(jié)構(gòu)高度為23.5m。支撐布置為人字撐。

門診樓采用鋼框架-中心支撐、支撐采用普通鋼支撐的計算結(jié)果見表4。

門診樓采用鋼框架-中心支撐、支撐采用屈曲約束支撐的設(shè)計方法如下：在模型中，定義斜桿，斜桿截面類型為箱型截面，截面尺寸為：

120mm×120mm×59mm（一至三層）

100mm×100mm×49mm（四、五層）

即在箱型截面中間留2mm×2mm的洞；截面尺寸也可以定義為：

121mm×121mm×60mm（一至三層）

101mm×101mm×50mm（四、五層）

即在箱型截面中間留1mm×1mm的洞。支撐兩端定義為鉸接。計算結(jié)果中斜杠會顯紅超限，應(yīng)力比大于1。但只查看斜桿的強度是否滿足要求，不考慮穩(wěn)定驗算。屈曲約束支撐性能及技術(shù)參數(shù)見表5。

根據(jù)計算，普通鋼支撐截面和壁厚均較大，400mm×400mm的截面大于 250mm或200mm的建筑墻厚，支撐會突出建筑墻面，影響建筑美觀。為滿足安裝要求，梁截面寬度須由原計劃的300mm改為450mm（梁兩側(cè)均比400mm支撐寬度大25mm）。且為滿足計算結(jié)果，穩(wěn)定驗算中個別應(yīng)力比大于1的構(gòu)件還須要繼續(xù)加大截面，直至構(gòu)件滿足穩(wěn)定驗算。普通鋼支撐只在多遇地震作用下提供承載力和剛度，在設(shè)防地震或罕遇地震作用下屈曲，無法繼續(xù)提供承載力和剛度。屈曲約束支撐自身具備穩(wěn)定約束，不須要進(jìn)行穩(wěn)定驗算，所以截面可以做小，我們限定屈曲約束支撐的截面尺寸不大于250mm×250mm，具體由廠家深化。因截面尺寸小，屈曲約束支撐完全可以布置在建筑墻體內(nèi)部，不突出建筑墻面，不影響美觀。屈曲約束支撐不僅在多遇地震作用下提供承載力和剛度，而且在設(shè)防地震或罕遇地震作用下屈曲不屈服，能夠繼續(xù)提供承載力和剛度，發(fā)揮耗能作用。經(jīng)比較，支撐選取屈曲約束支撐。屈曲約束支撐只考慮在多遇地震作用下提供承載力和剛度，不做大震的減震設(shè)計，為設(shè)防地震或罕遇地震提供安全儲備，起到保險絲的作用。

不同地震設(shè)防烈度、場地類別、設(shè)防類別，普通支撐計算結(jié)果對比 

本工程不適用普通支撐的原因還有：工程所在地地震烈度為8度,地震加速度值為 0.3g，場地類別為III類，且為乙類建筑，如地震設(shè)防烈度、場地類別、設(shè)防類別不一樣，則結(jié)果也不一樣。根據(jù)不同的地震設(shè)防烈度、場地類別、設(shè)防類別，采用普 通支撐的計算結(jié)果見表6。地震分組按第二組考慮，支撐鋼材型號為Q235B。

根據(jù)上表計算結(jié)果，6度及7度（0.10g）的建筑可以用普通鋼支撐，7度（0.15g）及8度（0.2g和0.3g）的建筑因采用普通鋼支撐截面過大，建議采用屈曲約束支撐。

屈曲約束支撐布置方式 

布置屈曲約束支撐時，應(yīng)設(shè)置在地震作用下產(chǎn)生較大支撐內(nèi)力及地震作用下層間位移較大的部位，宜沿結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別設(shè)置，且盡量在結(jié)構(gòu)外圍布置。應(yīng)布置成單斜撐、人字撐、V 字撐，不應(yīng)布置成X形。亦可根據(jù)建筑功能做局部調(diào)整，靈活布置支撐。為滿足建筑門洞布置的要求，BRB-1立面布置圖中，把原計劃沿跨度中心對稱布置的支撐的下端部位向右側(cè)偏移；BRB-3立面布置圖中，把原計劃沿上下各層統(tǒng)一布置成V形調(diào)整為一層為人字形，其余層為V形。為滿足建筑首層局部開敞空間的要求，BRB-2立面布置圖中，把原計劃每層沿豎向都要布置的支撐調(diào)整為取消首層的支撐布置，但首層此位置的鋼柱要加強。

 

醫(yī)院在建設(shè)裝配式建筑時建議優(yōu)選裝配式鋼結(jié) 構(gòu)，這樣在后期醫(yī)院功能調(diào)整中更具優(yōu)勢。對于高 烈度地區(qū)，尤其場地類別為Ⅲ類的醫(yī)院類建筑（重點設(shè)防類），結(jié)構(gòu)形式為鋼框架-中心支撐時，建議優(yōu)選屈曲約束支撐。

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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[責(zé)任編輯：Susan]