詹天佑故鄉杯
一、工程概況
東莞市楷模家居用品制造有限公司生態(tài)型家具及家具五金配件制造項目,總用地 44054.30 平方米,占地長(cháng)約 261 米,寬約 179 米,位于廣東省東莞市厚街鎮沙塘村,地塊西側為規劃十二路,東側康樂(lè )南路,北側沙塘西路,交通便利。場(chǎng)地四周均為工業(yè)建筑,場(chǎng)地內有三棟原有建筑,分別是兩棟廠(chǎng)房 ( 廠(chǎng)房 B 與廠(chǎng)房 D) 和一棟辦公樓。本次新建 1號廠(chǎng)房和 2 號辦公樓分別位于場(chǎng)地的西北側和西南側,整個(gè)地塊平坦,與周邊道路無(wú)較大高差,采用框架結構體系。建筑面積為 63092.871 平方米 , 場(chǎng)地總建筑面積為:76815.931 平方米,容積率為:1.597。
本項目結合廠(chǎng)區總體布局、用地功能分區、設計安全暢通、經(jīng)濟合理、組織順暢的道路交通系統,進(jìn)一步實(shí)現生產(chǎn)、生活既不相互干擾,各功能分區又緊密有機的結合、區外交通密切相連的整體效果。1 號廠(chǎng)房位于場(chǎng)地西北側,臨近城市道路,簡(jiǎn)潔、大方、現代的建筑造型,有效提高了整個(gè)廠(chǎng)區的標示性。在規劃設計上,1 號廠(chǎng)房臨近原有廠(chǎng)房,場(chǎng)地西側設置貨流出入口,貨車(chē)可通過(guò) 1 號廠(chǎng)房的架空空間進(jìn)入廠(chǎng)區,新建廠(chǎng)房與原有廠(chǎng)房聯(lián)系緊密。2號辦公樓位于場(chǎng)地西南側,整個(gè)建筑掩藏在土堆綠化中。園林式的土堆綠化,營(yíng)造了舒適園區環(huán)境,土堆綠化中與原有建筑拉開(kāi)距離,形成園區的入口廣場(chǎng)。
單體建筑的風(fēng)格設計上,采用現代的手法,在造型上采取進(jìn)退處理,創(chuàng )造建筑富有層次的立面效果,大面積玻璃窗的應用,更加體現了項目的現代感;簡(jiǎn)潔明快的色彩搭配,活躍了建筑風(fēng)格的氛圍。結合園區原有廠(chǎng)房現狀,尊重周邊環(huán)境,進(jìn)行綠色生態(tài)型的廠(chǎng)房園區設計。1 號廠(chǎng)房層層疊退的垂直綠化與 2 號辦公樓覆土綠化設計,為整個(gè)園區創(chuàng )造綠色生態(tài)的室外空間環(huán)境,遵循了以人為本的設計理念,創(chuàng )造更具國際前沿性和代表性的現代廠(chǎng)區,為工人提供環(huán)境更加優(yōu)美生產(chǎn)空間。工藝流程合理,功能分區明確;合理布局,節約用地,盡量減少土石方工程量;廠(chǎng)區布置滿(mǎn)足環(huán)保及消防等方面的要求。
二、獲獎情況
2016 年榮獲東莞市勘察設計協(xié)會(huì )頒發(fā)的“2016年度東莞市優(yōu)秀建筑工程設計方案”三等獎。
三、科技創(chuàng )新內容
(一)綠色環(huán)保的設計
楷模家居致力于倡導“綠色、自然、樸實(shí)”的企業(yè)文化,在項目的建設中同樣貫徹落實(shí)了綠色環(huán)保的理念,既保留了原有的歷史印記,又突出了新時(shí)代的創(chuàng )新思維。項目中對拆除的建筑垃圾進(jìn)行分類(lèi)整理,對可回收的原材料加以利用,最大程度的減少對自然環(huán)境的破壞;對基坑開(kāi)挖產(chǎn)生的余泥進(jìn)行合理利用,設計上應用巧妙的手法,形成景觀(guān)草坡、假山植被,并將辦公樓置身于山體中,把整個(gè)建筑隱入環(huán)境中,打造出綠色生態(tài)的高品質(zhì)廠(chǎng)區。
(二)引入 3D 打印技術(shù)
新建1號廠(chǎng)房的設計風(fēng)格采用現代的設計手法,其平面輪廓均為流線(xiàn)型曲面,立面上層層退進(jìn),創(chuàng )建出富有層次感的建筑效果。流線(xiàn)型曲面的模板制作,是工程中要解決的重大技術(shù)問(wèn)題。施工中我們引入了 3D 打印技術(shù),對曲面進(jìn)行拆分、放樣 ,精準的擬合了設計的流線(xiàn)型曲面,完美地展現了設計效果。
(三)BIM 的管線(xiàn)綜合應用技術(shù)
基于 BIM 的管線(xiàn)綜合應用技術(shù),通過(guò)碰撞檢查,凈空分析等功能,對管線(xiàn)進(jìn)行深化設計,合理排布管線(xiàn)位置,最終整合成一個(gè)最優(yōu)化的綜合設計方案。避免在實(shí)際施工中出現管線(xiàn)個(gè)系統的拆改和返工,節約了時(shí)間和成本,降低了實(shí)際施工難度。
四、新技術(shù)應用與效果
本工程在設計、施工和管理方面進(jìn)行科技創(chuàng )新,共形成了 5 項關(guān)鍵技術(shù),包括:(一)建筑垃圾與土方的循環(huán)利用技術(shù)。(二)基于 3D 打印的模板配制技術(shù)。(三)基于 BIM 的管線(xiàn)綜合技術(shù)。(四)高強鋼筋的應用技術(shù)。(五)綠色節能的應用技術(shù)。
(一)建筑垃圾與土方的循環(huán)利用技術(shù)
1、項目的最大特點(diǎn)是在原廠(chǎng)區的規模上進(jìn)行擴建,我們設計的理念摒棄了大拆大建的傳統思路,既要保留原有的歷史印記,又要突出新時(shí)代的創(chuàng )新思維。項目對一部分的區圍墻及舊建筑進(jìn)行了拆除,但拆除的建筑材料并不是全部當做垃圾處理,而是保留下完好的磚瓦再加以利用。
項目現場(chǎng)安裝兩臺石材加工切割機,對完好的磚、瓦切割加工成統一的規格。再對舊廠(chǎng)房的每個(gè)單面墻體尺寸進(jìn)行現場(chǎng)測量,然后用電腦排版調色按 1:1 打彩色效果廣告布,鋪貼在預先定制的木模板上,用膠粘牢固定成(600×600)的掛板。按設計圖紙的骨架尺寸設置預埋掛件,利用不同材料的顏色和規格,參數化的設計拼接圖案,鑲貼在預制混凝土板面上,嚴格控制預制板厚度,待養護期滿(mǎn)后,用小型電動(dòng)起重機械輔助人工拼裝完成。完工后達到理想的設計效果,使舊材料變廢為寶、節約資源綠色環(huán)保,使舊廠(chǎng)房賦予了新的生命力。具體操作工藝如下:
(1) 測量放線(xiàn):根據設計和施工現場(chǎng)實(shí)際情況準確測放出建筑輪廓的外邊線(xiàn)和水平垂直控制線(xiàn),然后將受力骨架豎框的中心線(xiàn)按設計分格尺寸彈到結構上。測量放線(xiàn)要在風(fēng)力不大于 4 級的天氣情況下進(jìn)行,個(gè)別情況應采取防風(fēng)措施。
垃圾循環(huán)效果展示圖
(2) 錨固件安裝:骨架錨固件應盡量采用預埋件,在無(wú)預埋件的情況下采用后置埋件,埋件的結構形式要符合設計要求,錨栓要現場(chǎng)進(jìn)行拉拔試驗,滿(mǎn)足強度要求后才能使用。錨固件一般由埋板和連接角碼組成,施工時(shí)按照設計要求在已測放豎框中心線(xiàn)上準確標出埋板位置,后打孔將埋件固定,并將豎框中心線(xiàn)引至埋件上,然后計算出連接角碼的位置,在埋板上劃線(xiàn)標記,同一豎框同側連接角碼位置要拉通線(xiàn)檢測,不能有偏差。角碼位置確定后,將角碼按此位置焊到埋板上,焊縫寬度和長(cháng)度要符合設計要求,焊完后焊口要重新做防銹處理,一般涂刷防銹漆兩遍。
(3) 骨架制作安裝:根據施工圖及現場(chǎng)實(shí)際情況確定的分格尺寸,在加工場(chǎng)地內,下好骨架橫豎料,并運至現場(chǎng)進(jìn)行安裝,安裝前要先根據設計尺寸掛出骨架外皮控制線(xiàn),掛線(xiàn)一定要準確無(wú)誤,其控制質(zhì)量將直接關(guān)系裝飾面質(zhì)量,骨架采用型鋼,連接件即可采用螺栓也可采用焊接的方法連接,焊接質(zhì)量要符合設計要求及規范規定,并要重新做防銹處理。主體結構與幕墻連接的各種預埋件,其數量、規格、位置和防腐處理必須符合設計要求。金屬框架與主體結構預埋件的連接、立柱與橫梁的連接及幕墻面板的安裝必須符合設計要求,安裝必須牢固。
(4) 拼接飾面板安裝:將運至工地的拼接飾面板按編號分類(lèi),檢查尺寸是否準確和有無(wú)破損、缺楞、掉角,按施工要求分層次將石材飾面板運至施工面附近,并注意擺放可靠。用小型吊機調整安放每皮金屬掛件的標高,金屬掛件應緊托上皮飾面板,而與下皮飾面板之間留有間隙。安裝時(shí),要在飾面板的銷(xiāo)釘孔或切槽口內注入石材膠,以保證飾面板與掛件的可靠連接。在搬運拼接飾面板時(shí),要有安全防護措施,擺放時(shí)下面要墊木方。嵌膠封縫石材板間的膠縫是裝飾面層的第一道防水措施,同時(shí)也使拼接飾面板形成一個(gè)整體。
2、新建廠(chǎng)房考慮人車(chē)分流和配套車(chē)位的要求,需要設置一層地下室。項目策劃中考慮泥土外運對環(huán)境的污染和成本的增加,決定就地消化開(kāi)挖的土方,堅決不對脆弱的環(huán)境增加負擔,維護綠水青山的良好環(huán)境。
基坑土方堆圖片 土方循環(huán)利用效果展示圖
設計中精確的測算了需要開(kāi)挖的土方量,在新建辦公樓的周邊空地處堆積土方,形成自然的坡地,其最高點(diǎn)約九米。在坡地上進(jìn)行景觀(guān)綠化,營(yíng)造良好的工作環(huán)境。即解決了土方外運的難題,也提高了廠(chǎng)區的綠化率,提升了廠(chǎng)區的整體形象。
本項目部通過(guò)深度研究,精心策劃,合理安排工序,以綠色環(huán)保節能理念開(kāi)展施工,首先建造辦公樓,在施工完成辦公樓主體結構,做好室外防水后。利用開(kāi)挖廠(chǎng)房地下室的土方,作為辦公樓周邊的覆土土料,既環(huán)保又減少車(chē)輛土方外運成本,減少施工對環(huán)境污染。施工過(guò)程中嚴格按照設計的標高進(jìn)行土方堆積,對坡度較陡的部位進(jìn)行掛網(wǎng)保護,避免土方滑坡。堆積土方對新建辦公樓的側推力,應用軟件進(jìn)行真實(shí)的計算模擬,同時(shí)要求土方沿著(zhù)建筑物對稱(chēng)堆置,減少堆土對建筑物的側壓力,確保新建建筑物的結構安全。
(二)基于3D 打印的模板配制技術(shù)
新建 1 號廠(chǎng)房的設計風(fēng)格采用現代的設計手法,其平面輪廓均為流線(xiàn)型曲面,每層均設置較大尺寸的外挑走廊,立面上層層退進(jìn),創(chuàng )建出富有層次感的建筑效果。每層的大露臺均設計了垂直綠化系統,遠看仿佛一座“橫看成嶺側成峰”的自然景觀(guān)。
為了保證立面的設計效果,項目施工中采用了3D 打印的模板配制技術(shù)。對外廊檐口弧線(xiàn)造型進(jìn)行了深化設計,引入了模數化的設計理念,把不規則的弧線(xiàn)輪廓拆分為 18 個(gè)規則的曲線(xiàn)。在電腦中對整個(gè)弧線(xiàn)輪廓進(jìn)行拆分,劃分為不同的構件編號,對各個(gè)構件進(jìn)行放樣,深化圖紙交付給工廠(chǎng)應用 3D技術(shù),定制成 18 種不同規格的鋼模板。鋼模板分批運到工地,工人按照電腦排版的編號進(jìn)行模板的預拼裝,再用全站儀進(jìn)行平面網(wǎng)格多維度復核放線(xiàn),經(jīng)過(guò)三級檢查合格后,使外廊輪廓線(xiàn)完全符合設計圖紙要求后,方可進(jìn)行下一道工序的施工。
個(gè)別構件的內外均為弧線(xiàn),混凝土分兩次澆搗。首先把圓弧底板混凝土澆搗后,再用定制模板二次裝弧型構件的面板。澆搗混凝土成型達到設計強度后,對外廊檐口弧型的抹灰,采用適當的間距釘預制小木方條作標筋,基層掃界面劑,掛玻纖網(wǎng),抗裂外墻膩子灰三度,然后打磨清理干凈粉塵,再?lài)妰傻婪计?。使檐口弧型飽滿(mǎn)、圓潤,完工后的外觀(guān)效果與設計圖紙完全一致。
拆模后效果展示圖
3D打印鋼模配制
組合鋼模板的具體施工工藝如下:
(1)放線(xiàn)定位:先校準周?chē)亩ㄎ稽c(diǎn),再用全站儀進(jìn)行平面網(wǎng)格多維度放線(xiàn)將軸線(xiàn)投測到底模上,彈出基礎中心線(xiàn)和邊框線(xiàn)。
(2)組裝模板:: 根據合適的大小選擇尺寸較小的鋼模板拼裝成側板,遇到小鋼模板規格不符合要求時(shí),可以用窄木板進(jìn)行適當的修正;將小鋼模、四角角模沿彈出的基礎邊框線(xiàn)側立放置,然后使用U 形卡連接成整體,設置合適的橫楞和豎楞,斜撐和水平撐一端固定在豎楞和橫楞上,另一端頂緊在木樁和加墊板的壁上;在下階側板上加設橫楞,固定好。
(3)校正模板:用線(xiàn)錘校正垂直度,用水平尺校正平整度,模板要對準邊框線(xiàn),并校準中心線(xiàn),模板校正后,應該及時(shí)支撐牢固。施工時(shí)要充分了解組合鋼模板的施工工藝流程和操作要點(diǎn),避免錯誤操作帶來(lái)的負面影響。
(三)基于 BIM 的管線(xiàn)綜合技術(shù)
項目的地下室各種設備管線(xiàn)排布錯綜復雜,造成地下室的管線(xiàn)施工難度較大。同時(shí)不同系統的管線(xiàn)排布涉及到不同專(zhuān)業(yè)的設計人員和安裝人員,因此在施工過(guò)程中,會(huì )因為溝通協(xié)調等因素的影響,導致部分管線(xiàn)相互交叉碰撞,造成返工延緩工程進(jìn)度,增加工程成本,甚至影響建筑物的質(zhì)量。因此在施工之前,必須進(jìn)行地下室的機電深化設計,將BIM 技術(shù)應用于建筑機電設備的設計和施工過(guò)程中,一方面可以實(shí)現碰撞分析、優(yōu)化管線(xiàn)排布等,另一方面可以通過(guò)可視化模型,使得機電工程在建筑設計和管理過(guò)程得到優(yōu)化,從而提高整個(gè)建筑物從設計到施工階段的優(yōu)化。
利用 BIM 碰撞軟件檢查各專(zhuān)業(yè)之間的碰撞。按照圖紙設計說(shuō)明,如果各系統管線(xiàn)在同一標高處發(fā)生碰撞,則首先保證排水管、風(fēng)管,壓力管讓重力管,其次保證風(fēng)管、小管讓大管等避讓原則進(jìn)行調整。然后用碰撞軟件對管道模型進(jìn)行碰撞檢查、漫游、凈空分析等發(fā)現設計圖紙中的問(wèn)題,優(yōu)化圖紙設計。
基于 BIM 的管線(xiàn)綜合應用技術(shù),通過(guò)碰撞檢查,凈空分析等功能,對管線(xiàn)進(jìn)行深化設計,合理排布管線(xiàn)位置,最終整合成一個(gè)最優(yōu)化的綜合設計方案。避免在實(shí)際施工中出現管線(xiàn)個(gè)系統的拆改和返工,節約了時(shí)間和成本,降低了實(shí)際施工難度。
(四)高強鋼筋的應用技術(shù)
新建 1 號廠(chǎng)房為滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的需要,設計的柱網(wǎng)跨度較大,其最大跨度為 16 米;為滿(mǎn)足建筑立面的要求,每層都有大懸挑的外廊,其最大懸挑尺寸為 5.8 米;建筑平面每層都有退縮,造成豎向受力構件不連續,形成了較多的梁上柱;以上因素都會(huì )造成梁、柱的配筋較大,鋼筋較密。根據項目的受力特點(diǎn),我們采用了高強度的 HRB400 鋼筋,合理的降低了鋼筋的用量,有效的節約了建造成本。
經(jīng)對本項目的對比與測算,通過(guò)推廣應用高強鋼筋,在考慮構造等因素后,平均可減少鋼筋用量約 12%~18%,具有很好的節材作用。按房屋建筑中鋼筋工程節約的鋼筋用量考慮,土建工程每平方米可節約 25~38 元。因此,應用高強鋼筋的經(jīng)濟效益比較明顯。
高強鋼筋的應用可以提高結構構件的配筋效率,在梁柱構件設計中,有時(shí)由于受配置鋼筋數量的影響,為保證鋼筋間的合適間距,不得不加大構件的截面寬度,導致梁柱截面混凝土用量增加。若采用高強鋼筋,可顯著(zhù)減少配筋根數,使梁柱截面尺寸得到合理優(yōu)化。
根據《混凝土結構設計規范》GB50010 規定,HRB 400MPa 級 鋼 筋 的 屈 服 強 度 標 準 值 為 400N/mm2,抗拉強度標準值為 540 N/mm2,抗拉與抗壓強度設計值為 360 N/mm2;500MPa 級鋼筋的屈服強度標準值為 500 N/mm2,抗拉強度標準值為630N/mm2;抗 拉 與 抗 壓 強 度 設 計 值 為435N/mm2。
新建 1 號廠(chǎng)房抗震等級為二級,基本烈度為 7 度,為保證鋼筋材料符合抗震性能指標,梁柱鋼筋均采用帶后綴“E”的熱軋帶肋 HRB 400MPa 鋼筋。
(五)綠色節能的應用技術(shù)
1、場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境良好。合理的場(chǎng)地布局,夏季充分利用堆土形成的山坡以及新建的廠(chǎng)房形成“U型”兜住東南季風(fēng),結合架空層的通透性,給場(chǎng)地和架空層帶來(lái)良好的自然通風(fēng)效果。
2、多種綠化形式,增加綠容量。采用了屋頂綠化、垂直綠化等方式,種植本土植物,采用喬木灌木草地相結合的方式增加場(chǎng)地綠容量。
3、采用覆土掩蓋技術(shù),增加綠化面積。辦公樓利用地下室開(kāi)挖形成的土方進(jìn)行完全掩蓋,將整個(gè)建筑埋置于土中既增加了綠化面積,又減少了土方外運量。
4、優(yōu)化場(chǎng)地環(huán)境設計,降低熱島強度。建筑采用白色飾面,降低建筑表面太陽(yáng)輻射吸收系數從而降低建筑表面溫度,同時(shí)采用多種綠化形式和架空層通風(fēng)技術(shù),多技術(shù)應用降低場(chǎng)地熱島強度。
5、廢棄建材資源化利用。將舊有建筑拆除時(shí)留下的磚和瓦片經(jīng)打磨后重新作為建筑表面裝飾材料,形成一種獨特的裝飾風(fēng)格,同時(shí)表面材料的多孔性造就了會(huì )呼吸的建筑表皮。資源化利用舊有建筑材料,極大的減少了建筑垃圾的產(chǎn)生。
6、室內光、熱環(huán)境優(yōu)化設計。充分利用建筑外挑的陽(yáng)臺對下層形成遮陽(yáng)措施,避免過(guò)量的直射光進(jìn)入室內;建筑平面設計適當控制進(jìn)深,相對兩側同時(shí)開(kāi)啟外門(mén)窗形成穿堂風(fēng),提高自然通風(fēng)效果;大面積落地窗設計使得室外漫射光進(jìn)入室內,形成柔和的室內光環(huán)境,減少照片開(kāi)啟時(shí)間,節約大量照明能耗。
五、社會(huì )和經(jīng)濟效益
東莞市楷模家居用品制造有限公司生態(tài)型家具及家具五金配件制造項目屬于“三舊改造”,是東莞市市屬重大項目。在既有舊廠(chǎng)區的空地建造一棟生態(tài)型新型廠(chǎng)房,一棟覆土辦公建筑,并對既有 3 棟廠(chǎng)房與辦公樓進(jìn)行改造。
根據所處嶺南地區的氣候特色,因地制宜的探索運用先進(jìn)的綠建措施,將整個(gè)項目打造為生態(tài)、綠色、環(huán)保的現代廠(chǎng)區。在全國的工業(yè)項目中,起到綠色生態(tài)新型工業(yè)建筑的示范意義。在既有建筑改建,有著(zhù)綠色生態(tài)實(shí)踐代表意義。
此項目打造適合廣東氣候的高品質(zhì)廠(chǎng)區,塑造大灣區新型廠(chǎng)房的典范。