装配式建筑结构体系与案例：最终成果及反思

本工程建筑高度838 m，结构高度原定为792 m，而目前建成运行的世界第一高楼是迪拜的哈利法塔，建筑高度828 m，结构高度584.5 m，由此可以看出，该楼建筑高度比哈利法塔高10 m，结构高度比哈利法塔高207.5 m，并且远高于现行国家规范《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99—2015规定的7度区结构适用的最大高度280 m。该楼除建筑高度非常高以外，尚且存在立面布置不规则、局部大开洞等问题，在风荷载、地震作用下结构受力性能是否合理非常关键。

本工程设计之初就考虑了建筑模数化、标准化，柱网为3.9 m×3.9 m，建筑布局也以“标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修”为基本理念，结构系统首次提出预制楼层梁单元、预制梁板复合楼盖的概念，完善了装配式钢结构的结构系统概念，即除钢梁、钢柱、钢支撑等钢构件采用工厂预制现场拼接的方式以外，楼层梁单元及梁板复合楼盖也采用整体预制、现场拼装的方式进行设计施工。

为配合设备与管线系统、实现机电管线的高度集成，楼层梁均采用桁架梁，梁高为800 mm，在此高度内，集中了水、暖、电等管线，一方面增大了建筑使用高度，另一方面实现了装配式钢结构的设备与管线系统的集成。采用合理的结构构件，做到以结构系统为基础，以工业化围护、内装、设备管线部品位支撑，实现了结构系统、围护系统、设备管线系统、内装系统的协同和集成，提高了建筑的建设速度，经过1∶1试制和施工，达到一天建成三层的速度。

本工程预制装配难点在于根据结构受力性能确定裙梁拼接位置和节点形式、钢柱拼接位置和节点形式、预制楼层梁单元和预制梁板复合楼盖与周边构件的连接节点、保证楼盖整体性等方面。经过大量的有限元数值分析、试验研究、专题专家论证等方式，一一攻克难关，解决了该楼预制装配的难点，最终于2014年通过了超限高层建筑工程抗震设防审查。(www.xing528.com)

从本工程来看，钢束筒结构体系是非常适用于超高层建筑的抗侧力体系。截至2017年，超过300 m的超高层建筑绝大多数采用巨型框架-核心筒结构体系，材料多为混凝土和钢组成的混合结构。根据本工程的数值模拟、试验数据，采用钢束筒结构具有强度高、自重轻、延性好，抗震性能好的优势，更适用于超高层抗侧力体系的要求，更有利于保障人们的生命安全。

从本工程采用的建筑工业化来看，工业化装配式钢结构建筑还具有以下突出优势：建设速度快，还可实现灾后快速修复、重建；在工厂加工制作，垃圾和废料的回收率很高，可实现绿色施工、节能环保，大幅减少施工垃圾和施工污染；可循环利用钢材，实现全寿命周期内绿色建筑，拆除时无垃圾、无污染。自20世纪70年代以来，工业化装配式钢结构建筑在欧美和日本等国家发展迅速。瑞典轻钢结构住宅预制构件达到95%，日本钢结构建筑占建筑总量的50%以上。随着我国钢材产量的提高，建筑面积的增大，工业化装配式钢结构建筑的发展是必然发展趋势。