同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司 上海 200092
摘要：本文通过对上海某项目装配式建筑结构方案的对比，对装配整体式框架-现浇核心筒结构、CFT柱钢框架-钢支撑核心筒、CFT柱钢框架-混凝土核心筒的优缺点进行了比较分析，并对沪建建材[2016] 601号文附件的预制率计算提出相关建议。
关键词：装配式建筑；装配整体式框架-现浇核心筒结构；CFT柱钢框架-钢支撑核心筒；CFT柱钢框架-混凝土核心筒；预制率
一、工程概况
近年来，上海市大力推行建筑产业现代化，装配式建筑实现了跨越式发展。
根据沪建建材[2016] 601号文：2000平方米以上新建民用、工业建筑应全部按装配式建筑要求实施，建筑单体预制率不应低于40%或单体装配率不低于60%。
本项目位于上海市宝山区，功能主要以商业金融、商务办公为主。本文选取其中一栋高层建筑，对其装配式结构进行方案比较分析。
办公楼地上22层、地下2层，总高96.9m。地下二层层高4.2m，地下一层层高4.05m，一层层高为6.0m，二～四层层高为5.0m，其余各层层高均为4.2m。核心筒宽6.4m，长约34.3m。塔楼面积约31700m2。
建筑标准层方案
抗震设防烈度为7度（0.1g），设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅳ类。基本风压为0.55kN/m2，地面粗糙度为B类。
二、装配式结构方案分析
根据建筑方案布置，设计拟采用装配整体式框架-现浇核心筒结构、CFT柱钢框架-钢支撑核心筒或CFT柱钢框架-混凝土核心筒，并对三种结构方案进行比较分析。
（一）装配整体式框架-现浇核心筒结构
1、结构抗侧力体系方案
该方案结构采用装配整体式框架-现浇核心筒结构。外围框架柱最大直径1.1m，核心筒最大厚度为500mm。
框架抗震等级为二级、核心筒抗震等级为二级。根据《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1-2014）中6.3.1条，本设计拟对现浇核心筒中的剪力墙水平地震作用弯矩、剪力乘以1.1的放大系数
2、主要分析结果。
主要计算结果（YJK）
计算结果均满足规范要求。
3、单体预制率
根据沪建建材[2016] 601号文附件，对于混凝土结构：
建筑单体预制率=预制部分混凝土体积/（现浇部分混凝土体积+预制部分混凝土体积）×100%
装配整体式框架-现浇核心筒结构预制构件：核心筒以外的柱（六层以上）、梁（叠合梁的预制部分）、板（叠合楼板的预制部分）、楼梯、女儿墙。经计算，建筑单体预制率为40.5%。
（二）CFT柱钢框架-钢支撑核心筒
1、结构抗侧力体系方案
该方案结构采用CFT柱钢框架-钢支撑核心筒。底层外框柱为圆钢管混凝土柱，最大尺寸为800mm，底层內筒柱为矩形钢管混凝土柱，最大尺寸为1000x500mm。钢支撑最大尺寸为H300x300x20x40。
2、主要分析结果
主要计算结果（ETABS）
计算结果均满足规范要求。
3、单体预制率
根据沪建建材[2016] 601号文附件，对于钢结构：
建筑单体预制率=∑（构件权重×修正系数×预制构件比例）×100%
根据沪建建材[2016] 601号文附件中相关细则：CFT柱属于免模柱；钢梁属于全预制梁；压型钢板组合楼板属于免模免支撑板。
单体预制率=（0.1×0.5+0.22×0.9+0.28×0.6）×100%=41.6%。
（三）CFT柱钢框架-混凝土核心筒
1、结构抗侧力体系方案
该方案采用CFT柱钢框架-混凝土核心筒，外框柱为圆钢管混凝土柱，最大尺寸为1000mm，內筒为混凝土核心筒，墙肢最大尺寸为500mm。
2、主要分析结果
主要计算结果（ETABS）
计算结果均满足规范要求。
3、单体预制率
根据沪建建材[2016] 601号文附件，对于钢-混凝土混合结构：
建筑单体预制率=∑（构件权重×修正系数×预制构件比例）×100%
根据沪建建材[2016] 601号文附件中相关细则：CFT柱属于免模柱；外框梁及筒外楼面次梁采用钢梁，属于全预制梁（占比约88%）；筒外楼板采用压型钢板组合楼板，属于免模免支撑板（占比约86%）。
单体预制率=（0.15×0.5+0.32×0.9×0.88+0.27×0.6×0.86）×100%=46.8%。
三、装配式结构方案比较
根据分析，三种装配式结构均可以满足规范要求，且均能满足建筑单体预制装配率不低于40.0%的要求。三种装配式结构方案具体比较见下表。
装配式结构方案比较
装配整体式框架-现浇核心筒方案与现浇混凝土结构相比，湿作业量少，但其节点和接缝较多且连接构造比较复杂。另外，该方案结构自重大，基础费用较高。由于现场同时存在预制和现浇两种作业方式，施工组织和管理复杂，效率不高。虽然，装配整体式框架-现浇核心筒工期较长，但其提前了室内装修作业时间、缩短了外墙装饰作业时间、提前了室外工程开始时间，若施工组织恰当，整体工期可缩短。但由于预制构件的产能无法满足市场的需求，预制构件厂家需预约排队，预约等待时间不可控。
CFT柱钢框架-钢支撑核心筒结构，具有空间布置灵活、有效使用面积大、安装方便、施工周期短等特点。其自重轻，基础费用较小。另外钢结构构件制作比较成熟，产能充足，构件厂家无需预约排队。但其不足之处是耐火、耐腐蚀及隔声相对较差，使用期间的维护费用较高。另外，由于钢结构延性较大，对墙体有特殊要求，除了美观、轻质高强、高效保温隔热要求之外，最重要的是要与钢结构骨架协调变形。而目前常用的外围护结构，如条板、砌块等，由于细部节点处理不能很好适应结构变形，导致了开裂、渗漏等问题。
CFT柱钢框架-混凝土核心筒方案，由于采用混凝土核心筒作为主要抗侧力结构，其侧向刚度大于钢结构。施工时，通常混凝土核心筒先行施工，随后钢结构部分施工跟进，速度较快。但由于支模等原因，现浇混凝土墙体水平方向和竖向的偏移较大。
根据沪建建材[2016] 601号文附件的预制率计算，CFT柱钢框架-钢支撑核心筒方案预制率小于CFT柱钢框架-混凝土核心筒方案，这明显与实际不符。实际上，CFT柱钢框架-钢支撑核心筒方案的工业化程度更高，除组合楼板中的混凝土及CFT柱中混凝土采用现浇外，其余部分基本上均为预制构件，其单体预制率理应高于其他方案。故沪建建材[2016] 601号文附件中，对于钢结构方案的构件权重系数及修正系数取值偏小。
四、结论
装配整体式框架-现浇核心筒结构自重大、基础费用高，节点连接构造复杂，工期较长，若施工组织得当，提前进行室内装修、室外工程，可有效缩短施工工期。但预制构件厂家需预约排队，预约等待时间不可控。CFT柱钢框架-钢支撑核心筒结构自重轻、基础费用小、空间布置灵活、施工周期短，构件厂家无需预约排队。但其后期维护费用高。若能有效解决钢结构耐火、耐腐蚀、隔声及复合墙板开裂、渗漏等问题，其综合经济效益较高。CFT柱钢框架-混凝土核心筒方案自重大，施工周期与钢结构方案相当。但由于支模等原因，现浇混凝土墙体水平方向和竖向的偏移较大。
另外，沪建建材[2016] 601号文附件中，对于钢结构方案的构件权重系数及修正系数取值偏小，建议适当增大该系数。
参考文献：
[1] 大力推广装配式建筑必读-制度、政策、国内外发展，住房和城乡建设部住宅产业化促进中心，2016
[2] 大力推广装配式建筑必读-技术、标准、成本与效益，住房和城乡建设部住宅产业化促进中心，2016
[3] 装配式混凝土结构技术规程（JGJ 1-2014），中国建筑工业出版社，2014
[4] 上海市住房和城乡建设管理委员会关于本市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则（试行）的通知（沪建建材[2016]601号），上海市住房和城乡建设管理委员会，2016
作者简介：
折雄雄（1984.10--）；性别：男，籍贯：陕西省清涧县，学历：硕士，毕业于同济大学；现有职称：中级工程师；研究方向：结构设计；
论文作者:折雄雄
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/5/30
标签：核心论文; 框架论文; 混凝土论文; 方案论文; 结构论文; 建筑论文; 现浇论文; 《基层建设》2018年第10期论文;