王子佳

(深圳市建筑工務(wù)署工程設(shè)計(jì)管理中心,廣東 深圳 518027)

1 設(shè)計(jì)概況

國(guó)家感染性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心項(xiàng)目位于深圳市龍崗區(qū)布瀾路29號(hào),在深圳市第三人民醫(yī)院與水官高速路之間,南臨李朗圣山公園,西臨應(yīng)急院區(qū)項(xiàng)目,主要用于感染性疾病的臨床醫(yī)學(xué)研究,為鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑。

本工程在疫情防控時(shí)期建設(shè),為確保該項(xiàng)目能快速建成,并用于研發(fā)治療性抗體、疫苗、藥品等工作,將其認(rèn)定為應(yīng)急搶險(xiǎn)建設(shè)工程。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)為1棟鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑,地上5層,無地下室,建筑總高度為37.8m,占地面積為2 800m2,總面積為 12 000m2, 主要包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心、實(shí)驗(yàn)室、生物樣本庫、病毒檢驗(yàn)區(qū)、消毒中心及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心等。項(xiàng)目效果如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目效果Fig.1 Project effect

本項(xiàng)目屬一類高層,地上建筑耐火等級(jí)一級(jí),屋面防水等級(jí)一級(jí),結(jié)構(gòu)形式為鋼框架結(jié)構(gòu),抗震設(shè)防類別為甲類,抗震設(shè)防烈度為7度(0.10g),抗震措施8度,設(shè)計(jì)使用年限為50年,為綠色建筑二星級(jí)建筑。建筑平面功能分布及樓面標(biāo)高如表1所示。

表1 建筑平面功能分布及樓面標(biāo)高Table 1 Building plane function distribution and floor elevation

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)通過合理化功能布局、精細(xì)化設(shè)備設(shè)施設(shè)計(jì)及裝配式技術(shù)應(yīng)用,以建設(shè)設(shè)施完備、安全高效、施工快速、綠色節(jié)能的實(shí)驗(yàn)室建筑為設(shè)計(jì)目標(biāo),確保該項(xiàng)目能快速建成,并用于研發(fā)治療性抗體、疫苗、藥品等工作。

1.2 設(shè)計(jì)原則

1)統(tǒng)一性原則 本工程作為整個(gè)院區(qū)的有機(jī)組成部分,設(shè)計(jì)充分考慮了與醫(yī)院現(xiàn)有建筑形態(tài)、功能的統(tǒng)一,打造符合現(xiàn)代醫(yī)療科研實(shí)驗(yàn)室建筑特征和空間感受的工作環(huán)境。

2)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化原則 充分發(fā)揮裝配式建筑優(yōu)勢(shì),通過結(jié)構(gòu)體系合理化、實(shí)驗(yàn)空間模塊化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件應(yīng)用,達(dá)到縮短工期、節(jié)能減材的目的。

3)分區(qū)布局原則 結(jié)合本項(xiàng)目使用功能,強(qiáng)化分區(qū)布局概念,打造實(shí)驗(yàn)核心區(qū)、動(dòng)力中心區(qū)、研發(fā)展示區(qū)三大功能區(qū)塊。

本工程采用動(dòng)力中心模式進(jìn)行站房設(shè)置。動(dòng)力中心位于建筑東側(cè),包括變配電所、柴油發(fā)電機(jī)房、生活水泵房、消防水泵房、空調(diào)機(jī)房,這些站房性質(zhì)相似,便于管理。同時(shí),通過動(dòng)靜分區(qū)設(shè)計(jì)集中布置動(dòng)力房(見圖2),利于噪聲、振動(dòng)處置,減少對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)域的干擾。

圖2 動(dòng)力中心功能分析Fig.2 Function analysis of power center

建筑平面南側(cè)設(shè)置客梯廳,方便工作人員使用。北側(cè)分設(shè)潔梯、污梯,滿足試驗(yàn)物品的轉(zhuǎn)運(yùn)。工作人員區(qū)域設(shè)有休息交流區(qū)。建筑豎向布置注重實(shí)驗(yàn)室氣流組織,將實(shí)驗(yàn)室放置在建筑上部,便于布置和廢氣排放;業(yè)務(wù)用房設(shè)置在較低樓層,方便使用,同時(shí)減少對(duì)上層實(shí)驗(yàn)室的穿行,便于管理;機(jī)電用房置于底層,方便室外管線銜接。試驗(yàn)核心區(qū)功能分區(qū)如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)核心區(qū)功能分區(qū)Fig.3 Functional zoning of test core area

4)人性化原則 體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念,通過建筑與室內(nèi)空間的設(shè)計(jì)和人性化設(shè)施的布置,創(chuàng)造舒適、溫馨、人性化的研發(fā)工作體驗(yàn)。

5)可持續(xù)性 改造建筑通過高效利用空間,體現(xiàn)集約使用的原則,充分考慮了科學(xué)實(shí)驗(yàn)空間使用的適應(yīng)性、靈活性,考慮與遠(yuǎn)期建筑的有效銜接。

2 項(xiàng)目管理工作機(jī)制

2.1 項(xiàng)目管理模式

為保證裝配式項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工的順利實(shí)施,由建設(shè)單位牽頭組織行業(yè)內(nèi)裝配式經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)等單位。

建設(shè)單位根據(jù)裝配式建筑工程的特點(diǎn),總體協(xié)調(diào)全面工作。在工程建設(shè)的全過程中,建設(shè)單位承擔(dān)裝配式建筑設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、施工等各方間的綜合管理協(xié)調(diào)責(zé)任,建立各單位協(xié)同合作工作機(jī)制,促進(jìn)各方之間的緊密協(xié)作。

為保證項(xiàng)目的順利實(shí)施,組建項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì),通過建立周例會(huì)制度、組建微信工作群等工作機(jī)制,成立協(xié)同平臺(tái)來統(tǒng)籌協(xié)調(diào)參建各方的協(xié)同工作。

2.2 工程總承包(EPC) 模式情況

本工程主體建筑標(biāo)段由設(shè)計(jì)與施工聯(lián)合體單位承接,本次承包內(nèi)容包括項(xiàng)目前期配合工作,勘察、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、交付使用方及其他與項(xiàng)目建設(shè)相關(guān)的所有服務(wù)及配合工作。

1)工程設(shè)計(jì) 包括但不限于方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、BIM模型建立及應(yīng)用、施工配合、竣工圖編制及按國(guó)家有關(guān)規(guī)定和相關(guān)規(guī)范要求應(yīng)由總承包單位完成的工作。

2)工程采購(gòu) 完成本工程所需的所有材料和設(shè)備的采購(gòu)及管理工作。

3)工程施工 土石方工程(含場(chǎng)地平整)、地基與基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)、裝飾工程、電梯工程、電氣及智能化、通風(fēng)空調(diào)工程、給排水工程、消防工程、室外景觀照明、導(dǎo)向標(biāo)識(shí)系統(tǒng)、室外道路及管網(wǎng)、邊坡支護(hù)工程、停車場(chǎng)及交通工程、醫(yī)療專用設(shè)施設(shè)備等。

3 裝配式建筑設(shè)計(jì)

3.1 裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目建筑形體規(guī)整,外部幕墻體系采用鋁單板幕墻與玻璃幕墻。

內(nèi)部功能布局合理規(guī)劃,各層均有可重復(fù)利用模塊,如樓電梯間、衛(wèi)生間、辦公區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)間等。其中,3,4,5層為實(shí)驗(yàn)室等主要的專業(yè)功能集中區(qū)域,設(shè)計(jì)時(shí)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室采用了基本模塊化的平面設(shè)計(jì),同類實(shí)驗(yàn)室平面統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化,為裝配式深化打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室模塊化組件安裝如圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)室模塊化組件安裝Fig.4 Laboratory modular component installation

為實(shí)現(xiàn)裝配式實(shí)施,在與施工、設(shè)備供貨方充分溝通后,利用設(shè)計(jì)施工總承包的承建優(yōu)勢(shì),確定了“建筑設(shè)計(jì)→工程設(shè)計(jì)→標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)→BIM設(shè)計(jì)→構(gòu)建單元模塊分段設(shè)計(jì)→加工生產(chǎn)→預(yù)拼裝→運(yùn)輸→組裝”的裝配式路徑。大量的生產(chǎn)工作在加工工廠完成,現(xiàn)場(chǎng)工作在主體結(jié)構(gòu)施工的同時(shí),標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化生產(chǎn)加工已經(jīng)在同步開始,從而達(dá)到縮短工期、保證施工質(zhì)量的目的。

3.2 主體結(jié)構(gòu)采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)采用鋼框架體系,所有鋼構(gòu)件均為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件,主、次梁全螺栓連接,梁柱栓焊連接,采用鋼結(jié)構(gòu)樓梯。鋼梁高強(qiáng)螺栓如圖5所示,鋼樓梯構(gòu)造如圖6所示。

圖5 鋼梁高強(qiáng)螺栓示意Fig.5 High strength bolts of steel beam

圖6 鋼樓梯構(gòu)造示意Fig.6 Steel stair structure

3.3 圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻

1)電梯井位置采用加氣塊。

2)局部衛(wèi)生間隔墻采用100mm厚蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土內(nèi)隔墻條板(ALC板),以水泥、石灰、石英砂、發(fā)氣材料等為主原料,經(jīng)磨細(xì)、配料、澆筑、切割、高壓。預(yù)制ALC墻板施工前經(jīng)過整層排版,所有預(yù)制墻板運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后不允許大面積切割,將墻體施工階段的材料浪費(fèi)幾乎降為零,有利于節(jié)約社會(huì)資源,保護(hù)環(huán)境。本項(xiàng)目?jī)?nèi)墻、外墻條板尺寸為200mm×600mm(厚×寬),少量?jī)?nèi)墻為100mm(厚)。輕質(zhì)墻板采用機(jī)械錨固方式分別與結(jié)構(gòu)墻、梁、柱相連接,內(nèi)配有鋼筋,保證墻體具有良好的整體性,同時(shí)具有良好的抗震、抗沖擊、抗彎等性能。

3)工藝試驗(yàn)區(qū)采用專用潔凈內(nèi)墻板(見圖7)。潔凈板又稱凈化板,是一種由彩涂板、不銹鋼等材質(zhì)作為面材的復(fù)合板。潔凈板具有獨(dú)特的防塵、防靜電、抗菌等效果。被廣泛應(yīng)用于電子、制藥、食品、生物、航天航空、精密儀器制造及科研等對(duì)室內(nèi)環(huán)境要求苛刻的潔凈工程領(lǐng)域。潔凈板采用專用彩涂鋼板、鋁合金板等材料作為面板,以巖棉、玻鎂板、鋁蜂窩等為芯材復(fù)合而成,產(chǎn)品性能優(yōu)異,適用于各類室內(nèi)環(huán)境要求苛刻的潔凈室工程,是理想的潔凈室圍護(hù)材料。

圖7 潔凈板構(gòu)造示意Fig.7 Structure of clean plate

4)其余內(nèi)隔墻與外圍墻均采用200mm厚蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土內(nèi)隔墻條板。

4 裝配式建筑全裝修

根據(jù)《深圳市裝配式建筑評(píng)分規(guī)則》,全裝修是指建筑功能空間的固定面裝修和設(shè)備設(shè)施安裝全部完成,公共建筑全裝修范圍包括公共區(qū)域和已確定使用功能的室內(nèi)區(qū)域。

5 施工組織方案

根據(jù)深圳市建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)生活區(qū)設(shè)置和管理的要求,為滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,有效利用場(chǎng)地的使用空間,滿足安全生產(chǎn)、文明施工、方便生活和環(huán)境保護(hù)的要求,同時(shí)減小對(duì)周邊道路交通產(chǎn)生的影響,減少材料的二次搬運(yùn)量,所有材料堆放區(qū)按照“就近堆放、及時(shí)周轉(zhuǎn)”的原則,確定施工總平面布置。項(xiàng)目場(chǎng)地分為辦公生活區(qū)、材料堆場(chǎng)區(qū)與施工現(xiàn)場(chǎng)區(qū)3個(gè)管理區(qū)。其中堆場(chǎng)區(qū)內(nèi)詳細(xì)規(guī)劃為樣板展示區(qū)、鋼筋加工區(qū)、鋼結(jié)構(gòu)堆放區(qū)、預(yù)制墻板堆放區(qū)等。

按照不同施工階段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工平面布置,包含施工大門設(shè)置、場(chǎng)內(nèi)臨時(shí)道路組織、施工區(qū)劃分、大型機(jī)械布置、堆場(chǎng)布置及其他設(shè)施布置。車輛出入口分別設(shè)置于南北兩側(cè),通過網(wǎng)格化的劃分形成了場(chǎng)地內(nèi)外環(huán)場(chǎng)道路,保證項(xiàng)目所有材料與構(gòu)件的有序運(yùn)輸。主樓西側(cè)設(shè)置一臺(tái)STC7528型平臂塔式起重機(jī),滿足工程材料進(jìn)出堆場(chǎng)的同時(shí),保證了項(xiàng)目的快速建造。輔樓一側(cè)通過汽車式起重機(jī)合理站位,與主樓進(jìn)行同步施工建設(shè)。

6 信息化管理

6.1 BIM應(yīng)用情況

1)設(shè)計(jì)階段 應(yīng)用BIM進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì),包括各專業(yè)協(xié)同、管線綜合、BIM模型制作、施工圖和預(yù)制構(gòu)件圖信息表達(dá)、預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、鋼筋碰撞、施工工序模擬等,提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2)生產(chǎn)階段 應(yīng)用BIM傳遞設(shè)計(jì)階段的信息,進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件、裝配式模板深化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理,提升預(yù)制構(gòu)件和裝配式模板生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

3)施工階段 應(yīng)用BIM傳遞設(shè)計(jì)、生產(chǎn)階段的信息,進(jìn)行施工全過程管控,實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本、安全、質(zhì)量和場(chǎng)地布置的多維動(dòng)態(tài)集成管理,提升施工質(zhì)量和效率。施工現(xiàn)場(chǎng)BIM模型如圖8所示。

圖8 施工現(xiàn)場(chǎng)BIM模型Fig.8 Construction site BIM model

6.2 信息化管理情況

在施工生產(chǎn)階段嚴(yán)格使用各項(xiàng)管理平臺(tái)。

1)協(xié)同云平臺(tái) 項(xiàng)目的請(qǐng)示、出差、請(qǐng)假、電腦補(bǔ)貼申請(qǐng)等流程,都需從此平臺(tái)申請(qǐng)。該平臺(tái)還集成了業(yè)財(cái)、報(bào)銷、郵件、管理駕駛艙等多個(gè)系統(tǒng),提供一鍵登錄功能。

2)企業(yè)郵箱 企業(yè)郵箱具有企業(yè)隱私管理,對(duì)來往于公司的郵件進(jìn)行高效存儲(chǔ),具有網(wǎng)頁版。

3)業(yè)財(cái)系統(tǒng) 系統(tǒng)包括商務(wù)、庫存資產(chǎn)子系統(tǒng)等系統(tǒng)。項(xiàng)目在商務(wù)、物資操作時(shí)需用到此平臺(tái)。

4)管理駕駛艙 通過此平臺(tái)查看項(xiàng)目重要數(shù)據(jù),包括項(xiàng)目效果圖、進(jìn)度圖、項(xiàng)目基本信息、商務(wù)數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)收款數(shù)據(jù)、 物資生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。

5)斑馬計(jì)劃管理平臺(tái) 通過編制雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行進(jìn)度優(yōu)化與控制,可設(shè)置前鋒線,對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度一目了然。

6)職業(yè)健康安全管理信息系統(tǒng) 系統(tǒng)涵蓋了各層級(jí)安全管理各項(xiàng)功能,項(xiàng)目人員組織參與安全生產(chǎn)工作需用到此平臺(tái)。

7)質(zhì)量云建造系統(tǒng) 平臺(tái)集成了施工質(zhì)量管理系統(tǒng)和系統(tǒng)管理功能。包含后臺(tái)云庫的五大基礎(chǔ)清單、前段操作的三大核心流程、交互效果的三大功能輸出,致力于以信息化手段推進(jìn)大數(shù)據(jù)分析,促進(jìn)科學(xué)質(zhì)量管理。

8)廣聯(lián)云平臺(tái) 項(xiàng)目?jī)?nèi)部的OA 系統(tǒng)主要包括文檔協(xié)同、任務(wù)流程、應(yīng)用流程、成員管理及BIM協(xié)作,是一個(gè)簡(jiǎn)單高效的工程項(xiàng)目多方協(xié)作云平臺(tái)。

9)BIM平臺(tái) 鋼結(jié)構(gòu)全生命周期主要指從鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開始,通過原材料采購(gòu)、工廠加工制作、產(chǎn)品運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝到驗(yàn)收完畢交付使用的全生命歷程。通過對(duì)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、 制作、安裝的集成管理,達(dá)到降本增效的目的。

10)勞務(wù)管理系統(tǒng) 云筑系統(tǒng)為承包企業(yè)提供人員統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目庫、統(tǒng)計(jì)分析等功能,便于承包企業(yè)隨時(shí)隨地把控項(xiàng)目信息。通過云服務(wù)為現(xiàn)場(chǎng)班組長(zhǎng)提供實(shí)名認(rèn)證、班組人員信息、考勤、記賬的功能。為現(xiàn)場(chǎng)工人提供實(shí)名認(rèn)證、個(gè)人信息、考勤、工資發(fā)放、招聘等信息的查詢。

7 建設(shè)工期及全壽命周期成本

采用預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系,材料費(fèi)約為傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的1.8倍,機(jī)械費(fèi)約為傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的3倍,人工費(fèi)較傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)體系節(jié)省約40%。人工、材料、機(jī)械綜合單價(jià)較傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式增加約300元/m2。

根據(jù)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì),預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系與現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)體系運(yùn)用全壽命周期成本評(píng)價(jià)體系計(jì)算初始成本、建設(shè)成本、維護(hù)成本等,具有以下優(yōu)勢(shì)。

1)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)相比建設(shè)工期縮短約50%,大大提高了施工效率,節(jié)約人工成本。工期的縮短,可節(jié)約貸款利息,節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)大型機(jī)械的租賃費(fèi)及現(xiàn)場(chǎng)管理費(fèi)。

2)全壽命周期中,預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系建筑全壽命周期成本比現(xiàn)澆混凝土框架建筑成本降低約30%,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在全壽命周期中具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

因此,裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)體系的全壽命周期成本低于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)體系,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有更好的經(jīng)濟(jì)性與推廣應(yīng)用價(jià)值。

8 結(jié)語

通過采取上述管理和技術(shù)措施,本項(xiàng)目技術(shù)項(xiàng)、技術(shù)總評(píng)分均滿足《深圳市裝配式建筑評(píng)分規(guī)則》的相關(guān)要求,可認(rèn)定為裝配式建筑。

國(guó)家感染性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心項(xiàng)目作為實(shí)驗(yàn)室功能性建筑,通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、全過程BIM技術(shù),把實(shí)驗(yàn)室、辦公室、衛(wèi)生間等劃分為標(biāo)準(zhǔn)模塊,進(jìn)行工廠化生產(chǎn),減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè),對(duì)工廠生產(chǎn)組件編碼,現(xiàn)場(chǎng)組裝裝配,一次成型,實(shí)現(xiàn)裝修一體化,是實(shí)驗(yàn)室建筑裝配式建設(shè)的一個(gè)成功案例。