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“工业上楼”——全装配多高层钢结构厂房设计
一个好的设计,是唯美的,是创新的,是好用、实用的,也是极简的,剔除不必要的东西,对细枝末节都要深思熟虑,节省成本,简化施工方式,节约时间,合理布局,绿色、低碳,可经得起时间的考验。
在近期的项目设计当中,我们发现随着工业用地紧张,越来越多的业主,不断创新产业空间的利用模式,不断提高开发强度;厂房空间不断纵向发展,厂房建设规划实现从大型低密度厂房到多层厂房发展。在长三角、珠三角成功运营的“工业上楼”项目,在二三线城市也逐年增多。
2019年,自然资源部发布了《产业用地实施操作指引》,其中第十三条明确指出“鼓励开发区、产业集聚规划建设多层工业厂房,供中小企业进行生产、研发、设计、经营多功能复合利用”。
2022年11月,深圳举行了“20+8”厂房空间建设签约仪式,在接下来的5年里深圳将每年建设不少于2000万平方米的“工业上楼”产业空间。
2023年9月,东莞提出将在5年内打造5000万平方米高品质低成本产业空间,满足优质企业发展需求。
如何理解工业上楼,又如何操作工业上楼,将成为未来中国城市发展的重要方向。
国内“工业上楼”产品的主要思路:
第一,增加建筑层高及荷载,满足轻型工业的基本生产要求;
第二,分层设置,满足企业不同需求。首层层高较高及承重较重,能够满足一些重型设备的需求;2-4层其次;4层以上的标准层控制在层高4.5米以及800kg/m2的承重;
第三,通过吊装平台、卸货平台、中转平台、物流中转仓库实现“上楼功能”;
第四,在工业大楼以外,在厂区内配置研发办公、生活配套等设施,实现复合功能。
结合“工业上楼”具体项目,我院有针对性的做出《“工业上楼”项目设计技术统一措施》,用于“工业上楼”项目设计应用,内容涵盖规划、建筑、结构、水、暖、电专业,较多时候采用全装配钢结构设计方案是满足“工业上楼”要求的优选方案。
主要设计目标为:因地制宜,通过合理的规划设计、结构布置、设备选型等,结合建设方具体使用需求,设计过程中贯穿装配化、工业化设计思路,并运用智能化辅助设计,在满足建设方的建筑立面效果、使用功能、使用空间的同时为建设方节约建造成本、节省建造工期,实现绿色、低碳、可回收的多级目标。
以一个实际项目为例,简要描述“工业上楼”设计。
//工程案例分析
2023年6月,贝格院受业主邀请,参与业主在开发区新建多层厂房项目。本项目总建筑面积约25000m2,占地面积11203.43m2,总长184m,宽度60m,主体平面为两层,东西端头局部为四层,主要使用功能为轴承加工组装。
业主最初考虑的设计方案为多层砼框架厂房,如下图所示,首层主要柱距为8m,跨度为12m×5,首层层高8m;二层抽掉两排柱,中间主体采用轻钢屋面,跨度为24m+12m+24m,原方案预估平米造价费用约1700~1800元/m2。业主对砼结构项目建设经验较为丰富,但本项目层高较高,业主对采用砼结构的高支模费用始终存疑;与我院探讨该项目时,业主并未对我方表达对高支模费用的顾虑,但我院技术团队在分析此项目首先点出就是高支模费用的问题,建议业主采用免支撑全装配多层钢结构厂房设计方案。
一层平面(原方案)
二层平面(原方案)
切中要害,方有显效。但实际工程不能停留在纸面,还是要以事实为依据,随后我们带领业主参观了我们设计的多个全装配多层钢结构厂房项目,包括道恩新材料项目、新浩阳轴承项目等,如下图所示。
经过参观并充分沟通后,打消了业主的顾虑,确定由我院进行钢结构方案设计。方案如下图所示,在整体设计上,充分利用现有用地,并满足城市规划要求,合理布局;内外交通简洁、畅通,功能分区完整配套,以白色、灰色为主色调,与周围自然环境既体现个性又整体协调,力求展现城市建设的现代化面貌,为城市建设增彩添色。
我们对柱网进行了优化,首层主要柱距为8.4m,跨度为15m×4,首层层高8m;二层抽掉两排柱,跨度为30m+30m,东西两端跨为四层钢框架。
一层平面(最终方案)
二层平面(最终方案)
平面布置上,一层跨度15m,灵活性更强,设备摆放排布方便,二层30m跨度,大空间,使用方便,二层荷载根据使用需求按照1.2t/m2,使得二层空间在完全满足使用功能需求的同时可无限变换使用场景,竖向交通运输设置卸料平台和大载重电梯,实现灵活多变的使用空间。
建筑设计方面,内外墙体均采用装配化轻质墙体,屋面采用轻质做法,在满足防火要求和保温的同时,最大限度的降低结构荷载并降低材料成本;在结构设计方面,采用全装配的多层钢结构厂房设计思路,三维模型如下图,利用智能化辅助设计,充分发挥钢结构的优势,采用我院多项专利技术,实现楼板装配化、梁柱装配化,节点设计标准化;水、暖、电设计方面,采用管线分离,综合布线的方式,较好的降低设备管线成本。
本项目工期较紧,我院在短时间内完成了规划方案设计和施工图设计,最终造价情况如下表所示。
本项目最终平米造价指标为1340元/m2,较砼框架方案每平米节省400~500元,总计节省约1000万,现场作业量大大减少,现场基础工程施工的同时工厂钢结构构件同步进行加工,施工速度提升20%,为业主节省了大量经济成本和时间成本,获得了业主的称赞,再一次说明向设计要效益的重要性。