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由深总院策划组织的设计不止建筑考察第二站“梅丽小学腾挪学校”参观活动于2019年7月13日下午成功举办。梅丽小学腾挪校园采用的轻型钢结构装配式建筑体系,由深总院与香港中文大学朱竞翔教授团队、香港元远建筑科技发展有限公司联合设计。
△ 梅丽小学腾挪学校参观活动(摄影:黄玉章)
△ 梅丽小学腾挪学校参观活动(摄影:黄玉章)
项目背景
随着深圳城市的发展,中小学适龄人口激增,现有校园建筑严重不足。而在原校址上拆改扩建的“一边教学一边施工”的局面,严重干扰教学秩序、且存在安全隐患。
为破解这一难题,福田区政府创造性提出了“异地腾挪”的模式,即在待扩建学校附近寻找城市零星闲置用地,通过租赁或行政调控获得2-4年的土地临时使用权。在其上,以装配式建筑体系快速建设过渡性校舍,全体师生在老校园改扩建期间全部迁至过渡校园。待老校园扩建完成师后,拆除过渡性校舍返还土地使用权。
首批建成并相继投入使用3所腾挪学校分别是新沙小学、石厦小学和梅丽小学。其中,梅丽小学腾挪校舍使用了环保优质、可拆卸回收的轻型建筑产品,利用原学校周边的零星土地资源,提供了高品质的过渡期校舍,成为颇受关注的典范项目。该项目也是国内首次在一线城市中心城区以轻型钢结构装配式建筑体系建造的公共建筑。
梅丽小学腾挪校园采用的轻型钢结构装配式建筑体系,是由深总院与香港中文大学朱竞翔教授团队、香港元远建筑科技发展有限公司联合设计。其中,深总院主要负责施工图设计。
梅丽小学腾挪学校
建设地点:深圳市福田区梅康路
建筑设计:深圳市建筑设计研究总院有限公司
联合设计:香港元远建筑科技发展有限公司、香港中文大学朱竞翔教授团队
项目负责人:廉大鹏
设计团队:
方案:朱竞翔、刘鑫程、何英杰、韩国日;
建筑:廉大鹏、吴长华、赵百星、王鹏林;
结构:张建军、候学凡、周慕来、郭丁铭;
电气:黄跃、黄海滨;给排水:李扬、吕均鹏;
暖通:刘贺兵、孙杨;结构复核:林海、田硕;
总建筑面积:5275㎡
设计时间:2018.04
建成时间:2018.11
△ 梅丽小学腾挪学校(图片项目组提供)
梅丽小学腾挪校园的建设背景是短时间内临时征用闲置用地,整体腾挪安排要求四个月内主体完工,建设的周期需压缩到极限。为保证迅速建造,设计需在模块化、标准化,以及适应快速施工的结构体系创新、信息化管控等方面进行努力。
△ 梅丽小学腾挪学校(图片项目组提供)
模块化与标准化
梅丽小学腾挪校舍共有两层,将近6000平方米,但是只采用了一种结构单元。其优势在于可以通过隔墙与设备体系的灵活布置实现各种功能,整个学校里的办公室、电脑室、特殊功能教室,还有卫生间等不同功能单元的搭建都能通过不同的隔墙满足使用的需求。
建筑由标准模块化单元空间组合而成,可以根据使用要求灵活地分隔空间。利用插入不同位置的轻质隔板墙和家具布置,模块化单元空间既可以是教室,也可以是办公,还可以是卫生间等各种使用空间。轻质隔板墙体也是采用模块化设计,整合了装修面层、保温隔声、防水、防火层和结构层的预制大型复合板式构件,均以标准构件形式在现场直接进行拼装组合,灵活分割空间。
△ 模块化与标准化生产(图片项目组提供)
“层摞层”的全栓接建造
建造方式上,借鉴传统木构的“层摞层”的建造方式,即先每层楼面铺设完成、形成施工平台,再搭建本层的柱、梁、墙板、屋盖(即上层楼面),如此反复层层向上搭建。这种方式适宜轻型构件,无需大型机械和脚手架等辅助设施,并且基本不受天气影响,建设期间非常安静、可夜间施工,大大的缩短了建设周期。
“搭积木”的全栓接方式,对结构节点受力分析及构造设计提出高要求,以外立面梁柱栓接的主要节点为例:沿建筑纵向布置的两道梁连续穿过节点,横向梁在两道纵向梁之间, 纵向梁增加同等规格加劲板,纵向梁与横向梁通过L型连接件用螺栓相连接, 形成稳定的平面框架;节点区柱上下并不贯通,通过L型连接件用螺栓与横向梁相连接。因此,节点才可以拆卸成各种零星小零件,组装方便,实现了“搭积木”式施工。
△ “搭积木”式施工(图片项目组提供)
BIM信息化全程控制
梅丽小学校舍腾挪项目能够顺利快速的推进,还在于利用archicad这一BIM信息化工具进行全程管控。在设计中即综合考虑与制造、建造的关系,集成了关键加工和施工技术,保证了项目能在建设周期短、工程预算紧的情况下顺利完成。
设计全过程采用BIM正向设计,以建筑信息模型统筹管理整体设计进度,信息在多专业多工种内的精确传递。集成所有构件材料几何非几何信息的三维模型也帮助设计团队实时从成本控制角度调整各种构造做法。
安全保障
作为轻型钢结构建筑体系的学校建筑,消防安全、结构安全、环境安全是设计考虑的重点。
消防安全方面的设计主要通过空间设计、消防设施、材料选择等几方面保障。首先,庭院式建筑布局简单明了,便于小学生建立方位感和空间辨识度,建筑立面通透、走廊宽敞,二楼设五部疏散楼梯直通地面,最大化便于小学生的快速疏散。其次,在外围市政道路两面环通、一面可达的前提下,结合操场布置,抬高二层各栋之间的连廊高度,使消防车紧急情况下可以进入内院。另外,由于建筑与东侧临时建筑较近,为避免消防隐患,东侧山墙采用防火墙处理。
在结构安全上,作为少有的轻型钢结构建筑体系实践,社会对这种结构形式的认知度低,在建设过程中很多家长和老师担心建筑的安全性。梅丽小学腾挪校园建筑采用一种创新的梁柱框架与剪力框格混合受力的结构系统。以密集小构件立体交织组织构成更高效、更清晰的受力模式,提高建筑结构强度,保障建筑安全的同时大大降低建筑自身重量。
最让人关注的是环境安全。作为建成后立即投入使用的校园建筑,家长、老师非常担心装修污染及室内空气质量问题。设计采用集成设计的思维,结合装配式预制化的特点,一体化解决结构与内外饰面面,杜绝现场涂刷等施工工艺,材料成品提前采购。例如,隔板墙整合了装修、保温、隔音、防火、防水等功能的预制复合板构件,一次性安装到位,避免室内外二次装修污染问题;同时,在经费十分紧张的前提下,对容易因劣质而危害健康的材料品类,如玻璃胶、操场地板漆等,以高成本购买健康型产品。在建设过程及投入使用后,经多方所作的空气质量检测,在各个区域的采样数据均符合《室内空气质量标准》GB/T18883-2002的标准限值。
△ 孩子们在操场快乐玩耍(图片项目组提供)
△ 梅丽小学腾挪学校教室(图片项目组提供)
作为轻型钢结构装配式建筑体系在城市校园建筑上的探索,通过梅丽小学腾挪学校实践可以发现,轻钢结构建筑体系是可以满足高品质的公共建筑使用需求的,并可以改变人们对其临时性、低端化的传统认知。放长远来看,随着中国城市的不断发展,城市以更快的节奏变化,建筑很可能变得“短命”而不再“永恒”,大量普通功能性建筑顺应需求速生速灭;或者是具有“生命力”,能够动态完善与发展。轻型钢结构建筑体系也许会凭借其轻便灵活性、快速搭建、可循环利用、节能环保等鲜明特色,在建筑工业化的大潮推动下,更多出现在我们的城市中。
编辑 / 钟玉蓉
供稿 / 吴长华、魏雅珺