文/东莞市建筑科学研究所 张彤炜 周书东

东莞市莞城建筑工程有限公司 阳凤萍

东莞市建筑科学研究所 麦镇东

东莞市莞城建筑工程有限公司 谢璋辉

1 工程概况

东莞市民服务中心为原东莞国际会展中心改造项目，原会展中心为地上2层，单体建筑面积4.1万m2的钢结构展馆。此次改造将原会展功能调整为办公功能，包括政务办事大厅、办公、配套服务用房等，是广东省进驻部门最全、进驻事项最多和综合窗口集成最高的办事大厅，如图1所示。

东莞市民服务中心项目是集大跨度钢结构建筑改造、扩建与功能提升于一体的综合性大型工程建设项目。一方面，工程建设体量大、施工工期紧，一期改造工期目标为150d，建设周期短；另一方面，技术要求高、施工难度大，本工程为在既有钢结构内部新增建筑，有限空间内部施工作业困难，吊装、物料运输、施工操作等具有一定难度，缺乏可借鉴的成熟施工经验。因此，以前期设计策划为重点，分析解决该项目系统性、多维性和复杂性问题，具有指导工程实践的重要意义。

图1 东莞市民服务中心外观

2 装配式技术应用

考虑上述情况与特点，本项目采用装配式钢框架结构体系。钢结构建筑具有轻质高强、建设速度快、施工精度高、建造过程节能节水节地、对城市环境影响小、综合造价低等优点[1-3]，适用于本项目由于有限空间而无法收纳大量建筑材料、难以储运模板与搭设脚手架、粉尘污染控制困难等工程特征，对项目所处的城市核心区周边环境和秩序影响小，建造周期短，满足改建后空间高大宽敞的实用效果。

本项目改造建筑面积达7.5万m2，依据装配率评价标准其装配率为82%，可认定为AA级装配式建筑。所应用装配式技术体系中，主体构件包括2种规格预制型钢柱、共304根，7种规格预制型钢梁、共2225根，3种预制钢构楼梯和压型楼承板，主体构件部品规格应用比例和标准化程度高，连接方式主要以螺栓连接和焊接为主。除主体采用钢结构，其围护体系使用铝单板幕墙和支框玻璃幕墙，内隔墙采用ALC墙板和防火玻璃隔墙实现围护墙非砌筑；设备管线架设于集成吊顶和装配式成品墙（装饰板）空腔实现管线分离；建筑功能空间内装和设备设施安装全部完成，满足建筑使用功能和性能的基本要求并实现全装修。

3 装配化设计技术分析

3.1 空间布局与平面布置

东莞市民服务中心的建筑内部规划布局如下，在原有结构内部增加4栋4层单体建筑，各层均设模块化标准单元，通过“回”字形连廊将分隔的4个独立单体建筑相互连接，形成围合的中庭式空间，如图2所示，建筑顶部设置高大网架顶盖，改造后建筑属于大空间单层场馆和多层建筑的组合形式。

图2 东莞市民服务中心内部布局

1）主体结构空间布置标准化 市民服务中心受既有结构影响，其平面布置限制较多，因此内部新增建筑采用规则简单的形状，建筑设计选用大开间、大进深的平面布置（见图3）。结构布置着眼于满足建筑使用功能，考虑标准化程度、装配施工易建性、工程造价等方面因素，结合规则方正的平面布置特点，本项目主体构件采用统一的布置方案：竖向构件上下连续，水平构件对齐连续，并成阵列布置（见图4），其平面位置和尺寸满足结构受力及构件预制的设计要求，有利于实现设计标准化和施工模式化。

图3 市民服务中心空间布局

2）功能用房平面按需布置 市民服务中心由标准模块化单元空间组合而成，功能用房平面分隔通过安装轻质隔板墙，实现模块化不同功能单元使用空间的灵活分隔，满足市民服务中心民政、公安、建设等政务服务特殊需要。轻质隔板墙体采用模块化设计，整合装修面层、保温、隔声、防水、防火层和结构层的大型预制板式构件，以标准板件在现场直接组合拼装。

3）设备管线与布局空间一体化策划 在设备与管线系统布置时兼顾总体设计，并与周围房间布置保持相同距离，楼梯、卫生间处于相同位置，使管网密集区主要集中于每个区域的一侧，如图5所示，设备检修时基本不影响区域功能大厅的使用，而且有利于管线综合与内隔墙体系实现一体化设计与施工。

3.2 标准化设计

装配式建筑标准化设计是以实现模数协调为目标，实现尺寸协调与安装位置的方法[4]。标准化设计对装配式建筑尤为重要，是部品制造实现工业化、机械化、自动化和智能化的前提，是正确和精确装配的技术保障，也是降低成本的重要手段[5]。以下介绍本项目主体结构构件规格与节点、内隔墙部品、装修和设备管线集成一体化设计。

3.2.1 主体结构标准化设计

1）构件 本项目主体钢结构构件共有304根型钢柱和2225根型钢梁，柱截面为2种类型，梁截面类型中的2种截面构件使用占比达95%。对构件进行标准化设计，可最大化减少构件规格种类和数量，提高装配安装的易建性。通过合理深化拆分设计，钢构件规格种类少，在制作环节便于规模生产，并有利于生产质量控制和效率提升，在安装环节提高安装工人对构件的辨识度和减轻构件重量。本工程优化后构件最大重量为3.2t，仅需常用汽车式起重机即可解决吊装问题。

2）节点 主体结构构件间的连接采用基于焊接和螺栓的干式连接方式，操作方便，构件连接方式共19种，但典型连接方式应用占比超过90%。其中，钢梁与钢柱均为腹板高强螺栓连接和翼板焊接的栓焊混合连接，钢梁间采用高强螺栓连接，如图6所示，楼承板通过栓钉与钢梁上表面熔焊连接。

3.2.2 内隔墙装配化设计

本项目所采用的内隔墙类型主要为ALC墙板，其中100mm厚ALC墙板用于分室墙，200mm厚ALC墙板用于分区墙（见图7）。与传统砌块相比，预制内隔墙板质量更轻、施工效率更高，建筑自重减轻，基础承载力变小，可有效降低建筑造价；同时其具有强度较高、隔热、防水等良好性能。

图4 市民服务中心主体结构布置

图5 市民服务中心首层机电综合管线BIM模型

图6 连接节点构造

图8 ALC内隔墙排板（整墙）

本项目所设隔墙净高多为5.5m，而ALC墙板标准长度规格为2.8m，利用ALC隔墙板可切割性，采用垂直方向补板拼接处理，实现整墙铺设，拼接安装为干式作业和装配式施工（见图8）。本项目ALC墙板规格尺寸、设计排板、安装顺序等与建筑、结构、装饰和水电暖专业协同进行，从细部上综合考虑门窗洞口数量和尺寸，各种预埋件数量、规格和位置，以及管线安装特别是线管集中之处对墙面的刨凿影响。

3.2.3 装修与设备管线一体化设计

市民服务中心装修一体化设计所涉及设备管线类型较多，涵盖设备管线与内装、围护结构和竖向主体结构间的系统集成，在设计阶段就需要统筹暖通、给排水、机电、通风等管线空间排布走向及相应接口开放性设计。装修和管线一体化设计策略主要考虑前置和集成设计[6]：①将区域用房的功能性需求于设计阶段前置，基于不同行政单位的个性功能化需求，寻求适应不同政务办事需求的空间布局；②在设计前期利用BIM技术进行装修与设备管线集成化设计，形成装配性强、适用性好的集成化部品。

3.3 集成设计特点

基于装修与管线一体化设计策略，梳理本项目装修和设备管线集成关系，如图9所示，从需求、设备布置等影响因素前置，到内装、围护结构和竖向主体结构的设计，介绍市民服务中心吊顶、墙柱饰面与管线综合间的集成设计特点。

图9 装修和设备管线集成关系

3.3.1 与吊顶系统的一体化设计

1）消防排烟系统 消防排烟系统采用横向机械排烟，排至布置于吊顶空间的竖向公共排烟道，在进行消防排烟系统设计时，需考虑排烟及火灾探测设备选型、烟道截面尺寸、安装方式和排烟口间距等与吊顶空间的关系。

2）新风暖通系统 暖通与新风系统采用吊顶式空气处理机组、转轮式热回收机组、风机盘管加新风体系，相关机组及管道暗装在吊顶内。在机组设计选型时，需考虑吊顶内部相关管道走向布置方案、管道交错位置净高要求和吊顶与管线敷设施工可操作性。

3）照明系统 照明系统主要为悬挂式的正常照明和应急照明灯具，供电系统采用树干式供电模式；照明灯具平嵌融合于木格栅吊顶，照明存在照明样式多、不规则排布的情况，且局部位置照明灯具密度高及管线复杂拥挤。设计过程中，从简化吊顶排布方式和优化照明设计两方面着手，考虑吊顶金属骨架和吊杆的布置，优化吊顶内部桥架设置，简化敷设与接线安装过程的复杂程度（见图10）。

3.3.2 与墙面的一体化设计

图10 典型位置管线综合

1）装饰面与墙面一体化 在进行墙饰面排板布局时，需与设备专业共同协调功能部品的组织方式、用电部品安放位置及开关插座的布设位置，使墙面部品的生产实现精准化接口、穿孔和开洞，使空间布局与结构部品达到精准匹配。在确定部品安装位置后，对于需安装在墙面上的较重设施如灭火箱、用电设备等，需根据设施重量进行安全验算，必要时对安装位置进行加强处理和洞口预留。

2）设备管线与墙面一体化 内隔墙系统体系采用轻钢龙骨墙饰面，将线管布置于墙面与饰面间的龙骨空腔层内，对饰面板进行集成设计时，要明确设备设施水平与标高定位信息所需的安装空间厚度、各种水电管线的敷设走向、管线的预埋和设备接口预留信息、开关插座等终端设备的具体位置。

3.3.3 与柱面的一体化设计

柱的装配式内装体系采用架空饰面，如图11所示，与墙面集成设计类似，将管线布置于柱饰面板的空腔层内，综合考虑开关线盒安装所需空间厚度、各种龙骨规格型号及涂装板的模数选择、排板方案、开关插座等末端设备的具体位置。

图11 电气管线与柱面构造

4 结语

我国正逐步推进行政服务部门集中办公，该举措将对政务性公共建筑提出更高要求；对于政务性公共建筑而言，空间的高大宽敞、布局的特殊要求和设备管线的集成化，恰是其共性。而东莞市民服务中心改造项目采用装配式钢结构体系，其平面布置和主体结构采用标准化设计，隔墙系统与设备管线一体化集成，不仅解决了该项目既有建筑改扩建的特殊性难点，而且为政务性公共建筑采用装配式钢结构体系提供设计思路与实践经验。