裝配式住宅的新型結(jié)構(gòu)體系

（河南省建設(shè)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450000）

1 引言

目前我國(guó)正大力推行建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化，中央和各級(jí)政府已發(fā)布文件、制定政策、實(shí)行各種優(yōu)惠措施；各地都提出了具體的發(fā)展目標(biāo)并已進(jìn)行實(shí)施。建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化很重要的方面是實(shí)行裝配式建造方式，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠里生產(chǎn)預(yù)制，在現(xiàn)場(chǎng)裝配施工。

2 裝配式建造方式的特點(diǎn)與技術(shù)關(guān)鍵

裝配式建造方式能夠顯著提高建筑品質(zhì)；能夠提升建造工業(yè)化水平，提高生產(chǎn)效率；施工過程受季節(jié)氣候的影響較小，縮短建造工期；能夠節(jié)約建筑材料，節(jié)省自然資源；能夠減少環(huán)境污染。裝配式建筑包括混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)，而鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)是天然的裝配式。因此，提到裝配式建筑，主要應(yīng)指混凝土結(jié)構(gòu)。

混凝土是一種在常溫條件下從流態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生高強(qiáng)度的獨(dú)特材料，因此就形成了預(yù)制和現(xiàn)澆兩種施工方式。預(yù)制是先在工廠里制作成混凝土構(gòu)件，然后運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配連接，形成裝配式混凝土結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆是在施工現(xiàn)場(chǎng)將混凝土直接澆注入模成型，形成整體混凝土結(jié)構(gòu)。鋼材則不然，在常溫下就是固態(tài)，不可能現(xiàn)澆，必須在工廠里加工成鋼構(gòu)件，然后運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)焊接裝配。但是，混凝土從流態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)化是不可逆的，堅(jiān)固的混凝土不能像鋼材那樣在高溫下可熔化成流態(tài)，預(yù)制混凝土構(gòu)件也不能像鋼構(gòu)件那樣可以通過焊接熔合成一體。就確保混凝土建筑結(jié)構(gòu)的整體性和安全性而言，混凝土在施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑成型才能真正發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這是其他材料無可比擬的。而預(yù)制混凝土構(gòu)件通過技術(shù)措施連接后形成的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，無論在理論上還是實(shí)際上，其整體性肯定不如現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。

將一個(gè)個(gè)單獨(dú)的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接成整體，是裝配式建筑的技術(shù)關(guān)鍵。構(gòu)件之間的連接方式和方法，是裝配式建筑技術(shù)研究的重要方面。

實(shí)行裝配式建造方式與保證結(jié)構(gòu)的整體性，這兩者之間確實(shí)存在著矛盾沖突。因此化解兩者之間的矛盾，求得兩者之間的平衡統(tǒng)一，既積極推廣裝配式建筑，又要保證結(jié)構(gòu)的整體性和安全性，是我們工程技術(shù)人員的責(zé)任和義務(wù)。

3 裝配式住宅的新型結(jié)構(gòu)體系

我公司積極響應(yīng)政府號(hào)召，瞄準(zhǔn)行業(yè)發(fā)展方向，組織技術(shù)攻關(guān)，對(duì)裝配式建筑的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)型式，持續(xù)進(jìn)行多年的技術(shù)研究，研發(fā)出了一種新型的住宅建筑結(jié)構(gòu)體系。

住宅類建筑量大面廣，一般建筑高度不高，造型不復(fù)雜，較適合裝配式建造方式。為此，我們的研發(fā)目標(biāo)定位于中低層住宅建筑和小高層住宅建筑。

新型住宅建筑結(jié)構(gòu)體系的豎向承重構(gòu)件，采用預(yù)制異形空心墻板，墻板平面形狀為“L”形、“T”形、“+”形和“-”形，每個(gè)房間平面通過以上四種墻板圍合形成。墻板空心為方孔，空心率很大，為0.45～0.53，兩側(cè)壁板和肋板厚度均為40mm，這樣有效減輕了墻板自重，既節(jié)省了混凝土材料又降低了地震作用。平面形狀設(shè)計(jì)成異形，增加了結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的穩(wěn)定性，由此形成的結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性是毋庸置疑的。（預(yù)制空心墻板詳見圖1）

圖1 異形空心墻板示意圖

該結(jié)構(gòu)體系的樓板采用混凝土疊合樓板，底板采用60mm厚預(yù)制鋼筋混凝土薄板，上鋪60mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。疊合樓板的做法完全遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集構(gòu)造要求。

該結(jié)構(gòu)體系豎向構(gòu)件的連接，在墻板方孔內(nèi)放置鋼筋籠，澆注混凝土形成鋼筋混凝土暗柱。暗柱鋼筋跨越樓層上下貫通。灌孔位置和數(shù)量依受力需要而定，墻體軸線交點(diǎn)處以及兩塊墻板拼接處，必須灌孔。若房屋層數(shù)較多時(shí)，增加墻體軸線交點(diǎn)處相鄰的孔，也可全部灌孔。若是小高層住宅，可以改變墻板預(yù)制孔洞的尺寸和配筋，以滿足設(shè)計(jì)需要。（豎向構(gòu)件連接方式見圖2）

圖2 墻板灌孔平面示意圖

該結(jié)構(gòu)體系水平構(gòu)件的連接，在預(yù)制墻板的頂端設(shè)有暗槽，暗槽寬度為墻板空心孔孔寬，高度為一般圈梁高度200～300mm，槽內(nèi)水平設(shè)置鋼筋籠，在疊合樓板底板吊裝鋪設(shè)就位后，和后澆層、暗柱同時(shí)澆注混凝土，形成鋼筋混凝土暗梁。（水平構(gòu)件連接方式見圖3）

圖3 樓板與墻板連接示意圖

該結(jié)構(gòu)體系由于采用了鋼筋混凝土暗柱暗梁以及樓層整體后澆疊合層，預(yù)制墻板的兩壁板大部分作用也只是充當(dāng)模板，內(nèi)部的鋼筋混凝土暗柱暗梁自成系統(tǒng)，接近傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)件間的連接牢固、安全可靠。該結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)整體性雖不完全等同于全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，但對(duì)于中低層建筑，其結(jié)構(gòu)的整體性和安全性確能滿足。

該結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件預(yù)制率很高，現(xiàn)澆構(gòu)件很少，建造速度必將大大加快。

該結(jié)構(gòu)體系的現(xiàn)澆部分采用傳統(tǒng)施工方法，不需要采用高新建造技術(shù)，適于推廣普及。由于大量采用機(jī)械化施工，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工人員，降低了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

該結(jié)構(gòu)體系由于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件都是在工廠里制作，構(gòu)件尺寸加工準(zhǔn)確，產(chǎn)品質(zhì)量很高。建造時(shí)不必做建筑粉刷，節(jié)省了不少的粉刷材料。

該結(jié)構(gòu)體系施工時(shí)不需搭設(shè)腳手架，不需要支設(shè)模板，節(jié)約了較多建筑材料，也將較大幅度地降低建造費(fèi)用。

4 研究成果與后續(xù)工作

我公司研發(fā)的裝配式住宅的新型結(jié)構(gòu)體系，已經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)出了各種類型的預(yù)制異形空心墻板，并已經(jīng)在一個(gè)住宅建筑接層中應(yīng)用，經(jīng)歷了構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝、裝配各個(gè)環(huán)節(jié)的檢驗(yàn)（如圖4、圖5）。我們下一步的工作，要對(duì)實(shí)際研發(fā)過程出現(xiàn)的問題做更為深入的理論研究和計(jì)算分析；我們準(zhǔn)備委托專業(yè)研究機(jī)構(gòu)和高等院校做振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，以實(shí)際檢驗(yàn)該結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)性能。

圖4

圖5