裝配式住宅的新型結構體系

（河南省建設工程設計有限責任公司，河南 鄭州 450000）

1 引言

目前我國正大力推行建筑產業工業化，中央和各級政府已發布文件、制定政策、實行各種優惠措施；各地都提出了具體的發展目標并已進行實施。建筑產業工業化很重要的方面是實行裝配式建造方式，建筑結構構件在工廠里生產預制，在現場裝配施工。

2 裝配式建造方式的特點與技術關鍵

裝配式建造方式能夠顯著提高建筑品質；能夠提升建造工業化水平，提高生產效率；施工過程受季節氣候的影響較小，縮短建造工期；能夠節約建筑材料，節省自然資源；能夠減少環境污染。裝配式建筑包括混凝土結構、鋼結構和木結構，而鋼結構和木結構是天然的裝配式。因此，提到裝配式建筑，主要應指混凝土結構。

混凝土是一種在常溫條件下從流態向固態轉化并產生高強度的獨特材料，因此就形成了預制和現澆兩種施工方式。預制是先在工廠里制作成混凝土構件，然后運送到施工現場進行裝配連接，形成裝配式混凝土結構；現澆是在施工現場將混凝土直接澆注入模成型，形成整體混凝土結構。鋼材則不然，在常溫下就是固態，不可能現澆，必須在工廠里加工成鋼構件，然后運送到施工現場焊接裝配。但是，混凝土從流態向固態的轉化是不可逆的，堅固的混凝土不能像鋼材那樣在高溫下可熔化成流態，預制混凝土構件也不能像鋼構件那樣可以通過焊接熔合成一體。就確保混凝土建筑結構的整體性和安全性而言，混凝土在施工現場澆筑成型才能真正發揮其獨特優勢，這是其他材料無可比擬的。而預制混凝土構件通過技術措施連接后形成的裝配式混凝土結構，無論在理論上還是實際上，其整體性肯定不如現澆混凝土結構。

將一個個單獨的建筑結構構件連接成整體，是裝配式建筑的技術關鍵。構件之間的連接方式和方法，是裝配式建筑技術研究的重要方面。

實行裝配式建造方式與保證結構的整體性，這兩者之間確實存在著矛盾沖突。因此化解兩者之間的矛盾，求得兩者之間的平衡統一，既積極推廣裝配式建筑，又要保證結構的整體性和安全性，是我們工程技術人員的責任和義務。

3 裝配式住宅的新型結構體系

我公司積極響應政府號召，瞄準行業發展方向，組織技術攻關，對裝配式建筑的結構體系和結構型式，持續進行多年的技術研究，研發出了一種新型的住宅建筑結構體系。

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

新型住宅建筑結構體系的豎向承重構件，采用預制異形空心墻板，墻板平面形狀為“L”形、“T”形、“+”形和“-”形，每個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0.45～0.53，兩側壁板和肋板厚度均為40mm，這樣有效減輕了墻板自重，既節省了混凝土材料又降低了地震作用。平面形狀設計成異形，增加了結構構件自身的穩定性，由此形成的結構物的整體穩定性是毋庸置疑的。（預制空心墻板詳見圖1）

圖1 異形空心墻板示意圖

該結構體系的樓板采用混凝土疊合樓板，底板采用60mm厚預制鋼筋混凝土薄板，上鋪60mm厚現澆鋼筋混凝土板。疊合樓板的做法完全遵循國家標準圖集構造要求。

該結構體系豎向構件的連接，在墻板方孔內放置鋼筋籠，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。灌孔位置和數量依受力需要而定，墻體軸線交點處以及兩塊墻板拼接處，必須灌孔。若房屋層數較多時，增加墻體軸線交點處相鄰的孔，也可全部灌孔。若是小高層住宅，可以改變墻板預制孔洞的尺寸和配筋，以滿足設計需要。（豎向構件連接方式見圖2）

圖2 墻板灌孔平面示意圖

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

圖3 樓板與墻板連接示意圖

該結構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，預制墻板的兩壁板大部分作用也只是充當模板，內部的鋼筋混凝土暗柱暗梁自成系統，接近傳統的結構體系，構件間的連接牢固、安全可靠。該結構體系結構整體性雖不完全等同于全現澆結構，但對于中低層建筑，其結構的整體性和安全性確能滿足。

該結構體系構件預制率很高，現澆構件很少，建造速度必將大大加快。

該結構體系的現澆部分采用傳統施工方法，不需要采用高新建造技術，適于推廣普及。由于大量采用機械化施工，減少了現場施工人員，降低了施工人員的勞動強度。

該結構體系由于建筑結構構件都是在工廠里制作，構件尺寸加工準確，產品質量很高。建造時不必做建筑粉刷，節省了不少的粉刷材料。

該結構體系施工時不需搭設腳手架，不需要支設模板，節約了較多建筑材料，也將較大幅度地降低建造費用。

4 研究成果與后續工作

我公司研發的裝配式住宅的新型結構體系，已經實際生產出了各種類型的預制異形空心墻板，并已經在一個住宅建筑接層中應用，經歷了構件生產、運輸、吊裝、裝配各個環節的檢驗（如圖4、圖5）。我們下一步的工作，要對實際研發過程出現的問題做更為深入的理論研究和計算分析；我們準備委托專業研究機構和高等院校做振動臺試驗，以實際檢驗該結構體系的結構性能。

圖4

圖5