低層工業化住宅結構體系調研分析

趙雪峰 李 晶 范 悅

(1.沈陽大學建筑學系，遼寧 沈陽 110044； 2.大連理工大學建筑與藝術學院，遼寧 大連 116024)

隨著我國工業化住宅技術的快速、深入發展，國內部分建筑企業和研究機構積極開展了低層住宅建造技術的研發與實踐工作。以預制裝配式和裝配整體式為代表的多種類型低層工業化住宅體系逐漸被研發成功并獲得一定程度的市場認可。

雖然低層工業化住宅結構體系研發工作進展迅速，但整體而言仍然處于較為混亂的初級階段，同發達國家和地區相比還有一定差距。由于工業化住宅是一個復雜的系統工程，低層工業化住宅由目前的起步階段過渡到成熟階段，必然需要分步驟、有次序的進行規劃，因此需要我們及時地對當前低層工業化住宅體系發展情況進行調研，從設計、技術、適用范圍等多個視角認真思考低層工業化住宅體系的現實問題和發展途徑。

1 低層工業化住宅體系調研分析

1.1 現狀調研

我國低層工業化住宅經過多年研發與實踐，積累了相當多的經驗，工業化技術水平有了較大提升。目前，低層住宅結構體系呈現出多種體系并存的局面。每一類型低層工業化住宅結構體系的差異性較大。當前國內主要的五種新型工業化低層住宅結構體系是：整體箱式結構、PCF板式結構、輕鋼結構、CLT木結構、輕型板式結構(見表1)。

1.2 結構體系特征分析

1)整體箱式結構體系。

整體箱式結構體系低層住宅是仿照集裝箱結構的選材與建造方式，以集裝箱鋼材底盤為基礎的體系。其構件模塊化，墻體采用一體化墻體，采用外墻保溫系統，保溫系統顯著，無冷橋，保護墻體；窗戶采用斷橋鋁合金雙層中空玻璃，具有優良的絕熱性能；幕墻采用開發式幕墻，能隨時拉開[1]；屋面采用通風隔熱式屋面系統。在尺寸上，它不再局限于傳統集裝箱的尺寸了，使用者可以根據自己的需求定制其具體尺寸。除此之外，設計師可以通過將幾個集裝箱拼接在一起，靈活組合，從而連接出使用者理想的空間。整體箱式結構體系因為其可移動性強，不對地表產生破壞等優點，可應用在臨時建筑。

表1 低層工業化住宅體系調研

2)PCF板式結構體系。

PCF板式結構體系低層住宅是仿照全預制混凝土剪力墻結構，使用疊合式夾芯樓板建造。該住宅體系是一種低能耗集成房屋體系，其在傳統剪力墻的結構的基礎上對墻體進行了改進，其墻體在制作時將保溫板夾在墻體內部，墻體自重和保溫性能大大加強了。其與傳統剪力墻結構的區別是PCF板式結構體系分別在住宅墻體和屋面上進行改進。墻體采用鍍鋅鋼絲，以合理的結構設置和專有的焊接技術在工廠制成三維空間網架，中間填充阻燃型EPS芯板構成一種新型的夾芯墻板。以夾芯板為主體，在芯板底部配置預應力鋼筋形成半預制預應力混凝土夾芯樓板，運往現場安裝成型后在其面層整體澆筑細石混凝土形成預應力疊合樓板。同時用于屋面就形成預應力疊合屋面板。

3)輕鋼結構。

輕鋼結構體系的低層住宅由于自重較輕，因此基礎采用的是淺基礎。將住宅底邊梁與基礎連接，然后將墻邊梁與底邊梁連接，依次內外墻、桁架和屋架，直到主體輕鋼龍骨完成。在墻體部位采用玻璃棉、歐松板、木龍骨、保溫層、掛網抹灰等完成墻體[2]。整體來說，這種輕鋼龍骨結構體系屬于框架結構，在完成主體框架結構的基礎上進行墻體填充。結構構件是在工廠進行加工，現場只需要進行裝配，在工期方面有了極大的改進。輕鋼結構體系的施工技術較容易掌握，但是前期的結構計算較為復雜。

4)CLT木結構。

CLT木結構體系是我國積極引進意大利ROTHOBLAAS公司的一種木結構低層住宅專用體系。這種建筑體系所選用的木材是將橫紋和豎紋正交排布的規格木材膠合成實木板材，這樣能夠達到最佳強度。木板材的面積和厚度可以定制，但其長度受到受壓機的限制。目前全國已經有4家工廠開始進行此種板材的生產。CLT木結構體系的板材必須通過壓制使其強度增加，但同時其重量也大大增加了，因此在運輸和吊裝方面有較大的難度。采用這種板材作為墻體時，板材之間一般通過鉸接進行連接。

5)輕型板式結構。

“插件家”系統是一種新型的輕型板式結構體系。其最出名的作品便是“小樊的插件家”。該設計作品拿到了倫敦設計博物館比茲利年度最佳設計獎。“插件家”系統的墻體采用預制的“插件板”系統，具有很好的防水性能，可直接用在室外；建造無需其他結構，板材自身就是結構。預制模塊板集結構、防潮、保溫、設備、室內外飾面于一體，整體厚度只有50 mm[3]。除此外，輕型板材能根據設計的需求進行切割，可現場進行調整。“插件家”系統的工業化程度高，輕型板材全部在工廠進行預制，現場只進行裝配，工期大大縮短，并且裝配方式簡單便于掌握；對于現場尺寸要求小，適用于老城區的改造。

2 發展建議

通過對五種新型工業化低層住宅結構體系的調研分析，項目組對于低層住宅結構體系的發展建議如下：1)目前的五種結構體系對于地形局限性考慮不足，將來在對結構體系進行優化的時候應考慮到地域因素，避免受到地域的限制；2)每一種結構體系應該更加突出其技術特點，根據其特點選定優先發展方向，如“插件家”體系更加適合老城區的改造，整體箱式結構體系適合臨時建筑等；3)PCF板式結構體系和輕鋼結構較為適合農村住宅的建設。根據我國農村住宅的政策和建設現狀，這兩種結構體系在用于農村住宅建設時應該多從提升建筑結構的安全性、適應性、耐久性方面進行產品研發；4)隨著低層住宅結構體系日趨工業化，建筑材料應選擇性能穩定易于規范化、模塊化的材料，以便為住宅工業化提供便捷。

3 結語

工業化住宅建造技術是一項復雜的系統工程，本質上是住宅生產方式的變革；低層工業化住宅體系適用范圍特殊，受地域性特征影響較大；低層工業化住宅體系從技術的起步階段到成熟階段需要分步實施、計劃明確，同時應結合國家的宏觀發展政策，充分考慮各地區的社會經濟情況和居民生活需求。