产业化住宅结构体系与设计对策探究

周　同

(中科建(北京)建筑设计有限公司，北京　100000)



产业化住宅结构体系与设计对策探究

周同

(中科建(北京)建筑设计有限公司，北京100000)

结合住宅产业化的概念，介绍了产业化住宅的结构体系，从住宅设计标准化、卫生间与厨房设计、BIM技术及物联网应用等方面，提出了住宅产业化的结构设计对策。

住宅产业化，结构体系，钢结构，BIM技术

节能减排是我国实现社会经济可持续发展的重要环节。据资料统计，当前我国社会总能耗中，建筑能耗占比超过30%。建筑产业升级、节能减排是国家高度重视的重大策略。发展住宅产业化、推广应用产业化结构体系是实现建筑节能的有效途径之一。国务院近期发布了《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出：“力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%，积极稳妥推广钢结构建筑。”国家级层面《意见》的提出将会加速住宅产业化的进程。

1　住宅产业化

住宅产业化就是以住宅市场需求为导向，以建材、轻工等行业为依托，以科技为手段，以现场装配为基础，采用工业化方式生产各种住宅，将住宅生产全过程的设计、部品生产、施工建造、销售和售后服务等诸环节连接为一个完整的产业系统，从而实现住宅产供销一体化的生产经营组织形式。

与传统的住宅投资、开发、设计、施工、售后服务分离的生产经营方式相比，住宅产业化以住宅这种最终产品为目标，采用工业化生产和一体化经营的方式，使各生产要素完美地组合起来，减少中间环节，优化资源配置。通过工厂化生产提高构配件的质量和生产能力，降低劳动强度，提高劳动生产率。

2　产业化住宅的结构体系

2.1装配整体式混凝土结构

装配整体式混凝土结构是预制混凝土构件通过连接部位的后浇混凝土、浆锚或叠合方式，组装成具有可靠传力和承载要求的结构。按照结构体系的不同，装配整体式混凝土结构主要包括装配整体式框架结构体系、装配整体式剪力墙结构体系、预制混凝土夹心保温外墙体系。

2.1.1装配整体式框架结构体系

1)现浇柱叠合梁框架。现浇柱叠合梁框架的框架梁采用叠合式构造，框架柱采用现浇混凝土构造。叠合梁上部与楼板、框架柱相交区域为现浇混凝土连接。

2)预制柱叠合梁框架。预制柱叠合梁框架是在现浇柱叠合梁框架基础上发展来的预制率较高的装配式整体框架结构体系，框架梁、柱均在工厂预制加工，在现场通过节点核心区和楼盖叠合层的混凝土形成整体结构。预制柱之间采用注锚式连接。

3)预制型钢混凝土框架。预制型钢混凝土框架兼有钢框架和预制混凝土框架的性能与特点。连接简便、施工效率高、抗震性能好，抗火性能和耐久性好，隔热隔声效果好。该体系通过钢构件螺栓连接可实现快速安装就位，无需支撑，大幅度减少了施工材料的损耗，加快工期。由于型钢混凝土框架构件承载力高，特别适合大开间的住宅结构。

2.1.2装配整体式剪力墙体系

我国住宅户型大多是户内墙面平齐，很少凸出结构构件，因此我国住宅以剪力墙结构体系居多。在住宅产业化实施过程中，使用相对较多的也是装配整体式剪力墙体系。

1)钢套筒和预留孔道浆锚连接预制混凝土剪力墙(内墙、外墙)。本体系是我国装配整体式混凝土住宅的主要结构体系，预制混凝土剪力墙的竖向钢筋采用钢套筒连接和预留孔道浆锚连接两种形式。预制墙体在剪力墙核心区域预留插筋，墙体水平钢筋在核心区采用现浇混凝土浇筑连接。墙体竖向钢筋采用套筒或预留孔洞灌浆方式连接。楼盖多采用叠合楼板形式。本体系是行业标准中的推荐体系，有关分析及设计构造均得到了分析和试验验证。目前很多房地产开发企业及地方政府的项目大量采用。

2)预制混凝土夹心保温外墙体系。此结构体系的内墙部分为预制或现浇混凝土剪力墙体系。外墙为不参与整体结构分析的自承重墙体，俗称内浇外挂体系。适用于地震烈度相对较低，外墙可不贡献结构刚度的结构设计中。预制混凝土夹心保温外墙体系要求内、外混凝土墙体与中间保温层协同受力。构件中连接件的选材是关键技术，目前多采用FRP连接件。

2.2钢结构住宅

目前国内钢结构住宅体系相对于预制混凝土结构体系而言较少，在一些城市和地区有一些试点项目有所尝试。近日在《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出：“积极稳妥推广钢结构建筑。”钢结构住宅迎来发展的新机遇。就钢结构住宅的体系而言，有以下几种形式：轻钢龙骨结构体系、钢框架结构体系、钢框架支撑结构体系、钢框架剪力墙结构体系。

钢结构体系相对于混凝土结构体系有自重轻，抗震性能好等特点，但防火、防腐相对较弱。因为目前国内居住习惯，隔墙、保温、防水材料的施工工艺水平问题，在居住建筑中装饰材料与钢结构主体结构之间还是存在一些质量不可靠的问题。随着工业技术水平的进步，装饰装修如果也进入产业化发展阶段，相信未来钢结构住宅的发展会加速，甚至超过预制混凝土结构体系。

3　产业化结构设计对策

3.1住宅设计标准化、模数化

住宅建筑标准化、模数化是产业化建设的核心技术与基本保障，是实现工业化生产的前提条件。模块化的住宅产品设计有利于减少预制构件种类，提高模具周转效率，节省材料。简约设计，既提高了施工效率，也方便了使用和后期维修。

3.2卫生间和厨房设计是关键

随着产业化住宅全装修的政策要求的出台与落地，一体装修化的卫生间和厨房设计是首先要考虑的。因为住宅交房的时候卫生间和厨房要求具备使用功能。厨卫空间管线较多，部品种类多，人性化需求高，规则和标准化的系统设计、部品设计才可以提高住宅产业化水平和提高居住品质。厨卫设计是产业化住宅设计的关键部位。

3.3BIM技术与物联网应用

产业化结构设计产品要求进度高，可复制性强。结构构件中的机电管线的预留预埋精度要求很高，结构墙体、叠合楼盖一经安装很难做改动。因此设计过程的错、漏、碰、缺问题必须完全解决。通过BIM技术做到从虚拟设计到虚拟建造的过渡，有效地保证设计准确性，节约设计深化周期，加快住宅开发建设速度。

BIM技术为结构、部品构件的3D模拟提供了平台技术，全专业的虚拟协同设计技术日趋成熟。将构件按照材料、尺寸、造价、加工、运输、安装属性进行分类编号。可以提供给构件生产单位以及构件安装单位真实的生产和安装模型。方便建造阶段的进度、造价控制，后期物业运维也可以利用BIM模型提供运维参考。

构件设计、生产、运输、安装过程可以通过二维码、条形码的信息手段，将构件进行全链条的跟踪，运用物联网技术快速的掌握结构构件的状态。确保构件满足工程建设各阶段的需要。构件检查，竣工验收阶段也可以对构件进行验收数据的采集与记录。有效的控制产品质量，保证结构安全。

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[2]刘文立.钢结构住宅建筑发展及结构体系分析[J].建筑技术，2009，40(2):172,174.

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[5]薛伟辰，胡翔.上海市装配整体式混凝土住宅结构体系研究[J].住宅科技,2014(6):5-9.

[6]包月英,霍宇红.我国保障性住房的实施问题及对策分析[J].西南金融，2014(1):38-41.

On industrialized residential structural system and design strategies

Zhou Tong

(CSC(Beijing)ArchitecturalDesignCo.,Ltd,Beijing100000,China)

Combining with the concept of the residential industrialization, the paper introduces the structural system, and points out the structural design strategies of the residential industrialization from the residential design standardization, design for toilets and kitchens, BIM technique and Internet of Things.

residential industrialization, structural system, steel structure, BIM technique

1009-6825(2016)21-0052-02

2016-05-13

周同(1983- )，女，工程师，一级注册结构工程师

TU318

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