装配式住宅的新型结构体系

（河南省建设工程设计有限责任公司，河南 郑州 450000）

1 引言

目前我国正大力推行建筑产业工业化，中央和各级政府已发布文件、制定政策、实行各种优惠措施；各地都提出了具体的发展目标并已进行实施。建筑产业工业化很重要的方面是实行装配式建造方式，建筑结构构件在工厂里生产预制，在现场装配施工。

2 装配式建造方式的特点与技术关键

装配式建造方式能够显著提高建筑品质；能够提升建造工业化水平，提高生产效率；施工过程受季节气候的影响较小，缩短建造工期；能够节约建筑材料，节省自然资源；能够减少环境污染。装配式建筑包括混凝土结构、钢结构和木结构，而钢结构和木结构是天然的装配式。因此，提到装配式建筑，主要应指混凝土结构。

混凝土是一种在常温条件下从流态向固态转化并产生高强度的独特材料，因此就形成了预制和现浇两种施工方式。预制是先在工厂里制作成混凝土构件，然后运送到施工现场进行装配连接，形成装配式混凝土结构；现浇是在施工现场将混凝土直接浇注入模成型，形成整体混凝土结构。钢材则不然，在常温下就是固态，不可能现浇，必须在工厂里加工成钢构件，然后运送到施工现场焊接装配。但是，混凝土从流态向固态的转化是不可逆的，坚固的混凝土不能像钢材那样在高温下可熔化成流态，预制混凝土构件也不能像钢构件那样可以通过焊接熔合成一体。就确保混凝土建筑结构的整体性和安全性而言，混凝土在施工现场浇筑成型才能真正发挥其独特优势，这是其他材料无可比拟的。而预制混凝土构件通过技术措施连接后形成的装配式混凝土结构，无论在理论上还是实际上，其整体性肯定不如现浇混凝土结构。

将一个个单独的建筑结构构件连接成整体，是装配式建筑的技术关键。构件之间的连接方式和方法，是装配式建筑技术研究的重要方面。

实行装配式建造方式与保证结构的整体性，这两者之间确实存在着矛盾冲突。因此化解两者之间的矛盾，求得两者之间的平衡统一，既积极推广装配式建筑，又要保证结构的整体性和安全性，是我们工程技术人员的责任和义务。

3 装配式住宅的新型结构体系

我公司积极响应政府号召，瞄准行业发展方向，组织技术攻关，对装配式建筑的结构体系和结构型式，持续进行多年的技术研究，研发出了一种新型的住宅建筑结构体系。

住宅类建筑量大面广，一般建筑高度不高，造型不复杂，较适合装配式建造方式。为此，我们的研发目标定位于中低层住宅建筑和小高层住宅建筑。

新型住宅建筑结构体系的竖向承重构件，采用预制异形空心墙板，墙板平面形状为“L”形、“T”形、“+”形和“-”形，每个房间平面通过以上四种墙板围合形成。墙板空心为方孔，空心率很大，为0.45～0.53，两侧壁板和肋板厚度均为40mm，这样有效减轻了墙板自重，既节省了混凝土材料又降低了地震作用。平面形状设计成异形，增加了结构构件自身的稳定性，由此形成的结构物的整体稳定性是毋庸置疑的。（预制空心墙板详见图1）

图1 异形空心墙板示意图

该结构体系的楼板采用混凝土叠合楼板，底板采用60mm厚预制钢筋混凝土薄板，上铺60mm厚现浇钢筋混凝土板。叠合楼板的做法完全遵循国家标准图集构造要求。

该结构体系竖向构件的连接，在墙板方孔内放置钢筋笼，浇注混凝土形成钢筋混凝土暗柱。暗柱钢筋跨越楼层上下贯通。灌孔位置和数量依受力需要而定，墙体轴线交点处以及两块墙板拼接处，必须灌孔。若房屋层数较多时，增加墙体轴线交点处相邻的孔，也可全部灌孔。若是小高层住宅，可以改变墙板预制孔洞的尺寸和配筋，以满足设计需要。（竖向构件连接方式见图2）

图2 墙板灌孔平面示意图

该结构体系水平构件的连接，在预制墙板的顶端设有暗槽，暗槽宽度为墙板空心孔孔宽，高度为一般圈梁高度200～300mm，槽内水平设置钢筋笼，在叠合楼板底板吊装铺设就位后，和后浇层、暗柱同时浇注混凝土，形成钢筋混凝土暗梁。（水平构件连接方式见图3）

图3 楼板与墙板连接示意图

该结构体系由于采用了钢筋混凝土暗柱暗梁以及楼层整体后浇叠合层，预制墙板的两壁板大部分作用也只是充当模板，内部的钢筋混凝土暗柱暗梁自成系统，接近传统的结构体系，构件间的连接牢固、安全可靠。该结构体系结构整体性虽不完全等同于全现浇结构，但对于中低层建筑，其结构的整体性和安全性确能满足。

该结构体系构件预制率很高，现浇构件很少，建造速度必将大大加快。

该结构体系的现浇部分采用传统施工方法，不需要采用高新建造技术，适于推广普及。由于大量采用机械化施工，减少了现场施工人员，降低了施工人员的劳动强度。

该结构体系由于建筑结构构件都是在工厂里制作，构件尺寸加工准确，产品质量很高。建造时不必做建筑粉刷，节省了不少的粉刷材料。

该结构体系施工时不需搭设脚手架，不需要支设模板，节约了较多建筑材料，也将较大幅度地降低建造费用。

4 研究成果与后续工作

我公司研发的装配式住宅的新型结构体系，已经实际生产出了各种类型的预制异形空心墙板，并已经在一个住宅建筑接层中应用，经历了构件生产、运输、吊装、装配各个环节的检验（如图4、图5）。我们下一步的工作，要对实际研发过程出现的问题做更为深入的理论研究和计算分析；我们准备委托专业研究机构和高等院校做振动台试验，以实际检验该结构体系的结构性能。

图4

图5