建筑工业化相关结构体系

1.装配式大板建筑体系
　　由预制的大型内外墙板、楼板和屋面板等板材装配而成，又称大板建筑。它是工业化体系建筑中全装配式建筑的主要类型。板材建筑的内墙板多为钢筋混凝土的实心板或空心板；外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板，也可用轻骨料混凝土、泡沫混凝土或大孔混凝土等制成带有外饰面的墙板。建筑内的设备常采用集中的室内管道配件或盒式卫生间等，以提高装配化的程度。

图：装配式大板建筑示意图

大板建筑的关键问题是节点设计，在防水构造上要妥善解决外墙板接缝的防水，以及楼缝、角部的热工处理等问题。在结构上应保证构件连接的整体性，板材之间的连接方法主要有焊接、螺栓连接和后浇混凝土整体连接。
　　焊接又称为“整体式连接”，是靠构件上预留的铁件，通过连接钢板或钢筋焊接而成。

螺栓连接是一种装配式接头，它是靠制作时预埋的铁件用螺栓连接而成。这种接头对于变形不太适应，常用于围护结构的墙板与承重墙板的连接。同时，对接头要求精度高，位置准确。

混凝土整体连接又叫“装配整体式连接”，是利用构件与附加钢筋互相连接在一起，然后浇注高强度混凝土，它是一种湿接头。

2.装配式框架建筑体系
　　按照装配程度划分，将预制装配式框架结构体系分为全预制装配式框架结构体系和半预制装配式框架结构体系。
　　全预制装配式框架结构中几乎所有主体构件都是预制的，预制柱、预制梁、预制保温墙板、预制叠合楼板等通过合理的节点连接处理连接成整体。
　　半预制装配式框架结构只有部分构件是预制的，如柱子采用现浇方式，梁板采用预制叠合梁和叠合板。
　　装配式框架结构体系的难点是柱与柱，柱与梁节点处理，严格处理连接节点以满足受力要求及抗震需要。其设计原则为“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“节点更强”。其间连接有柱-柱连接、柱-梁连接、梁-梁连接和柱-基连接。柱-基连接技术已经成熟，以下主要讨论其它三种连接。除了常用的干连接如牛腿连接、榫式连接、钢板连接、焊接连接、企口连接、机械套筒连接外，常用的湿连接方式包括：
　　（1）预制柱与预制梁垂直结合，采用套筒连接，下柱钢筋穿过梁预留孔道（灌浆）再穿入上柱中的预埋钢套筒或波纹管，并通过灌浆连接成整体。

（2）梁采用预制叠合梁，柱子可以现浇也可以预制，在梁柱节点的核心布置钢筋，预制梁钢筋底部带弯钩锚入柱内通过钢筋连接作用共同工作。

图：梁柱节点构件

　　（3）万科试验楼采用的一种全预制装配式框架结构，采用预制的三维梁柱节点（如下左图），预制柱、叠合梁。柱与柱通过冷挤压套筒连接（如下右图），现场后浇混凝土。

梁上布置钢筋梁底部配筋带弯钩，浇筑混凝土填充，梁与梁的连接如下图。

3.钢结构建筑体系
　　钢结构住宅体系是指以钢材为主要承重构件，以新型轻质墙体材料作为围护及分隔构件的住宅建筑体系。以建筑类型划分可分为低层别墅、多层及高层公寓，低层别墅以冷弯薄壁型钢为承重构件，在西方发达国家应用较广，且有成熟的技术支持，但由于我国具体国情的制约，别墅类建筑不可能成为我国住宅消费的主要对象。钢结构住宅结构体系包含了以钢结构构件为主的各承重构件，构成了钢结构住宅体系建筑的基础。
　　（1）钢框架体系和钢框架
　　当框架体系层数较多时，由于侧向作用力的增大，为减小梁柱等构件尺寸，增设支撑，形成框架支撑体系。钢框架核芯筒体系是由外部的钢框架和混凝土剪力墙（核芯筒）构成。钢结构在工厂制作，现场安装，易于工厂规模生产和标准化、系列化。
　　（2）轻钢轻板结构住宅体系
　　按照结构形式不同主要有框架结构和框架支撑结构等。采用的钢材主要有热轧或焊接H型钢、冷弯型钢、T型钢、焊接或无焊缝钢管（圆形或方形）及其组合构件等。围护结构大都采用与钢结构体系配套的具有保温、隔热、节能性能的轻质墙体（板材）。设计标准定型，组合灵活多样。构件制作为工厂化生产，加工精度高、质量好。工业化程度高，施工速度快，施工周期约为传统结构的1/3。运输组装简便，对起重设备要求不高。结构构件尺寸相对较小，所有管线可暗埋在墙体及楼板结构中。可采用开间布置，使建筑面积能够合理分隔，灵活使用，由于减少结构面积而增加使用面积约8%。楼盖主要采用的体系：由压型钢板和混凝土构成的组合楼盖，预制、现浇或叠合式混凝土楼盖，轻钢桁架上铺板或上设压型钢板混凝土组合楼面。
　　（3）轻钢龙骨（冷弯薄壁型钢）体系
　　由于构件全部采用工厂化规模生产，构件模块化，现场组装用螺钉连接，建造速度快捷，现场干作业清洁施工，无建筑垃圾，环境污染很少；由于采用超级防腐镀锌钢龙骨，耐久性高；所用材料主要是绿色可循环再生或易降解材料，再加上集成环保节能技术，保温隔热性能好，因此，轻钢龙骨体系是一种高效节能型绿色建筑结构体系。这种体系只能适用于3层以下的低层建筑，限制了其发展空间。但需注意的是，近年来轻钢龙骨体系有由低层向多层发展的趋势，如美国有下部几层采用钢筋混凝土框架作为车库，上部几层采用镀锌轻钢龙骨建造住宅的做法。此外需引起注意的是，国内轻钢龙骨生产能力很大，其生产设备和原材料供应都很成熟。
　　（4）空间错列桁架结构体系
　　在这种体系中，整层高的桁架横向跨越建筑两外柱之间的空间，在建筑平面上只有横向的外柱而没有内柱，以实现较大的空间，居住单元所要求的灵活性可用安排桁架交替在各楼层的平面上错列的方法达到。楼板体系的作用有如在短向传递侧向荷载到桁架上去的隔板。侧向荷载由桁架斜杆抵抗并转换为柱的直接荷载，用轴向受力来承受重力荷载和侧向受力，结构刚度大，材料利用很充分，错列桁架的用钢量与常用的抗弯连接相比可减少30%-40%，因此比较经济。此外，楼板的跨度仅为一个桁架上弦到相邻桁架下弦的距离，同具有相同内部开间的其它结构相比，楼板跨度减小，从而可以减小楼板的厚度，整体上降低了结构高度。桁架跨度按合理的跨高比确定，可大于20米。这种体系的缺点：对建筑要求规整，桁架跨度不能太小。这种体系适用层数通常为15-20层，低于35-40层。

　　4.轻型木结构体系
　　轻型木结构在世界上不少国家地区的住宅以及商业和工业项目中获得了广泛地应用。单在北美，约有85%的多层住宅和95%的低层住宅采用轻型木结构体系。此外，还有约50%的低层商业建筑和公共建筑，如餐馆，学校，教堂，商店和办公楼等，都采用这种结构体系。
　　轻型木结构体系，是将小截面构件按一定的间距等距离平行排列形成框架，然后在框架外根据受力需要，包上结构面板，形成建筑物的墙体，楼盖和屋盖等基本构件。整个结构体系就是由这些墙体，楼盖和屋盖构成的箱形建筑体系。作为一种高次超静定的结构体系，轻型木结构的结构强度通过主要结构构件（框架）和次要结构构件（墙面板、楼面板和屋面板）的共同作用得到。

图：轻型木结构体系示意图

　　轻型木结构体系基础施工要点：木材重量轻，约为砖混结构的1/5，可以根据不同的地质条件选用不同类型的基础，一般采用条形基础加底部整板或条形基础加上部整板（如下图）两种形式。

轻型木结构体系墙体施工要点：轻型木墙体系统构成（如下图所示）。轻型木构件作为所有覆盖材料的受钉底层，并且同时支撑上面楼层、天花板和屋顶。墙体内腔为保温层和管网提供空间。外墙板与楼板、墙龙骨的牢固连接使

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