低层工业化住宅结构体系调研分析

2019-04-12赵雪峰

山西建筑 2019年5期

赵雪峰李晶范悦

(1.沈阳大学建筑学系，辽宁沈阳 110044； 2.大连理工大学建筑与艺术学院，辽宁大连 116024)

随着我国工业化住宅技术的快速、深入发展，国内部分建筑企业和研究机构积极开展了低层住宅建造技术的研发与实践工作。以预制装配式和装配整体式为代表的多种类型低层工业化住宅体系逐渐被研发成功并获得一定程度的市场认可。

虽然低层工业化住宅结构体系研发工作进展迅速，但整体而言仍然处于较为混乱的初级阶段，同发达国家和地区相比还有一定差距。由于工业化住宅是一个复杂的系统工程，低层工业化住宅由目前的起步阶段过渡到成熟阶段，必然需要分步骤、有次序的进行规划，因此需要我们及时地对当前低层工业化住宅体系发展情况进行调研，从设计、技术、适用范围等多个视角认真思考低层工业化住宅体系的现实问题和发展途径。

1 低层工业化住宅体系调研分析

1.1 现状调研

我国低层工业化住宅经过多年研发与实践，积累了相当多的经验，工业化技术水平有了较大提升。目前，低层住宅结构体系呈现出多种体系并存的局面。每一类型低层工业化住宅结构体系的差异性较大。当前国内主要的五种新型工业化低层住宅结构体系是：整体箱式结构、PCF板式结构、轻钢结构、CLT木结构、轻型板式结构(见表1)。

1.2 结构体系特征分析

1)整体箱式结构体系。

整体箱式结构体系低层住宅是仿照集装箱结构的选材与建造方式，以集装箱钢材底盘为基础的体系。其构件模块化，墙体采用一体化墙体，采用外墙保温系统，保温系统显著，无冷桥，保护墙体；窗户采用断桥铝合金双层中空玻璃，具有优良的绝热性能；幕墙采用开发式幕墙，能随时拉开[1]；屋面采用通风隔热式屋面系统。在尺寸上，它不再局限于传统集装箱的尺寸了，使用者可以根据自己的需求定制其具体尺寸。除此之外，设计师可以通过将几个集装箱拼接在一起，灵活组合，从而连接出使用者理想的空间。整体箱式结构体系因为其可移动性强，不对地表产生破坏等优点，可应用在临时建筑。

表1 低层工业化住宅体系调研

2)PCF板式结构体系。

PCF板式结构体系低层住宅是仿照全预制混凝土剪力墙结构，使用叠合式夹芯楼板建造。该住宅体系是一种低能耗集成房屋体系，其在传统剪力墙的结构的基础上对墙体进行了改进，其墙体在制作时将保温板夹在墙体内部，墙体自重和保温性能大大加强了。其与传统剪力墙结构的区别是PCF板式结构体系分别在住宅墙体和屋面上进行改进。墙体采用镀锌钢丝，以合理的结构设置和专有的焊接技术在工厂制成三维空间网架，中间填充阻燃型EPS芯板构成一种新型的夹芯墙板。以夹芯板为主体，在芯板底部配置预应力钢筋形成半预制预应力混凝土夹芯楼板，运往现场安装成型后在其面层整体浇筑细石混凝土形成预应力叠合楼板。同时用于屋面就形成预应力叠合屋面板。

3)轻钢结构。

轻钢结构体系的低层住宅由于自重较轻，因此基础采用的是浅基础。将住宅底边梁与基础连接，然后将墙边梁与底边梁连接，依次内外墙、桁架和屋架，直到主体轻钢龙骨完成。在墙体部位采用玻璃棉、欧松板、木龙骨、保温层、挂网抹灰等完成墙体[2]。整体来说，这种轻钢龙骨结构体系属于框架结构，在完成主体框架结构的基础上进行墙体填充。结构构件是在工厂进行加工，现场只需要进行装配，在工期方面有了极大的改进。轻钢结构体系的施工技术较容易掌握，但是前期的结构计算较为复杂。

4)CLT木结构。

CLT木结构体系是我国积极引进意大利ROTHOBLAAS公司的一种木结构低层住宅专用体系。这种建筑体系所选用的木材是将横纹和竖纹正交排布的规格木材胶合成实木板材，这样能够达到最佳强度。木板材的面积和厚度可以定制，但其长度受到受压机的限制。目前全国已经有4家工厂开始进行此种板材的生产。CLT木结构体系的板材必须通过压制使其强度增加，但同时其重量也大大增加了，因此在运输和吊装方面有较大的难度。采用这种板材作为墙体时，板材之间一般通过铰接进行连接。

5)轻型板式结构。

“插件家”系统是一种新型的轻型板式结构体系。其最出名的作品便是“小樊的插件家”。该设计作品拿到了伦敦设计博物馆比兹利年度最佳设计奖。“插件家”系统的墙体采用预制的“插件板”系统，具有很好的防水性能，可直接用在室外；建造无需其他结构，板材自身就是结构。预制模块板集结构、防潮、保温、设备、室内外饰面于一体，整体厚度只有50 mm[3]。除此外，轻型板材能根据设计的需求进行切割，可现场进行调整。“插件家”系统的工业化程度高，轻型板材全部在工厂进行预制，现场只进行装配，工期大大缩短，并且装配方式简单便于掌握；对于现场尺寸要求小，适用于老城区的改造。

2 发展建议

通过对五种新型工业化低层住宅结构体系的调研分析，项目组对于低层住宅结构体系的发展建议如下：1)目前的五种结构体系对于地形局限性考虑不足，将来在对结构体系进行优化的时候应考虑到地域因素，避免受到地域的限制；2)每一种结构体系应该更加突出其技术特点，根据其特点选定优先发展方向，如“插件家”体系更加适合老城区的改造，整体箱式结构体系适合临时建筑等；3)PCF板式结构体系和轻钢结构较为适合农村住宅的建设。根据我国农村住宅的政策和建设现状，这两种结构体系在用于农村住宅建设时应该多从提升建筑结构的安全性、适应性、耐久性方面进行产品研发；4)随着低层住宅结构体系日趋工业化，建筑材料应选择性能稳定易于规范化、模块化的材料，以便为住宅工业化提供便捷。