產(chǎn)業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計對策探究

周　同

(中科建(北京)建筑設(shè)計有限公司，北京　100000)

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產(chǎn)業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)體系與設(shè)計對策探究

周同

(中科建(北京)建筑設(shè)計有限公司，北京100000)

結(jié)合住宅產(chǎn)業(yè)化的概念，介紹了產(chǎn)業(yè)化住宅的結(jié)構(gòu)體系，從住宅設(shè)計標準化、衛(wèi)生間與廚房設(shè)計、BIM技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等方面，提出了住宅產(chǎn)業(yè)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計對策。

住宅產(chǎn)業(yè)化，結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)，BIM技術(shù)

節(jié)能減排是我國實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。據(jù)資料統(tǒng)計，當前我國社會總能耗中，建筑能耗占比超過30%。建筑產(chǎn)業(yè)升級、節(jié)能減排是國家高度重視的重大策略。發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)化、推廣應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)體系是實現(xiàn)建筑節(jié)能的有效途徑之一。國務(wù)院近期發(fā)布了《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》中提出：“力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%，積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑。”國家級層面《意見》的提出將會加速住宅產(chǎn)業(yè)化的進程。

1　住宅產(chǎn)業(yè)化

住宅產(chǎn)業(yè)化就是以住宅市場需求為導(dǎo)向，以建材、輕工等行業(yè)為依托，以科技為手段，以現(xiàn)場裝配為基礎(chǔ)，采用工業(yè)化方式生產(chǎn)各種住宅，將住宅生產(chǎn)全過程的設(shè)計、部品生產(chǎn)、施工建造、銷售和售后服務(wù)等諸環(huán)節(jié)連接為一個完整的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)住宅產(chǎn)供銷一體化的生產(chǎn)經(jīng)營組織形式。

與傳統(tǒng)的住宅投資、開發(fā)、設(shè)計、施工、售后服務(wù)分離的生產(chǎn)經(jīng)營方式相比，住宅產(chǎn)業(yè)化以住宅這種最終產(chǎn)品為目標，采用工業(yè)化生產(chǎn)和一體化經(jīng)營的方式，使各生產(chǎn)要素完美地組合起來，減少中間環(huán)節(jié)，優(yōu)化資源配置。通過工廠化生產(chǎn)提高構(gòu)配件的質(zhì)量和生產(chǎn)能力，降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。

2　產(chǎn)業(yè)化住宅的結(jié)構(gòu)體系

2.1裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)

裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)是預(yù)制混凝土構(gòu)件通過連接部位的后澆混凝土、漿錨或疊合方式，組裝成具有可靠傳力和承載要求的結(jié)構(gòu)。按照結(jié)構(gòu)體系的不同，裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)主要包括裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系、預(yù)制混凝土夾心保溫外墻體系。

2.1.1裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系

1)現(xiàn)澆柱疊合梁框架。現(xiàn)澆柱疊合梁框架的框架梁采用疊合式構(gòu)造，框架柱采用現(xiàn)澆混凝土構(gòu)造。疊合梁上部與樓板、框架柱相交區(qū)域為現(xiàn)澆混凝土連接。

2)預(yù)制柱疊合梁框架。預(yù)制柱疊合梁框架是在現(xiàn)澆柱疊合梁框架基礎(chǔ)上發(fā)展來的預(yù)制率較高的裝配式整體框架結(jié)構(gòu)體系，框架梁、柱均在工廠預(yù)制加工，在現(xiàn)場通過節(jié)點核心區(qū)和樓蓋疊合層的混凝土形成整體結(jié)構(gòu)。預(yù)制柱之間采用注錨式連接。

3)預(yù)制型鋼混凝土框架。預(yù)制型鋼混凝土框架兼有鋼框架和預(yù)制混凝土框架的性能與特點。連接簡便、施工效率高、抗震性能好，抗火性能和耐久性好，隔熱隔聲效果好。該體系通過鋼構(gòu)件螺栓連接可實現(xiàn)快速安裝就位，無需支撐，大幅度減少了施工材料的損耗，加快工期。由于型鋼混凝土框架構(gòu)件承載力高，特別適合大開間的住宅結(jié)構(gòu)。

2.1.2裝配整體式剪力墻體系

我國住宅戶型大多是戶內(nèi)墻面平齊，很少凸出結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此我國住宅以剪力墻結(jié)構(gòu)體系居多。在住宅產(chǎn)業(yè)化實施過程中，使用相對較多的也是裝配整體式剪力墻體系。

1)鋼套筒和預(yù)留孔道漿錨連接預(yù)制混凝土剪力墻(內(nèi)墻、外墻)。本體系是我國裝配整體式混凝土住宅的主要結(jié)構(gòu)體系，預(yù)制混凝土剪力墻的豎向鋼筋采用鋼套筒連接和預(yù)留孔道漿錨連接兩種形式。預(yù)制墻體在剪力墻核心區(qū)域預(yù)留插筋，墻體水平鋼筋在核心區(qū)采用現(xiàn)澆混凝土澆筑連接。墻體豎向鋼筋采用套筒或預(yù)留孔洞灌漿方式連接。樓蓋多采用疊合樓板形式。本體系是行業(yè)標準中的推薦體系，有關(guān)分析及設(shè)計構(gòu)造均得到了分析和試驗驗證。目前很多房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)及地方政府的項目大量采用。

2)預(yù)制混凝土夾心保溫外墻體系。此結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)墻部分為預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土剪力墻體系。外墻為不參與整體結(jié)構(gòu)分析的自承重墻體，俗稱內(nèi)澆外掛體系。適用于地震烈度相對較低，外墻可不貢獻結(jié)構(gòu)剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。預(yù)制混凝土夾心保溫外墻體系要求內(nèi)、外混凝土墻體與中間保溫層協(xié)同受力。構(gòu)件中連接件的選材是關(guān)鍵技術(shù)，目前多采用FRP連接件。

2.2鋼結(jié)構(gòu)住宅

目前國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅體系相對于預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)體系而言較少，在一些城市和地區(qū)有一些試點項目有所嘗試。近日在《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》中提出：“積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑?！变摻Y(jié)構(gòu)住宅迎來發(fā)展的新機遇。就鋼結(jié)構(gòu)住宅的體系而言，有以下幾種形式：輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系、鋼框架結(jié)構(gòu)體系、鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系、鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

鋼結(jié)構(gòu)體系相對于混凝土結(jié)構(gòu)體系有自重輕，抗震性能好等特點，但防火、防腐相對較弱。因為目前國內(nèi)居住習慣，隔墻、保溫、防水材料的施工工藝水平問題，在居住建筑中裝飾材料與鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)之間還是存在一些質(zhì)量不可靠的問題。隨著工業(yè)技術(shù)水平的進步，裝飾裝修如果也進入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，相信未來鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展會加速，甚至超過預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)體系。

3　產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)設(shè)計對策

3.1住宅設(shè)計標準化、模數(shù)化

住宅建筑標準化、模數(shù)化是產(chǎn)業(yè)化建設(shè)的核心技術(shù)與基本保障，是實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的前提條件。模塊化的住宅產(chǎn)品設(shè)計有利于減少預(yù)制構(gòu)件種類，提高模具周轉(zhuǎn)效率，節(jié)省材料。簡約設(shè)計，既提高了施工效率，也方便了使用和后期維修。

3.2衛(wèi)生間和廚房設(shè)計是關(guān)鍵

隨著產(chǎn)業(yè)化住宅全裝修的政策要求的出臺與落地，一體裝修化的衛(wèi)生間和廚房設(shè)計是首先要考慮的。因為住宅交房的時候衛(wèi)生間和廚房要求具備使用功能。廚衛(wèi)空間管線較多，部品種類多，人性化需求高，規(guī)則和標準化的系統(tǒng)設(shè)計、部品設(shè)計才可以提高住宅產(chǎn)業(yè)化水平和提高居住品質(zhì)。廚衛(wèi)設(shè)計是產(chǎn)業(yè)化住宅設(shè)計的關(guān)鍵部位。

3.3BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)品要求進度高，可復(fù)制性強。結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的機電管線的預(yù)留預(yù)埋精度要求很高，結(jié)構(gòu)墻體、疊合樓蓋一經(jīng)安裝很難做改動。因此設(shè)計過程的錯、漏、碰、缺問題必須完全解決。通過BIM技術(shù)做到從虛擬設(shè)計到虛擬建造的過渡，有效地保證設(shè)計準確性，節(jié)約設(shè)計深化周期，加快住宅開發(fā)建設(shè)速度。

BIM技術(shù)為結(jié)構(gòu)、部品構(gòu)件的3D模擬提供了平臺技術(shù)，全專業(yè)的虛擬協(xié)同設(shè)計技術(shù)日趨成熟。將構(gòu)件按照材料、尺寸、造價、加工、運輸、安裝屬性進行分類編號?？梢蕴峁┙o構(gòu)件生產(chǎn)單位以及構(gòu)件安裝單位真實的生產(chǎn)和安裝模型。方便建造階段的進度、造價控制，后期物業(yè)運維也可以利用BIM模型提供運維參考。

構(gòu)件設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、安裝過程可以通過二維碼、條形碼的信息手段，將構(gòu)件進行全鏈條的跟蹤，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速的掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的狀態(tài)。確保構(gòu)件滿足工程建設(shè)各階段的需要。構(gòu)件檢查，竣工驗收階段也可以對構(gòu)件進行驗收數(shù)據(jù)的采集與記錄。有效的控制產(chǎn)品質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)安全。

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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，工程師，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師

TU318

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