裝配式建筑相關(guān)新聞近年來(lái)不斷進(jìn)入大家視野，武漢火神山、雷神山醫(yī)院更是采用裝配式集裝箱結(jié)構(gòu)快速建造為大家熟知。大家印象中，裝配式建筑就像搭積木一樣把房子拼搭起來(lái)。那么，積木有多少種搭法？每塊積木都長(zhǎng)什么樣子？積木和積木間如何連接起來(lái)？每種搭法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？為此，我們總結(jié)了現(xiàn)有裝配式10種主流結(jié)構(gòu)體系，把每種體系的主要預(yù)制構(gòu)件、連接方式、優(yōu)缺點(diǎn)做了通俗的說(shuō)明。
裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)包括裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)及其他裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)。前者是指全部或部分框架梁、柱采用預(yù)制構(gòu)件通過(guò)可靠的連接方式裝配而成。后者主要指各類(lèi)干式連接的框架結(jié)構(gòu)，主要與剪力墻、抗震支撐等配合使用。預(yù)制樓板（含預(yù)制實(shí)心板、預(yù)制空心板等）、預(yù)制梁（含預(yù)制實(shí)心梁、預(yù)制疊合梁等）、預(yù)制墻（含預(yù)制實(shí)心剪力墻、預(yù)制空心墻等）、預(yù)制柱（含預(yù)制實(shí)心柱、預(yù)制空心柱）、預(yù)制樓梯（預(yù)制樓梯段、預(yù)制休息平臺(tái)）、其他復(fù)雜異形構(gòu)件（預(yù)制飄窗、預(yù)制帶飄窗外墻、預(yù)制轉(zhuǎn)角外墻等）。
海天機(jī)電預(yù)制樓梯模具
濕連接：預(yù)制梁、柱或T形構(gòu)件在結(jié)合部利用鋼筋連接或錨固的同時(shí)，通過(guò)現(xiàn)澆混凝土連接成整體框架的連接方式。干連接：主要分為預(yù)應(yīng)力連接和混合連接。預(yù)應(yīng)力連接通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力把預(yù)制梁和柱連接成整體?；旌线B接在預(yù)應(yīng)力連接的基礎(chǔ)上增加普通鋼筋，利用其屈服來(lái)耗能，形成了預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋混合配筋的連接。裝配整體式框架主要包括框架節(jié)點(diǎn)后澆和框架節(jié)點(diǎn)預(yù)制兩大類(lèi)，前者的預(yù)制構(gòu)件在梁柱節(jié)點(diǎn)處通過(guò)后澆混凝土連接，預(yù)制構(gòu)件為一字形；而后者的連接節(jié)點(diǎn)位于框架柱、框架梁中部，由于預(yù)制框架節(jié)點(diǎn)制作、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝難度較大，現(xiàn)階段住宅工程較少采用。裝配式鋼結(jié)構(gòu)是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)。目前高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)體系傳統(tǒng)的有純框架、框架-支撐體系，新型的有集裝箱、鋼管束、鋼異形柱等。裝配式鋼結(jié)構(gòu)主要由型鋼和鋼板等制成的梁鋼、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成，并采用硅烷化、純錳磷化、水洗烘干、鍍鋅等除銹防銹工藝。
預(yù)制樓板、外墻板、樓梯等。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑提倡采用非砌筑墻體，采用工廠預(yù)制墻板。裝配式鋼結(jié)構(gòu)中樓板所用的類(lèi)型主要有鋼筋桁架樓承板組合樓板和桁架鋼筋混凝土疊合板等，樓梯可采用預(yù)制鋼樓梯或預(yù)制混凝土樓梯。鋼框架柱、鋼梁等。“工業(yè)化住宅”體系主要采用鋼框架結(jié)構(gòu)對(duì)建筑主體模型進(jìn)行配置，需結(jié)合“鋼管束組合”模式進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)件。焊縫連接：主要采用電弧焊，即在構(gòu)件連接處，借電弧產(chǎn)生的高溫，將置于焊縫部位的焊條或焊絲金屬熔化，而使構(gòu)件連接在一起。螺栓連接：連接件包括螺栓桿、螺母和墊圈，高強(qiáng)度螺栓連接用特殊扳手?jǐn)Q緊高強(qiáng)度螺栓，對(duì)其施加規(guī)定的預(yù)拉力。鉚接：除輕型鋼結(jié)構(gòu)外，現(xiàn)在基本上已經(jīng)不再采用。鋼結(jié)構(gòu)建筑具有施工周期短、節(jié)能環(huán)保的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是理想的綠色建筑用材，因此在住宅建筑上具有很大的優(yōu)越性。但現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)住宅占比卻很低，一是規(guī)模經(jīng)濟(jì)尚未達(dá)到等種種原因造成鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價(jià)要高于混凝土建筑結(jié)構(gòu)；二是對(duì)于處在鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中間的鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)處于分包的弱勢(shì)地位，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)至今沒(méi)有形成太大的規(guī)模。裝配式木結(jié)構(gòu)建筑是指主要的木結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件、木組件和部品在工廠預(yù)制生產(chǎn)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝而成的木結(jié)構(gòu)建筑。裝配式木結(jié)構(gòu)建筑在建筑全壽命周期中應(yīng)符合可持續(xù)性原則，且應(yīng)滿(mǎn)足裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化制作、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理和智能化應(yīng)用的“六化”要求。預(yù)制梁柱式構(gòu)件與木桁架：裝配式木結(jié)構(gòu)建筑中最靈活的組件，需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次加工。木桁架是指由木構(gòu)件組成的桁架，是木屋蓋、木塔架的主要承重結(jié)構(gòu)。預(yù)制板式組件（墻體，樓蓋、屋蓋）：板式預(yù)制是通過(guò)結(jié)構(gòu)分解，將整棟建筑的墻體、樓面和屋面分解成不同功能的平面板塊，也就是分解成預(yù)制板式組件，并在工廠預(yù)制完成后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)吊裝組合而成。預(yù)制空間模塊式組件：空間模塊式組件一般都是三維單元，其中包括墻、樓蓋和屋蓋，是預(yù)制程度最/高的組件，包括防水保溫、外飾內(nèi)裝和水電穿管。板銷(xiāo)連接：用板片狀硬木銷(xiāo)阻止被拼合構(gòu)件的相對(duì)移動(dòng)，板銷(xiāo)主要在順紋受彎條件下傳力，具有較高的承載能力，故應(yīng)注意使其木紋垂直于拼合縫。裂環(huán)連接：應(yīng)用最早，連接點(diǎn)對(duì)木材受力面積削弱較小，具有較高的承載能力，但連接主要靠木材受剪傳力，韌性較差。剪盤(pán)連接：用成對(duì)的鋼盤(pán)（剪盤(pán)和齒盤(pán)）分別嵌入連接縫兩側(cè)構(gòu)件的環(huán)槽中，通過(guò)系緊螺栓受剪傳力，木構(gòu)件主要受剪和承壓。
由于國(guó)內(nèi)木材缺乏且生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，從設(shè)計(jì)深化、工業(yè)拆分到施工建設(shè)技術(shù)要求都相對(duì)較高，木結(jié)構(gòu)單位造價(jià)遠(yuǎn)高于混凝土。而且沒(méi)有大梁承重，木結(jié)構(gòu)適合做一些低層建筑，因而國(guó)內(nèi)木結(jié)構(gòu)的住宅較少。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)是將豎向結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件剪刀墻、梁、板等由預(yù)制混凝土構(gòu)件組成的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系，是高層住宅建筑的首/選結(jié)構(gòu)體系。剪力墻：剪力墻命名來(lái)自于受力角度，可分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻、內(nèi)藏鋼板支撐剪力墻。剪力墻一般為承重墻（承重墻是支撐上部樓層的墻體）。疊合板：樓板指的是一座建筑物的承重結(jié)構(gòu)，可根據(jù)使用材料的不同分為：木樓板、磚拱樓板、鋼筋混凝土樓板、鋼襯板樓板。疊合梁：長(zhǎng)度較短的梁采用現(xiàn)澆，其余梁采用預(yù)制。門(mén)窗上方的連梁與剪力墻一起預(yù)制。預(yù)制梁與后澆混凝土疊合層之間的結(jié)合面應(yīng)設(shè)置粗糙面，且梁的端面設(shè)置鍵槽以增加抗震強(qiáng)度。干式連接：在施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需澆筑混凝土，全部預(yù)制構(gòu)件、預(yù)埋件、連接件都在工廠預(yù)制，通過(guò)螺栓或焊接等方式實(shí)現(xiàn)連接。濕式連接：將兩個(gè)承重構(gòu)件之間鋼筋互相連接后通過(guò)澆筑節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體連接，以達(dá)到節(jié)點(diǎn)等同現(xiàn)澆。混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)是目前高層住宅的主要結(jié)構(gòu)形式，盡管裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的鋼筋模板安裝工作量大，預(yù)制構(gòu)件的成本相對(duì)較高，但由于其在高層住宅的應(yīng)用和飽滿(mǎn)的建設(shè)需求量，近幾年來(lái)，成為集房地產(chǎn)、工程設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和施工體化綜合企業(yè)的研究與開(kāi)發(fā)焦點(diǎn)。整個(gè)建筑是由密柱支撐框架結(jié)構(gòu)體系與集裝箱式模塊相結(jié)合，若干個(gè)類(lèi)似于集裝箱的模塊組合而成。首先在工廠預(yù)制集成，然后打包為集裝箱形式，采用標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)以裝配化形式施工。基礎(chǔ)體系：主要采用簡(jiǎn)易樁基礎(chǔ)和基礎(chǔ)梁的基礎(chǔ)型式。樁基礎(chǔ)采用預(yù)制樁或鋼樁，基礎(chǔ)梁采用預(yù)制混凝土梁。以此來(lái)減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，提高裝配化程度，加快施工進(jìn)度。結(jié)構(gòu)體系：采用方鋼、H型鋼、薄壁輕鋼龍骨等輕型鋼框架結(jié)構(gòu)，板材之間、板梁之間連接采用全高強(qiáng)螺栓節(jié)點(diǎn)連接。圍護(hù)體系：擬采用高分子發(fā)泡水泥板材、硅鎂輕質(zhì)條板、GRC輕質(zhì)條板等圍護(hù)墻板材料，外加保溫裝飾一體化板的三明治結(jié)構(gòu)形式。內(nèi)墻采用壁紙、涂料和裝飾板等內(nèi)裝材料。設(shè)備體系包括能源體系、排水系統(tǒng)、廚衛(wèi)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、地暖系統(tǒng)（電暖、水暖）、太陽(yáng)能系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等。由于農(nóng)村地價(jià)相對(duì)便宜，且交通不便，因而輕便、安裝便捷的全裝配式低層住宅體系在農(nóng)村和郊區(qū)比較流行。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受外力荷載作用前，先人為地對(duì)它施加壓力，由此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的拉應(yīng)力，即借助于混凝土較高的抗壓強(qiáng)度來(lái)彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足，達(dá)到推遲受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂的目的。6.1預(yù)應(yīng)力技術(shù)類(lèi)型先張法：在構(gòu)件的混凝土澆筑之前將預(yù)應(yīng)力筋張拉到設(shè)計(jì)控制應(yīng)力，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，將預(yù)應(yīng)力筋釋放，使得預(yù)應(yīng)力施加到混凝土構(gòu)架上。后張法：在構(gòu)件的混凝土澆筑之前，在預(yù)應(yīng)力筋相應(yīng)的位置上預(yù)先埋設(shè)孔道或埋設(shè)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，將預(yù)應(yīng)力筋張拉到設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力，并利用專(zhuān)用錨具將預(yù)應(yīng)力筋固定在混凝土構(gòu)件端部，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋需要在預(yù)留孔道中灌入灌漿材料使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土粘結(jié)成整體。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)：預(yù)應(yīng)力筋位于構(gòu)件的外部，或者說(shuō)結(jié)構(gòu)構(gòu)件是由預(yù)應(yīng)力筋與由其它材料形成的構(gòu)件共同組成。預(yù)應(yīng)力混凝土的制作工藝較復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)品本身質(zhì)量、制作人員及機(jī)器的要求較高，且價(jià)格比較昂貴，我國(guó)現(xiàn)階段住宅項(xiàng)目使用較少。模塊化建筑即將傳統(tǒng)房屋以單個(gè)房間或一定的三維建筑空間為建筑模塊單元進(jìn)行劃分，并在工廠對(duì)模塊單元樓板、天花板、墻體進(jìn)行提前預(yù)制安裝，完成后將這些建筑模塊單元輸至現(xiàn)場(chǎng)，使用起重裝備像“搭建積木”一樣將其堆疊、連接在一起，組成一個(gè)完整的建筑。
模塊內(nèi)連接：模塊化組件的單榀桁架與傳統(tǒng)桁架做法一致，各構(gòu)件通過(guò)齒板連接或接長(zhǎng)。與外墻連接：屋架組件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，經(jīng)吊裝到位后通過(guò)金屬連接件將桁架固定在建筑墻體的雙層頂梁板或墻骨柱上。優(yōu)點(diǎn)：施工速度快，同搭板建筑相比可縮短施工周期。節(jié)約人力物力裝配化程度高，修建的大部分工作，包括水、暖、電、衛(wèi)等設(shè)施安裝和房屋裝修都移到工廠完成，施工現(xiàn)場(chǎng)只余下構(gòu)件吊裝、節(jié)點(diǎn)處理，接通管線就能使用。對(duì)環(huán)境污染極少，施工過(guò)程綠色環(huán)保。方便后期擴(kuò)建。缺點(diǎn)：模塊化構(gòu)件的預(yù)制工廠投資大。運(yùn)輸、安裝需要大型設(shè)備。造價(jià)較高。單模塊面積受限，建筑適用范圍低。亦稱(chēng)為巨型框架結(jié)構(gòu)。主次框架結(jié)構(gòu)是由大型構(gòu)件巨型梁、巨型柱等組成的主結(jié)構(gòu)與由常規(guī)梁、柱構(gòu)件組成的次結(jié)構(gòu)共同工作的結(jié)構(gòu)體系。主框架為巨型框架，結(jié)構(gòu)截面幾何尺度、面積、慣性矩等很大；次框架為普通框架，構(gòu)件截面幾何尺度、面積、慣性矩等相對(duì)很小，兩者不是同一數(shù)量級(jí)。巨柱通常由樓、電梯井或大截面實(shí)體柱組成，巨梁一般每隔幾個(gè)或者十幾個(gè)樓層設(shè)置一道，梁高一般占一個(gè)或者幾個(gè)樓層高。主框架梁柱材料為混凝土，而次框架采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，主次框架的連接方式主要有剛接、半剛性連接和鉸接。剛接是指構(gòu)件之間是一個(gè)整體，在破壞以后，梁柱之間的夾角為零，所受的內(nèi)力全部由柱子傳給巨型梁。鉸接是指在結(jié)構(gòu)受力以后，梁柱之間可以自由的轉(zhuǎn)動(dòng)，不受其他約束，各節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立，梁不能將上部彎矩傳遞到柱上。半剛性連接是介于鋼接和鉸接之間的一種新型連接方式。主次框架結(jié)構(gòu)可以加大建筑物的空間和高度，更適用于展廳等大空間建筑，在國(guó)內(nèi)很少應(yīng)用于住宅。是指以預(yù)制鋼筋混凝土柱或鋼柱、鋼桁架、預(yù)制樓板等預(yù)制構(gòu)件組成的大跨度空間結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)采用裝配式交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)，配置外墻、內(nèi)隔墻和樓蓋系統(tǒng)的建筑。建筑物橫向的每個(gè)軸線上，平面桁架隔層設(shè)置，而在相鄰軸線上交錯(cuò)布置。在相鄰桁架間，樓層板一端支撐在下一層平面桁架的上弦上，另一端支撐在上一層桁架的下弦上，實(shí)現(xiàn)施工少支撐甚至免支撐。桁架與柱連接方式：先將鋼桁架置于牛腿上，鋪設(shè)預(yù)制樓板，擰緊節(jié)點(diǎn)板與柱子的螺栓，此階段牛腿承擔(dān)全部豎向剪力；然后現(xiàn)澆混凝土，新增荷載產(chǎn)生的豎向剪力由牛腿和節(jié)點(diǎn)板共同承擔(dān)，水平拉力由節(jié)點(diǎn)板螺栓傳遞。
交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)以木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)為主，我國(guó)目前用于較多用于公共建筑，住宅項(xiàng)目較少。雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)是新型裝配式結(jié)構(gòu)體系，由雙面疊合剪力墻、預(yù)制疊合梁、預(yù)制疊合樓板、預(yù)制外掛凸窗、預(yù)制帶凸窗非承重墻、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、輕質(zhì)條板等預(yù)制構(gòu)件，以及現(xiàn)澆剪力墻、現(xiàn)澆混凝土節(jié)點(diǎn)、現(xiàn)澆樓板等現(xiàn)澆部分共同組成。雙面疊合剪力墻是由工廠化生產(chǎn)的兩片預(yù)制混凝土墻板通過(guò)桁架鋼筋連接成內(nèi)部帶空腔的預(yù)制剪力墻板，在形成的空腔中現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土形成整體受力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。普通預(yù)制剪力墻是在工廠預(yù)制好墻體，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)向預(yù)留的注漿孔灌注混凝土，相當(dāng)于用“粘合劑”將已經(jīng)建好的墻體和工廠預(yù)制的墻體固定在一起。而疊合板式剪力墻的豎向則是通過(guò)在空腔內(nèi)插筋，然后向空腔內(nèi)澆筑混凝土，將上下墻體連接成整體，結(jié)合面更大。疊合墻由于其空腔的尺寸比插筋所需要的空間尺寸大很多，因此在安裝過(guò)程中，疊合墻更便于施工。由于普通預(yù)制墻體的套筒直徑較小，調(diào)整空間相對(duì)有限。疊合剪力墻不需要套筒或漿錨連接，疊合剪力墻上下、左右連接均為利用現(xiàn)澆層和現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件等，采用插筋連接，施工便捷，無(wú)鋼筋與套筒精準(zhǔn)定位的困難，施工質(zhì)量便于保證；同時(shí)也規(guī)避了專(zhuān)用套筒和灌漿料的高額成本。雙面疊合墻有不同的厚度規(guī)格，由于有空腔的存在，同樣寬度和高度的墻體重量要比普通墻輕一半左右。由于普通預(yù)制剪力墻豎向鋼筋連接的施工速度較慢，因而疊合墻能發(fā)揮獨(dú)特作用，但目前國(guó)內(nèi)可借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)不多。-END-
審核：馬彬亞
素材來(lái)源：浩建鋼結(jié)構(gòu)
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