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1.2 装配式建筑的分类

建筑是人们对一个特定空间的需求,按照用途不同分为住宅、商业、机关、学校、工厂厂房等;按照建筑高度可分为低层、多层、中高层、高层和超高层。装配式建筑按照建造过程,先由工厂生产所需要的建筑构件,再进行组装完成整个建筑。它的分类一般按建筑的结构体系和构件的材料来分类。

1.2.1 按建筑结构体系分类

1)砌块建筑

砌块建筑是用预制的块状材料砌成墙体的装配式建筑,适于建造 3 ~ 5 层建筑,如提高砌块强度或配置钢筋,还可适当增加层数。砌块建筑适应性强,生产工艺简单,施工简便,造价较低,还可利用地方材料和工业废料。建筑砌块有小型、中型、大型之分:小型砌块适于人工搬运和砌筑,工业化程度较低,灵活方便,使用较广;中型砌块可用小型机械吊装,可节省砌筑劳动力;大型砌块现已被预制大型板材所代替。

砌块有实心和空心两类,实心的较多采用轻质材料制成。砌块的接缝是保证砌体强度的重要环节,一般采用水泥砂浆砌筑,小型砌块还可用套接而不用砂浆的干砌法,可减少施工中的湿作业。有的砌块表面经过处理,可作清水墙。

2)板材建筑

板材建筑由工厂预制生产的大型内外墙板、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。板材建筑可以减轻结构质量,提高劳动生产率,扩大建筑的使用面积和防震能力。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。大板建筑的关键问题是节点设计。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)。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。大板建筑的主要缺点是对建筑物造形和布局有较大的制约性;小开间横向承重的大板建筑内部分隔缺少灵活性(纵墙式、内柱式和大跨度楼板式的内部可灵活分隔)。

3)盒式建筑

盒式建筑也称集装箱式建筑,是从板材建筑的基础上发展起来的一种装配式建筑。这种建筑工厂化的程度很高,现场安装快。一般在工厂不但完成盒子的结构部分,而且内部装修和设备也都安装好,甚至可以连家具、地毯等一概安装齐全。盒子吊装完成、接好管线后即可使用。盒式建筑的装配形式有:

①全盒式,完全由承重盒子重叠组成建筑。

②板材盒式,将小开间的厨房、卫生间或楼梯间等做成承重盒子,再与墙板和楼板等组成建筑。

③核心体盒式,以承重的卫生间盒子作为核心体,四周再用楼板、墙板或骨架组成建筑。

④骨架盒式,用轻质材料制成的许多住宅单元或单间式盒子,支承在承重骨架上形成建筑。也有用轻质材料制成包括设备和管道的卫生间盒子,安置在其他结构形式的建筑内。

盒式建筑工业化程度较高,但投资大、运输不便,且需用重型吊装设备,因此发展受到限制。

4)骨架板材建筑

骨架板材建筑由预制的骨架和板材组成,其承重结构一般有两种形式:一种是由柱、梁组成承重框架,再搁置楼板和非承重的内外墙板的框架结构体系;另一种是柱子和楼板组成承重的板柱结构体系,内外墙板是非承重的。承重骨架一般多为重型的钢筋混凝土结构,也有采用钢和木作成骨架和板材组合,常用于轻型装配式建筑中。骨架板材建筑结构合理,可以减轻建筑物的自重,内部分隔灵活,适用于多层和高层的建筑。

钢筋混凝土框架结构体系的骨架板材建筑有全装配式、预制和现浇相结合的装配整体式两种。保证这类建筑的结构具有足够的刚度和整体性的关键是构件连接。柱与基础、柱与梁、梁与梁、梁与板等的节点连接,应根据结构的需要和施工条件,通过计算进行设计和选择。节点连接的方法,常见的有榫接法、焊接法、牛腿搁置法和留筋现浇成整体的叠合法等。

板柱结构体系的骨架板材建筑是方形或接近方形的预制楼板同预制柱子组合的结构系统。楼板多数为四角支在柱子上;也有在楼板接缝处留槽,从柱子预留孔中穿钢筋,张拉后灌混凝土。

5)升板和升层建筑

这种建筑的结构体系是由板与柱联合承重。这种建筑是在底层混凝土地面上重复浇筑各层楼板和屋面板,竖立预制钢筋混凝土柱子,以柱为导杆,用放在柱子上的油压千斤顶把楼板和屋面板提升到设计高度,加以固定。外墙可用砖墙、砌块墙、预制外墙板、轻质组合墙板或幕墙等;也可以在提升楼板时提升滑动模板、浇筑外墙。升板建筑施工时大量操作在地面进行,减少高空作业和垂直运输,节约模板和脚手架,并可减小施工现场面积。升板建筑多采用无梁楼板或双向密肋楼板,楼板同柱子连接节点常采用后浇柱帽或采用承重销、剪力块等无柱帽节点。升板建筑一般柱距较大,楼板承载力也较强,多用作商场、仓库、工厂和多层车库等。

升层建筑是在升板建筑每层的楼板还在地面时先安装好内外预制墙体,一起提升的建筑。升层建筑可以加快施工速度,比较适用于场地受限制的地方。

1.2.2 按构件材料分类

由于建筑构件的材料不同,集成化生产的工厂及工厂的生产线因为建筑材料的不同而生产方式也不同,由不同材料的构件组装的建筑也不同。因此,可以按建筑构件的材料来对装配式建筑进行分类。由于建筑结构对材料的要求较高,按建筑构件的材料来对装配式建筑进行分类也就是按结构分类。

1)预制装配式混凝土结构

预制装配式混凝土结构也称PC结构,PC结构是钢筋混凝土结构构件的总称,通常把混凝土预制构件通称PC构件。按结构承重方式又分为剪力墙结构和框架结构。

(1)剪力墙结构

PC结构的剪力墙结构实际上是板构件,作为承重结构是剪力墙墙板,作为受弯构件就是楼板。现在装配式建筑的构件生产厂的生产线多数是板构件生产。装配时施工以吊装为主,吊装后再处理构件之间的连接构造问题。

(2)框架结构

PC结构的框架结构是把柱、梁、板构件分开生产,当然用更换模具的方式可以在一条生产线上进行。生产的构件是单独的柱、梁和板构件。施工时进行构件的吊装施工,吊装后再处理构件之间的连接构造问题。框架结构有关墙体的问题,可以由另外的生产线生产框架结构的专用墙板(可以是轻质、保温、环保的绿色板材),框架吊装完成后再组装墙板。

2)预制集装箱式结构

集装箱式结构的材料主要是混凝土,一般是按建筑的需求,用混凝土做成建筑的部件(按房间类型,例如客厅、卧室、卫生间、厨房、书房、阳台等)。一个部件就是一个房间相当于一个集成的箱体(类似集装箱),组装时进行吊装组合就可以了。当然材料不仅仅限于混凝土,例如,日本早期装配式建筑集装箱结构用的是高强度塑料。这种高强度塑料可以做枪刺(刺刀),但缺点是防火性能差。

3)预制装配式钢结构

装配式钢结构采用钢材作为构件的主要材料,外加楼板和墙板及楼梯组装成建筑。装配式钢结构建筑又分为型钢结构和轻钢结构,型钢结构的承重采用型钢,可以有较大的承载力,可以装配高层建筑。轻钢结构以薄壁钢材作为构件的主要材料,内嵌轻质墙板。一般装配多层建筑或小型别墅建筑。

(1)型钢结构

型钢结构的截面一般较大,可以有较高的承载力,截面可为工字钢、L形或T形钢。根据结构设计的设计要求,在特有的生产线上生产,包括柱、梁和楼梯等构件。生产好的构件运到施工工地进行装配。装配时构件的连接可以是锚固(加腹板和螺栓),也可以采用焊接。型钢结构的承重采用型钢,可以有较大的承载力,可以装配高层建筑。

(2)轻钢结构

轻钢结构一般采用截面较小的轻质槽钢,槽的宽度由结构设计确定。轻质槽钢截面小,壁一般较薄,在槽内装配轻质板材作为轻钢结构的整体板材,施工时进行整体装配。由于轻质槽钢截面小而承载力小,所有一般用来装配多层建筑或别墅建筑。由于轻钢结构施工采用螺栓连接,施工快、工期短,还便于拆卸,加上装饰工程造价一般为(1500 ~ 2000)元/ m 2 ,目前市场前景较好。

4)木结构

木结构装配式建筑全部采用木材,建筑所需的柱、梁、板、墙、楼梯构件都用木材制造,然后进行装配。木结构装配式建筑具有良好的抗震性能、环保性能,很受使用者的欢迎。对于木材很丰富的国家,例如德国、俄罗斯等则大量采用木结构装配式建筑。

装配式建筑现在一般按材料及结构分类,其分类示意图如图 1.16 所示。

图 1.16 装配式建筑结构分类 /OHcqFF7+i5hbnlXH0rW+shlaMJJpeE4qUh3T2rgXlVc4EFv+JIU8rDhERTWPyxs

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