1. 结构体系简述
框架结构体系一般用于钢结构和混凝土结构中,由梁和柱通过节点构成承载结构。在框架中,建筑空间灵活易用。根据不同的施工方式,钢筋混凝土框架可划分成四类:(a)现浇框架:即全部现场浇筑板、梁、柱;(b)现场浇筑梁和柱、预制楼板的现浇框架;(c)半装配式框架:即预制梁、板,现场浇筑柱;(d)全装配式框架:即全部预制梁、板、柱。
当建筑高度增加时,此体系底部梁柱构件的内力(弯矩和剪力)在水平作用下会明显加大,引起其横截面尺寸以及配筋量的加大;超过一定程度之后,势必增加建筑平面布置和空间处理等的难度,从而影响正常使用建筑物的内部空间。此时,材料用量以及造价等指标亦不合理。因此,其在使用上层数受到限制。
冷弯薄壁型钢属于高效型的材料,它的突出特点表现为轻质高强和横截面多元化。因为截面很薄,与热轧钢对比,同等条件下的冷弯薄壁型钢的回转半径可加大一半左右,惯性矩约可增加53%~78%。自十九世纪三十年代出现台冷轧机到上个世纪四十年代美国钢铁学会(AISI)颁发本冷弯薄壁型钢设计标准以来,冷弯薄壁型钢种类繁多,在建筑领域中广泛使用。
轻骨料主要有天然轻骨料以及人造轻骨料两大种类。其中天然轻骨料主要包含浮石、火山渣;页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩、粉煤灰陶粒,膨胀矿渣珠等属于人造轻骨料。轻骨料混凝土优越性突出,如质轻、工程费用低、抗震性能好、抗裂性强、耐久性好、耐火性高等。在工程建设中,轻骨料混凝土不仅可以满足强度指标的要求,而且对减少结构自身的重量有很大的帮助。这一特性使轻骨料混凝土在装配式建筑中的使用价值更加突出。
根据国内目前的装配式建筑体系的现状,结合我国相关政策和有关理论知识,课题组在框架体系可形成大空间、冷弯薄壁型钢体系分散承重和轻骨料混凝土自身重量轻的特点上,研发出空间划分灵活、室内空间净高大、抗震性能强、综合造价低、适于吊装、工业化程度高的新型装配式轻型钢结构民居建筑体系。
新型装配式建筑体系由墙架柱、墙架梁、冷弯薄壁型钢梁—轻骨料混凝土组合楼(屋)盖、冷弯薄壁型钢梁—轻骨料混凝土组合墙板等部件组成。
2. 该体系具有以下特点:
(1)该体系可根据建筑布局灵活布置墙架柱、墙架梁。既可以在较大程度上满足建筑师天马行空的想象力,又可根据用户需求定制室内空间布局,可满足年轻一代对住宅空间划分灵活、个性化的要求。
(2)该体系将结构次梁内嵌于楼板中,形成组合式无梁楼板,既减小了结构布置对室内空间的占用,提升了内部空间有效净利用率,又有效的增加了室内空间净高。
(3)该体系组合楼(屋)盖、组合墙板采用冷弯薄壁型钢作为主要受力部件,采用轻骨料混凝土(主要为陶粒混凝土)作为主要填充材料,上下均布置双向交叉抗裂钢丝网。轻骨料混凝土不仅自重轻,易于吊装,而且可以为内嵌的冷弯薄壁型钢梁提供侧向支撑,提高了组合楼盖的承载力。
(4)该体系集成化程度高,装配施工速度快,工程质量容易控制,建造周期短,适于工业化生产。