(1)木构范式:木材与混凝土相较,主要优点在于可再生和低能耗。19世纪30年代的芝加哥,出现了集成装配背景下Balloon预制木构架。有人认为没有Balloon木构架,芝加哥和旧金山就难以发展为今天的大都市。由于适应了当时社会需要条件,不断发展的技术革命与更有效的建造方法将使木构架在当今美国装配式建筑中有着更广泛的应用,并已形成了技术成熟的结构体系。
(2)PC结构范式:最早提出PC结构装配建筑产业化行为的是以美国为代表的欧美国家,多年来美国建筑界致力于发展标准化的功能块、设计上统一模数,这样易于统一又富于变化,方便了装配建筑的生产和施工,目前美国产业化装配住宅的PC结构范式的体系主要有:
①嵌板式结构:在工厂生产房屋的各个板面和房顶,然后在建房地组装。此类建筑比模块式建筑需要更多的工地劳动。
②预切割结构。预切割组装住宅是另一种类型的工厂制造装配住宅,根据设计规格,在工厂里把建筑材料切割成恰当的尺寸后运送到工地组装。预切割组装住宅包括成套装配住宅、圆屋顶装配住宅等。此类装配需要的工地劳动最多。
③剪力墙结构:该结构主要受力构件剪力墙、梁、板部分或全部由预制混凝土构件(预制墙板、叠合梁、叠合板)组成的装配式混凝土结构。特点是产业化程度高,预制比例可达70%,适用于中、高层建筑。
④框架-剪力墙结构:该结构是在框架结构中,设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共同抵抗水平荷载。特点是产业化程度高,施工难度高,成本较高,室内柱外露,内部空间自由度较好,适用于高层、超高层建筑。
(3)钢结构范式:钢结构装配式建筑有着更快的建造速度,作为一种主流新技术,在美国建造市场上所占的比重越来越大。其结构范式的体系主要有:
①型钢、轻钢结构:该结构是以部分型钢与镀锌轻钢作为房屋的支承和围护,是在木结构的基础上的新发展,它具有极强健坚实性、防风、防震性以及更好的防虫性、防潮性、防火性、防腐性,随心所欲的可塑性,并具有很强健绿色环保概念。
②钢-钢混凝土结构:主要有柱钢-钢筋混凝土体系;预制钢管混凝土体系等。该结构主要用低合金型钢在工厂预制,运到施工现场组装。按美国通用的钢结构规范设计,最大能承受193KM/H的风速、7320N/平方米的雪荷载以及规范要求达到的地震荷载,吊车荷载可达50吨,无内柱跨度为24~91M,有内柱时,柱网可达61M/24M,适用于高层、超高层建筑。
(4)模数集成结构范式:该结构范式是指利用模数协调新技术集成装配整个建筑或者建筑群,在基地现场进行组装,它们所特有的系统赐予其足够的结构强度。在建造过程中,集成材料被直接运送到场地、组装到位、接上水电管网系统,相互搭接后加以密封,将现场的步骤简单化。这意味着尽可能使用集成装配式模式高精度的建筑材料和配件,最大程度的保证质量和精度。由美国皮博迪信托公司首创完成的默里的格罗夫项目非常具有代表性,此项目包含一栋五层楼30套公寓。
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