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摘要:对现在常用的几种结构体系进行分析,提出应用建议。介绍一种新的多层建筑结构体系——保温砌模剪力墙体系。
关键词:多层建筑结构 剪力墙结构 砌块 砌模
0 引言
多层建筑在今后几十年内仍是我国各地区发展的主要结构形式。研究开发经济实用的不用实心粘土砖的多层建筑(尤其是多层住宅)结构体系是当前十分迫切的课题。
1 当前几种常用多层建筑结构体系的分析
进几年来,对多层建筑结构体系的研究不断有新的发展,主要有以下几种类型:
1.1 用多孔粘土砖或非粘土砖代替实心粘土砖的多层建筑体系。这种体系发展缓慢,原因有以下几个方面:①粘土多孔砖仍需要大量的粘土,少用粘土有限;②不能用于承重墙;③由于涉及原材料及投资前景等问题,生产厂家不敢下决心扩大规模,制约了其发展;④灰砂砖由于抗剪强度及其与砂浆的粘结性能不佳,影响其大面积推广使用。
1.2 混凝土空心砌块多层建筑体系。这种体系在北京已经发展了几年,且已形成相当规模的砌块生产能力,砌块生产已“供大于求”。其存在的问题为:①混凝土空心砌块自重大,由人工采用人工砌筑的劳动强度大,不符合建筑工业化的方向;②砌筑工艺存在不足之处:很薄的砂浆在空心砌块上铺设很难粘结密实和牢固,影响整体强度;③雨水容易从砂浆缝隙渗入,如果双面抹灰,又大大增加抹灰量;并且在光洁的砌块上抹灰难度很大,易空鼓、开裂;④在砌块内放置钢筋、建筑混凝土等工艺复杂,质量无法检验。
总之,大面积推广混凝土空心砌块难度较大,因此有人认为预制混凝土砌块和现浇混凝土墙都是混凝土,何必把混凝土做成砌块再用人工去砌筑呢?不如现场一次建筑成型方便,质量也好,并且可以不用抹灰,省工,进度快。
1.3 革新”外砌内浇”体系。将外墙粘土实心砖改为加气混凝土砌块,内墙仍为钢筋混凝土墙体(一般为140~160mm厚),用大模板施工。
1.4 钢筋混凝土剪力墙结构体系。内外墙全部采用现浇钢筋混凝土墙,目前已经开发出多种配套的外墙保温体系。这类结构体系,亦可以把外墙做成预制墙板在现场预制生产后就地安装。
1.5 框架轻板结构体系。结构多为钢筋混凝土框架结构,内外墙均为非沉重墙。可用陶粒空心块、加气混凝土块或其它非粘土砌块以及陶粒混凝土轻质两面光条板,3E板等做内外墙。
2 一种新的建筑结构体系——保温砌模剪力墙结构
保温砌模现浇钢筋混凝土网格剪力墙沉重结构体系(以下简称”保温砌模剪力墙结构”)是近年来新研制的结构体系,这种体系采用聚苯颗粒混凝土(细石)制作成空心砌块进行砌筑、浇筑施工。砌块构造长395mm;宽300mm(用于外墙)或200mm;高195mm。由水泥、粉煤灰、聚苯乙烯泡沫塑料颗粒、外加剂及水拌制后,在砌块模具中分层振压后制成砌块坯体,脱模养护后制成砌块。砌块体积密度为380~450kg/m3。该砌块垂直方向上有2个方孔,水平方向上有槽,现场砌筑时将砌块对孔(垂直孔道)错缝砌筑,砌成的砌体形成水平与垂直2个方向都沟通的网格式空腔,空腔内配钢筋、建筑混凝土。如是,这种砌块既是砌体、又是模板、又有保温功能,故称(保温砌模)。
砌模现浇后的墙体内形成矩形网格状的钢筋混凝土芯体,在内外墙转角处、内外墙交接处、沉重梁部位等,设置组合柱构造,这样可构成性能良好的完整沉重墙体系。砌筑”保温砌模”时,每层砌模水平孔内配置水平钢筋;砌到一层高度,在垂直孔内插入竖向钢筋,在孔内浇筑自密实免振混凝土。内外墙均可以采用这种工艺。为了探索这种新结构体系的性能,清华大学土木系对此做了试验。墙体抗震性能满足规范要求,结构受力合理,构造上有创新,是集结构、保温、隔热、隔声和防火于一体的多层新型建筑体系。保温砌模所用的聚苯颗粒混凝土,可消纳大量废旧聚苯泡沫,变废为宝,回收“白色垃圾”减少污染。据有关资料介绍工程造价低于混凝土配筋砌块墙及现浇剪力墙结构。无论在设计、施工工艺方面还需要进一步深化研究,但从发展方向无疑是大有可为。
3 体系评述
符合我国国情的多层建筑结构体系应该是结构安全可靠,建筑材料来源丰富,有利于墙体改革和节能;符合建筑施工工业化的发展方向,能减轻笨重的体力劳动,还要能降低工程造价,有明显的经济效益。
根据上述原则,认为以现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系为主的多层建筑结构体系较为适宜,尤其是多层住宅。上述“革新外砌内浇结构”与“保温砌模剪力墙结构”都属于这类结构体系,下面就这两种结构进行具体分析。
革新“外砌内浇”体系的关键是改革外墙,根据目前建材条件,可采用加气块、混凝土空心砌块或其他非沉重砌块。同时还需在外墙采用组合柱和圈梁等措施来增加外墙的抗震能力,在内墙增加纵向钢筋混凝土剪力墙。也可以把外墙做成结构,保温、装饰三合一的现场预制外墙板替代“外砌”。这类结构体系也可作成大开间(6~7m左右),由横墙沉重,设钢筋混凝土内纵墙或部分纵墙,现浇楼板(少量梁)并加大组合柱。采用加气块砌筑外墙时可以加厚外墙,不再用外墙保温。目前加气块内外抹灰的施工工艺为题已基本解决,使该体系成为比较切合中国目前实际情况的多层建筑结构体系之一。
“保温砌模剪力墙结构”是今后值得推广应用的一种较好的体系,其优点前面已经陈述。其主要缺点是还必须用人工砌筑,仍离不开抹灰;混凝土浇筑工艺较为复杂,从建筑施工工业化角度来考虑尚有不足之处。为了弥补上述不足,可以将内墙改为一般钢筋混凝土剪力墙,这样可以减少2/3的砌筑量和抹灰面积,工艺也简单多了。实际上把钢筋混凝土剪力墙体系和保温砌模剪力墙体系两者结合起来,取长补短,充分发挥各自优势。这种做法可以供设计和建设单位参考。根据试验研究资料证明,这种体系的建筑层数可以超过6层、不高于10层。
关键词:多层建筑结构 剪力墙结构 砌块 砌模
0 引言
多层建筑在今后几十年内仍是我国各地区发展的主要结构形式。研究开发经济实用的不用实心粘土砖的多层建筑(尤其是多层住宅)结构体系是当前十分迫切的课题。
1 当前几种常用多层建筑结构体系的分析
进几年来,对多层建筑结构体系的研究不断有新的发展,主要有以下几种类型:
1.1 用多孔粘土砖或非粘土砖代替实心粘土砖的多层建筑体系。这种体系发展缓慢,原因有以下几个方面:①粘土多孔砖仍需要大量的粘土,少用粘土有限;②不能用于承重墙;③由于涉及原材料及投资前景等问题,生产厂家不敢下决心扩大规模,制约了其发展;④灰砂砖由于抗剪强度及其与砂浆的粘结性能不佳,影响其大面积推广使用。
1.2 混凝土空心砌块多层建筑体系。这种体系在北京已经发展了几年,且已形成相当规模的砌块生产能力,砌块生产已“供大于求”。其存在的问题为:①混凝土空心砌块自重大,由人工采用人工砌筑的劳动强度大,不符合建筑工业化的方向;②砌筑工艺存在不足之处:很薄的砂浆在空心砌块上铺设很难粘结密实和牢固,影响整体强度;③雨水容易从砂浆缝隙渗入,如果双面抹灰,又大大增加抹灰量;并且在光洁的砌块上抹灰难度很大,易空鼓、开裂;④在砌块内放置钢筋、建筑混凝土等工艺复杂,质量无法检验。
总之,大面积推广混凝土空心砌块难度较大,因此有人认为预制混凝土砌块和现浇混凝土墙都是混凝土,何必把混凝土做成砌块再用人工去砌筑呢?不如现场一次建筑成型方便,质量也好,并且可以不用抹灰,省工,进度快。
1.3 革新”外砌内浇”体系。将外墙粘土实心砖改为加气混凝土砌块,内墙仍为钢筋混凝土墙体(一般为140~160mm厚),用大模板施工。
1.4 钢筋混凝土剪力墙结构体系。内外墙全部采用现浇钢筋混凝土墙,目前已经开发出多种配套的外墙保温体系。这类结构体系,亦可以把外墙做成预制墙板在现场预制生产后就地安装。
1.5 框架轻板结构体系。结构多为钢筋混凝土框架结构,内外墙均为非沉重墙。可用陶粒空心块、加气混凝土块或其它非粘土砌块以及陶粒混凝土轻质两面光条板,3E板等做内外墙。
2 一种新的建筑结构体系——保温砌模剪力墙结构
保温砌模现浇钢筋混凝土网格剪力墙沉重结构体系(以下简称”保温砌模剪力墙结构”)是近年来新研制的结构体系,这种体系采用聚苯颗粒混凝土(细石)制作成空心砌块进行砌筑、浇筑施工。砌块构造长395mm;宽300mm(用于外墙)或200mm;高195mm。由水泥、粉煤灰、聚苯乙烯泡沫塑料颗粒、外加剂及水拌制后,在砌块模具中分层振压后制成砌块坯体,脱模养护后制成砌块。砌块体积密度为380~450kg/m3。该砌块垂直方向上有2个方孔,水平方向上有槽,现场砌筑时将砌块对孔(垂直孔道)错缝砌筑,砌成的砌体形成水平与垂直2个方向都沟通的网格式空腔,空腔内配钢筋、建筑混凝土。如是,这种砌块既是砌体、又是模板、又有保温功能,故称(保温砌模)。
砌模现浇后的墙体内形成矩形网格状的钢筋混凝土芯体,在内外墙转角处、内外墙交接处、沉重梁部位等,设置组合柱构造,这样可构成性能良好的完整沉重墙体系。砌筑”保温砌模”时,每层砌模水平孔内配置水平钢筋;砌到一层高度,在垂直孔内插入竖向钢筋,在孔内浇筑自密实免振混凝土。内外墙均可以采用这种工艺。为了探索这种新结构体系的性能,清华大学土木系对此做了试验。墙体抗震性能满足规范要求,结构受力合理,构造上有创新,是集结构、保温、隔热、隔声和防火于一体的多层新型建筑体系。保温砌模所用的聚苯颗粒混凝土,可消纳大量废旧聚苯泡沫,变废为宝,回收“白色垃圾”减少污染。据有关资料介绍工程造价低于混凝土配筋砌块墙及现浇剪力墙结构。无论在设计、施工工艺方面还需要进一步深化研究,但从发展方向无疑是大有可为。
3 体系评述
符合我国国情的多层建筑结构体系应该是结构安全可靠,建筑材料来源丰富,有利于墙体改革和节能;符合建筑施工工业化的发展方向,能减轻笨重的体力劳动,还要能降低工程造价,有明显的经济效益。
根据上述原则,认为以现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系为主的多层建筑结构体系较为适宜,尤其是多层住宅。上述“革新外砌内浇结构”与“保温砌模剪力墙结构”都属于这类结构体系,下面就这两种结构进行具体分析。
革新“外砌内浇”体系的关键是改革外墙,根据目前建材条件,可采用加气块、混凝土空心砌块或其他非沉重砌块。同时还需在外墙采用组合柱和圈梁等措施来增加外墙的抗震能力,在内墙增加纵向钢筋混凝土剪力墙。也可以把外墙做成结构,保温、装饰三合一的现场预制外墙板替代“外砌”。这类结构体系也可作成大开间(6~7m左右),由横墙沉重,设钢筋混凝土内纵墙或部分纵墙,现浇楼板(少量梁)并加大组合柱。采用加气块砌筑外墙时可以加厚外墙,不再用外墙保温。目前加气块内外抹灰的施工工艺为题已基本解决,使该体系成为比较切合中国目前实际情况的多层建筑结构体系之一。
“保温砌模剪力墙结构”是今后值得推广应用的一种较好的体系,其优点前面已经陈述。其主要缺点是还必须用人工砌筑,仍离不开抹灰;混凝土浇筑工艺较为复杂,从建筑施工工业化角度来考虑尚有不足之处。为了弥补上述不足,可以将内墙改为一般钢筋混凝土剪力墙,这样可以减少2/3的砌筑量和抹灰面积,工艺也简单多了。实际上把钢筋混凝土剪力墙体系和保温砌模剪力墙体系两者结合起来,取长补短,充分发挥各自优势。这种做法可以供设计和建设单位参考。根据试验研究资料证明,这种体系的建筑层数可以超过6层、不高于10层。