多层住宅建筑承重体系的研究

2010-01-01刘铭

中国新技术新产品 2010年17期

关键词：粘土砖压型砌块

刘铭

（黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江大庆 163319）

1 问题的提出

随着社会的发展，人们居住理念的更新，可以说粘土砖结构在使用过程中已是问题多多，主要表现在:

1.1 粘土砖的烧结过程中破坏环境

我国是-个人口众多、能源和土地紧缺的国家，以实心粘土砖为主的传统房建材料耗能毁田严重，每年实心粘土砖产量约6000亿块标砖，砖瓦企业12万个，占地30多万公顷，每年烧砖毁田数万公顷，与此同时，每年排放2亿多吨粉煤灰和煤矸石没有得到有效利用，不仅占用大量土地，而且污染环境。

1.2 粘土砖维护结构的房屋使用过程中节能效果差

与国外相比，我国的住宅外墙保温隔热性能相差4-5倍，单位建筑面积的采暖能耗为同等条件下发达国家的3倍，每年北方房屋采暖能耗高达1.2亿吨标煤，南方空调降温能耗每单位建筑面积是北方采暖能耗的3倍，每年仅墙体材料生产能耗和北方房屋采暖能耗就占我国全年能源消耗总量的15%以上。

1.3 建筑的科技含量低，无法使建筑行业成为支柱产业

可以说.粘土砖住宅己不适应时代的潮流了。

2 技术分析

2.1 钢筋混凝土异型柱框架--加气混凝土砌块体系

2.1.1 钢筋混凝土异型柱框架--加气混凝土砌块体系的特点

钢筋混凝土异型柱框架结构加气温凝土砌块是近年来比较多见的一种结构体系，它主要同剪力墙结合，应用于小高层住宅中。现在我们做一创新，把剪力墙去掉，将异型柱纯框架结构引入多层住宅，它的优点有:

2.1.2 统框架结构相比，房型简洁，不露梁祝。同砖混住宅相比，增加有效使用面积2%。

2.1.3 施工工艺成熟，施工速度快，质量易保证。

2.1.4 相同地震等级下地震力较小

钢筋混凝土异型柱框架结构毕竟不同于普通框架结构，它有自己的一些问题:柱(尤其是L形、T形桩)为单轴对称，在偏心受力和水平受力下会产生扭转，对柱体产生附加剪应力，这就要对一些关键部位的柱(如角柱)进行剪扭验算以调整配筋。根据外省市的经验，在设计中宜将柱箍筋沿柱全高加密以做到强剪弱弯；柱的轴压比应偏严，比之规范要求减小0.05，许多结构设计软件也是这样做的；将框架抗晨等级提高为二级，更充分体现强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固的原则。以上几条都是自己的体会加上先进单位的设计经验而总结的，待异型柱的国家规范出台后可再做调整。

2.2 新型砌体材料黄河淤泥砖承重围护体系

2.2.1 黄河淤泥砖承重围护体系的特点

黄河淤泥砖顾名思义是以黄河淤泥为原料烧结而成的新型砌体材料，它同传统的粘土砖相比有如下优势:符合国家的产业政策，有良好的发展前景。国家鼓励发展节能、节地、利废的新型墙休材料，以替代量大面广的实心粘土砖.为此还出台了一系列政策，如:固定资产投资方向调节税税率为0%；列入国家开发银行的基本建设政策性投资项目，可享受政策性贷款；引进国外先进设备，免征进口设备关税和进口产品增值税；应用新型墙体建造的北方节能住宅，固定资产投资方向调节税税率为0%等等。黄河淤泥砖的生产是因地制宜、变废为宝(这两条是国家墙改文件中多次强调的)，因此有广阔的发展前景；设计、施工与粘土砖相比无需做大的改动，创新带来的问题少；黄河淤泥砖比粘土砖容重小30%，可减轻建筑自重10%-15%，从而减小基础造价和地基处理费用。

2.2.2 黄河淤泥砖承重围护体系施行技术措施

前面我们讲了，设计、施工与粘土砖相比无需做大的改动，只需做一些细部处理即可。应用之前急需做的工作概括起来主要有:黄河淤泥砖同砂浆组合砌体的力学指标要具体化，比如抗压、抗剪、抗折强度，在暂时无规范的情况下可参照兄弟单位的经验取值、或自己组织做力学实验、或参照规范中粘土砖相关条目做折减处理；施工管理、质量监督要适合黄河淤泥砖的特点，比如砌砖前适宜的含水量、孔型砖砌筑时砂浆的调配等都要在大规模应用前做好实验；工程中如何套用定额也需预算人员根据砖的单方造价尽早得出。总之，这些数据都是不难得到的，技术措施比较简单这也是如前所述黄河淤泥砖应用起来的一大优势。

2.3 轻型钢结构

继砖混结构、框架结构、框轻结构之后，配合国家有关限制使用粘土砖及鼓励建筑业多用钢材的政策，新型钢结构住宅正引起建筑业内人士广泛关注。目前天津、北京、上海、长沙等地正在进行相关试点工作，下面将从几个方面对轻钢结构体系住宅进行技术方面的探讨。

2.3.1 结构方案:轻型钢结构多层房屋中最常用的结构体系为框架结构，根据建筑方案的需要有时也采用悬挂体系。梁柱多为轧制或焊接工程截面，有时柱也可采用箱形截面。由于受到我国型钢品种和供应的限制，目前主要采用焊接构件。框架结构平面布置灵活，各部分刚度比较均匀，构造简单，易于施工。其自振周期较长，自重较轻，对地震作用不敏感。但其侧向刚度小，侧向位移难以控制。对于一些设有电梯的多层房屋，为增强侧向刚度，结合其电梯井的布置，还可以采取框架--抗剪架体系或框架--剪力墙(通常为钢板剪力墙)结构体系。

2.3.2 支撑体系:为了加强多层房屋钢结构的侧向刚度，抵抗水平风荷载和地震作用，通常用槽钢或角钢在墙体平面内布置垂直支撑体系。根据要求可以沿纵、横单向布置或双向布置。支撑与框架衔接，按拉杆或压杆设计。考虑到门窗的布置，可以采用x形、单斜杆形、人字形、倒人字形、w形、倒w形、门式等形式，还可采用偏心支撑。在不影响建筑功能的前提下，在平面上支撑应均匀布置。对后五种支撑应验算梁上支撑轴力引起的附加弯矩。偏心支撑的优点是在较小或中等的水平荷载作用下有足够的刚度，而在严重超载(如大地层)时具有良好的延性，是一种较好的抗剪支撑。

2.3.3 楼盖体系；多层房屋钢结构的楼板必须有足够的承载力、刚度和整体性。当前较常采用的是在钢梁上铺设压型钢板.再浇柱100-150mm的钢筋混凝土板，即压型钢板组合楼板，压型钢板与钢梁之间用栓钉连接。

另外还可用预应力薄板加混凝土现浇层或一般钢筋混凝土楼板，此时应保证楼板和钢梁之间的可靠连接。设计时如考虑钢梁和楼板的组合作用，可显著提高梁的承载力和整体稳定性，并有效降低梁高。主梁与次梁的连接一般为简支等高连接，有时也做成不等高连接，如采用压型钢板组合楼板时，为便于铺设压型钢板，主次梁顶面相差压型钢板厚度，同时还可以增大建筑净层高。

2.3.4 围护结构:为了减轻多层房屋钢结构的自重，围护结构多采用轻质材料。外墙墙体多采用轻质填充材料，如空心砌块、加气混凝土等，有时可采用压型钢板加轻质保温层组成的复合墙体，也有很多房屋外墙采用轻质美观的玻璃幕墙结构。内隔墙可采用空心砌块、加气混凝土等轻质填充墙或轻钢龙骨石膏板，目前也有采用铝合金框玻璃隔断的。对轻型钢结构房屋来说，传统的油毡加沥青的屋面防水层很不经济，现大都采用卷材防水。屋顶也放气了传统的水泥砂浆找平层和炉渣保温层，而采用轻质保温材料，如JQN板、聚乙烯混凝土扳等，可根据要求做成变厚度而取消屋面找平层。

2.3.5 基础形式:多层轻钢房屋基础常用柱下独立基础、条形基础、十字形基础，有时也可采用片筏基础。采用柱下独立基础时，应注意各基础相对不均匀沉降对上部结构的影响。基础梁常用现浇或预制钢筋混凝土结构，有时根据要求也可采用钢基础梁，但通常将设置在地面以下的柱脚和钢梁外包混凝土，以解决防腐问题。