轻质钢筋混凝土夹芯板结构体系的应用研究

底素卫 王月亭 倪家明

1.河北建筑工程学院;2.中国电力工程顾问集团西南电力设计院

1 发展先进优质的板材的必要性

随着我国住宅建筑规模的日益壮大,要求住宅产业不断推向现代化,提高住宅部件和产品的生产效率和施工效率.由于板材规格尺寸工整,易于成型,便于机械化生产,生产效率高;加上板材尺寸大,整体性好,可以装配式安装,施工效率高,最能做到生产工业化,产品标准化,规格尺寸模数化,施工装配化,易于控制产品质量和工程质量.因此,大规模房屋建设需要尽快发展技术先进的高质量的建筑板材.

2 轻质钢筋混凝土夹芯板结构体系的构造特点

轻质钢筋混凝土夹芯板结构体系是一种新型结构体系.其以钢筋混凝土暗肋夹芯板技术为核心,以该种复合板作为主要承重构件(墙板).纵墙和横墙均由多个预制件组成,预制墙板尺寸较小,墙板之间以构造小梁、柱连接,形成一个壁板式框架体系.

2.1 体系的主要构件及构造特点

夹芯板建筑结构体系的主要构件包括承重墙板、隔墙板和楼板(如图1),其他构件如楼梯等则与一般建筑体系无异.

图1 夹芯板构造示意图

(1)楼板.由于面板厚度较薄(一般为30～50mm),应采用细石混凝土,强度等级与密肋相同,配筋按设计规定.密肋尺寸与配筋也由设计计算确定,其余构造应符合现行有关规范规定.

(2)隔墙板.其密肋应采用轻骨料混凝土,密肋配筋采用2Φ 5冷轧钢筋,钢筋交叉处采用焊接连接.面板采用玻璃纤维增强水泥,韧性和抗裂性能极好.相邻隔墙板的连接端做成相互咬合的锯齿形.隔墙板厚度从80～120mm不等,可根据不同房间的隔声需要选定.

(3)承重墙板.承重墙板是由若干墙板通过肋梁、肋柱相连而组成的.因为要承受荷载,要求墙板具有一定强度,混凝土夹芯砌块应严格按设计要求确定强度等级和厚度.墙板厚度不宜小于140mm,一般取180mm,宽度400～600mm,高度由具体工程确定,等于层高减去联系(圈)梁的高度.墙板还可根据工程实际需要进行切割.

上述板件中都涉及到了混凝土夹芯砌块,砌块既作为填充材料,又可作为施工时的内胎模,其构造如图2所示.

图2 混凝土夹芯砌块构造示意图

2.2 夹芯板建筑结构的构件连接

由于夹芯板建筑体系主要用于多层建筑,一般情况下其承载力较容易得到满足,关键是主要构件之间的连接构造.

(1)承重墙板之间的连接有“一”字型、“十”字型、“T”字型和“L”字型4种连接方式,均采用钢筋混凝土构造柱或肋梁、肋柱连接.墙板在安装时,预留构造柱、肋梁和肋柱槽,安装就位固定后安放焊接钢筋网,肋梁、肋柱纵筋相交处相互焊接,肋梁纵筋伸入端部构造柱内长度须满足现行规范《高层建筑混凝土结构技术验收规范》(JCJ138-2002)规定的最小锚固长度要求.钢筋安装完毕,在预留槽中浇灌强度等级不小于C20的细石混凝土,要求保温隔热时,采用轻质陶粒混凝土.具体做法见图3.

图3 夹芯板件间连接构造示意图

(2)隔(非承重)墙板之间的连接主要采用构造连接,连接端制作成相互咬合的锯齿形(图4),空隙处用普通水泥砂浆(1∶1∶2)填实.

(3)承重墙板与钢筋混凝土柱的连接按设计要求在柱子中预埋拉接筋,与墙板肋梁纵筋焊接,拉接筋在柱子中的长度应满足现行规范《高层建筑混凝土结构技术验收规范》(JCJ138-2002)规定的最小锚固长度要求,示意图见图5.

(4)承重墙板与楼板的连接,墙板肋柱顶部纵筋伸入联系梁中,与梁中钢筋焊接,墙板底部采用坐浆,直接搁置在楼板其上即可.

图4 隔墙板间连接示意图

图5墙板与钢筋混凝土柱连接构造示意图

3 夹芯板建筑结构体系的技术经济分析

为推广夹芯板建筑结构体系,北京市房山区某房地产公司将其开发小区的一栋住宅楼设计方案改为该结构体系,住宅楼原设计方案为砖混体系.砖混体系住宅建筑面积 1567.67m2,使用面积1265.32m2,一单元,每层均为二室二厅的成套住宅,层高2.8m.建筑物总长15.84m,进深10.44m.所有承重墙均为240mm厚粘土实心砖墙,卫生间隔断用120mm厚粘土实心砖墙.楼板现浇.抗震设防烈度为7度,层层设圈梁,截面为240mm x 180mm,纵横承重墙相交处设240x 240mm的钢筋混凝土构造柱.分户门为钢制防盗门,其他门高级夹板门,铝合金窗.内墙面、顶棚抹石灰砂浆后刷力得高级涂料,外墙面粘贴条形瓷砖.一般水泥砂浆楼地面.

改为夹芯板建筑体系后,建筑面积1567.67m2,使用面积1312.91m2.原240mm厚承重墙改为180mm厚夹芯墙板,120mm厚砖墙用80mm厚隔墙板.除卫生间、厨房外,所有楼板采用双向密肋夹芯楼板,其余不变.

两种方案的技术经济指标见表1.

表1 夹芯板与砖混两种方案经济指标对比表

4 夹芯板建筑结构体系的优越性

夹芯板建筑结构体系不仅具有较好的经济效益,而且具有明显的社会和环境效益.

4.1 降低工程造价

从前面的分析中可看出,轻质钢筋混凝土夹芯板建筑体系中的密肋夹芯楼板低于现供混凝土平板和预应力混凝土空心板的定额价20%以上.同时,由于轻质钢筋混凝土夹芯板建筑自重仅为砖混结构自重的40%左右,可简化地基处理,大量节约基础费用(基础分部工程造价降低达40%以上).此外,夹芯板建筑是节能建筑,可免支固定资产投资方向调节税5%,也可免交用作墙改基金的附加费.整个体系造价与砖混结构相比可降低5～10%.

4.2 缩短建设工期

轻质钢筋混凝土夹芯板建筑的构件大部分在工厂生产,现场安装,主体工程施工速度快.同时,由于其自重轻和板面平整,基础工程和抹灰工程的工期大为减少,与砖混结构相比,其总工期可大为缩短,又可节约工程管理费用.

4.3 增加有效建筑使用面积

夹芯板建筑由于墙板较薄,与砖混体系相比,有效使用面积可提高4%左右.

4.4 节约土地和能源

用轻质钢筋混凝土夹芯板建筑取代砖混结构,符合国家墙改方向,可节约大量因烧制粘土砖而占用的土地和能源,避免水土流失.同时,因夹芯板具有良好的热工性能,可大量节约建筑物的使用能耗.

5 结 论

轻质钢筋混凝土夹芯板建筑结构体系是适应我国墙改政策、可以完全取代砖混体系的一种新型结构体系.随着科学技术的不断进步与发展,本结构体系的应用与发展前景将是极为广阔的.

[1]陈福广.加快发展先进优质的建筑板材.中国建材,2002,(4):63～64

[2]李继业、刘福胜.新型混凝土实用技术手册.北京:化学工业出版社,2005,345～347