新型钢筋混凝土叠合结构体系研究.pdf

2 0 1 0 年 第 7期 (总 第 2 4 9 期 ) Nu mb e r 7 i n 2 O L O ( T o t a l No 2 4 9 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACT I CAL TECHNOL OGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 0 0 7 0 4 1 新型钢筋混凝土叠合结构体系研究 刘霞 1 l2 ，叶燕华 1 I 2 ，王滋军 ，孙仁楼 1 I2 。卢吉松 1 ,2 ( 1 南京工业大学 土木工程学院，江苏 南京 2 1 0 0 0 9 ；2 江苏省绿色建筑工程技术研究中心，江苏 南京 2 1 0 0 0 9 ) 摘要： 随着我国建筑事业的飞速发展， 建筑能耗不断增加， 已成为不能忽视的问题， 大力发展节能建筑势在必行。 新型钢筋混凝土叠合 结构体系由预制构件在现场组装并浇筑部分混凝土叠合而成， 具有很好的整体性 、 抗震性以及卓越的节能环保性能 ， 在很大程度上降低了 建筑能耗。探讨 了此体系的( 主要 构件、 典型节点 、 构造措施) 设计方法 、 工厂制作工艺 、 现场装配施工过程及关键技术问题。为我国建筑事 业逐步迈人节能环保、 安全耐久的可持续性发展奠定了基础。 关键词 ： 节能建筑；叠合结构体系 ；工业化技术 中图分类号 ： T U5 2 8 5 7 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 7 0 1 2 4 0 3 St udy on a ne w t yp e of RC c om p os i t e s t r uc t u r al s y s t e m L I UXi a 一 ， Y EY a n - h u a ， WANGZ i - j u n ， S U NR e n - l o u ， L UJ i s o n g ， ( 1 C o l l e g eo f C i v i l E n g i n e e r i n g ， N a n j i n gUn i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ， Na n j i n g 2 1 0 0 0 9 ， C h i n a ； 2 Gr e e n Bu i l d i n g R e s e a r c h Ce n t e r ， Na n j i n g 2 1 0 0 0 9， C h i n a ) Abs t r a ct ： E n e r g y c o n s ump t i o n o fb u i l d i n g i n c r e a s e s r a p i dly wi t h t h e d e v e l o p me n t o fc o n s t r u c t i o n i n d u s t r y i n China ， a n d i t h a s b e c o me a p r o b l e m c a n n o t i g n o r e d， i t i s i mp e r a t i v e t o d e v e l o p e n e r gy- s a v i n g b u i l d i n g s Th e n e w t y p e o f RC c o mpo s i t e s t r u c t u ral s y s t e m c o n s i s t s o fp r e f a b r i c a t e d c o mp o n e n t s wh i c h a s s e mb l e d o n s i t e a n d t h e n p o ur e d s o me c o nc r e t e， i t r e d uc e s t h e b u i l d i n g e n e r g y c o n s u mp t i o n a t a l arg e e x t e n t b e c a u s e o f i t s g r e a t i me g r i t y， e a r t h q u a k e r e s i s t a n c e ， e x c e l l e n t e n e r g y - s a v i n g a n d e n v i r o n me n t a l p e r f o r m a n c e S e v e ra l p r o b l e ms we r e s tud i e d o n the d e s i gn me t h o d ( ma i n c o mp o n e n t s ， t y p i c a l n o d e ， c o n s t r u c t i o n me a s u r e s ) ， t e c h n o l o g y o ff a c t o r y p r o d u c t i o n， a s s e mb l y p r o c e s s a n d t h e k e y t e c h n o l o g i e s o n s i t e I t w i l l 1 a y the f o u n d a t i o nf o r s u s t a i n a b i l i ty d e v e l o p me n t o f c o n s t r u c t i o ni n d u s t r ywi t h e n e r gy- s a v i n g a n d e n v ir o n me n t a l p e r f o rm a n c e ， s e c u r i ty a n d d u r a b i l i ty Kmw or ds ： e n e r gy- s a v i n gb u i l d i n g； c o mp o s i t e s t r u c tur e s y s t e m； i n d u s t r i a l t e c hn o l o gy 0 引言 随着建筑业的急速发展， 世界各国能源的消耗量也越来越高， 世界能源需求量以每年 2 的比率增长， 对世界能源消费的长期预 测表明， 2 0 5 0年全世界总能源耗费将达到 1 9 7 5 年的4 倍。 在我国， 建筑能耗连同围护结构材料生产能耗占到全国能源消耗总量的 2 7 6 ， 并将随着人民生活水平的提高逐步增加到3 3 以上。实践 证明， 利用建筑现代化建造方法是实现工程建设低消耗、 低污染， 达到资源节约目标的根本途径。 大力推广高效节能、 高强轻质、 环 保低耗的新型节能结构体系， 是我国绿色建筑发展方向 。 本文提 出了一种新型的钢筋混凝土叠合结构体系，该体系建造过程能够 实现构件在工厂连续预制、 施工现场拼装和现浇混凝土的特点， 以 推进我国建造工业向节能环保和低能耗的有利方向发展。 1 钢筋混凝土叠合 结构体 系简介 钢筋混凝土叠合结构体系是由叠合楼( 屋 ) 盖、 叠合墙板组 成， 属于剪力墙结构。 1 1 主要 构件 叠合楼( 屋) 盖由预制楼( 屋) 面板 、 现浇钢筋混凝土层以及 有( 无 ) 保温板构成 ， 如 图 1 所示 。叠合屋面板是在叠合楼板做 法的基础上增加保温隔热措施 ， 做法类似普通屋面板保温层。 - mt 几 1 l 氍J 预 制楼饭 l 图 1 叠合楼板构 造图 叠合墙板按不同的作用和构造， 分为外部剪力墙和填充墙、 内部剪力墙和填充墙 4种。外墙由内、 外侧不等厚的预制板加 保温板、 剪式支架组成。外部剪力墙和填充墙的区别在于， 剪力 墙在空腔内配置双向钢筋并浇筑混凝土， 承受竖向与水平荷载， 填充墙则仅在墙板顶部配置暗粱承担荷载， 如图 2 所示。内墙由 两层等厚的预制板与剪式支架组成 ， 内部剪力墙和填充墙的区 别在于， 剪力墙在空腔内浇筑混凝土， 承受竖向与水平荷载， 填 充墙则仅在墙板顶部配置暗梁承担荷载， 如图 3 所示。 1 2剪式 支 架 楼板( 屋面板) 内剪式支架由一根上弦钢筋、 两根下弦钢筋 收稿 日期 ：2 0 1 0 - 0 3 1 2 基金项目：江苏省自 然科学基金项目( B K 2 0 0 8 3 7 7 ) ； 江苏省绿色建筑工程技术研究中心资助项目 1 24 一一 ， d 一 ， H ， 剪式支架 J l I 4 0h 1 1 0 5 0 图 2 外墙构造图 土 土 预制混凝土 空 腔 预 制混凝 土 剪 式支 架 4 0h l 2 0 5 0 图 3 内墙构造图 组合构成等腰三角形， 上下弦杆之间由斜向腹筋焊接相连。 墙板内 剪式支架由两根下弦钢筋、 斜向腹筋焊接而成， 如图4 、 5 所示。 蒹 二 二 【 二 篓 筋 ， -一上 弦 筋 ! 苎 一 一 ! ? 图4 楼( 屋) 面板内剪式支架详圈 豇 忙 图 5 墙板 内剪式支架详图 1 3 典 型 节点 墙板的拼接问题是研究的一个重点 ， 拼接的质量直接影响 整个建筑物的质量和安全。 墙板的拼接从形式上分为一字型、 L 字型、 T字型连接， 从类型上分为外墙与外墙、 内墙与内墙 、 外 墙与内墙的连接， 如图6 8所示。 图 6 一字型节点构 造图 图 7 L字型节点构造图 图 8 T字型节点构造图 1 4 构 造措 施 ( 1 ) 钢筋骨架。 预制墙板现场吊装就位后， 节点处配置钢筋 笼， 并浇筑混凝土。钢筋笼的配筋按照剪力墙约束边缘构件的 配筋要求。 ( 2 ) 暗梁。填充墙体顶部配置暗梁， 用于承担楼面荷载、 连 接楼板与墙体 、 连接剪力墙与填充墙的作用。配筋可按构造配 置且应符合一般框架梁相应抗震等级的最小配筋要求。 1 5 叠合墙板的节能性能计算 外墙内保温板采用 E P S板， 厚度为 5 0 1 1 1 1 1 1 ， 经计算， 外部剪 力墙传热阻值 。 = = 1 3 9 8 ， 如表 1 所示。根据 江苏省居住建筑热 环境和节能设计标准 的表 5 3 3 1 ， 由热惰性指标 D， 查得夏热 冬冷地区节能 6 5 墙体传热阻风 需大于 1 2 0 ( 东西墙、 层数大 于 6 层时) ， 所以此墙体满足要求。 表 1 外部剪力墙热阻 叠合承重外墙每层材料名称厚度 m m导热系数 ( w ( m K ) ) 蓄热系数 ( 、 v ( T n 2 k ) ) 热阻值 ( ( m K) w) 热惰性指标 D =- R S 导热系数修正系数 注： 符合规范要求， R o = 1 3 9 8 0 6 9 ( 东西墙) ， 0 6 9 ( 南墙) ， O 8 3 ( 北墙) 。 1 6 钢 筋混凝 土 叠合 结 构体 系的优 点 ( 2 ) 环保节能性好。 取代黏土制品， 节约能源、 节约耕地、 减 ( 1 ) 结构性能优越。 此结构体系属于剪力墙结构， 具有较好 少大气污染 ； 减少建筑垃圾及湿作业 ， 环境污染小； 避免出现冷 的抗震性能； 其整体性与现浇结构相当。 热桥的质量通病 ， 保温隔热性能达到了国家规定 6 5 的节能要 1 2 5 求， 且可通过增加保温层厚度达到更高节能要求。 ( 3 ) 工业化程度高、 造价较低。实现建筑工业化， 提高生产 率， 7 0 以上的工作量在工厂由计算机控制的生产线完成； 预制 墙板、 楼板取代模板， 省去模板工程费用； 保温板与结构同寿命 ( 自保温) ， 与外墙外保温相比， 节省后期维护费用。 2 叠合 结构体 系施 工工艺 2 1 工厂制作工艺 在工厂内生产的预制构件， 生产效率高， 质量也得到了保 证 。预制工艺如 图 9 - 1 1 所 示。 放置受力、 分布钢筋和剪式支架 H放置预埋件 浇筑5 0 mm 混凝土 H振捣密实H养护出厂 图 9 楼( 屋 J 面板预 制工艺 l 浇 筑 5 0 m m 混 凝 土 H放 置 内 侧 墙 板 双 向 钢 筋 和 剪 式 支 架 l l浇 筑 4 o m m 混 凝 土 H放 置 外 侧 墙 板 钢 丝 I I 将内侧墙板连同剪式支架压人尚未凝结的外侧墙板混凝土中 图 1 O 外墙工艺流程 浇 筑 4 0 m m 混 凝 土 H放 置 一 侧 墙 板 双 向 钢 筋 和 剪 式 支 架 I 函 萎 H 干 H 放 置 另 一 侧 双 向 钢 筋 l I I 浇 筑 4 0 m m 混 凝 土 I I 将一候 I 墙板连同剪式支架压人尚未凝结的另侧墙板混凝土中 图 1 1 外墙工艺流程 上接 第 1 2 3页 个最佳值 ， 即当掺量为0 5 o B ， 吸声性能最好。 ( 2 ) 泡沫的掺量显著影响试样的吸声性能， 但并不是泡沫 掺量越大 ， 综合性能越好 ， 必须综合考虑材料力学性能与声学 性能两个方面的因素确定。 ( 3 ) 增加材料背后空腔厚度是提高低频吸声系数的有效手 段， 但材料平均吸声系数不会增加， 可以根据实际情况来确定 材料背后空腔的厚度。 参考文献： 【 1 】 刘克 微穿孔板和微缝板吸声体研究进展 J 应用声学， 2 0 0 1 ， 2 1 ( 1 ) 2 】 温青， 龚凡， 姜虹电镀法制备泡沫镍吸声材料叨 化学工程师， 2 0 0 1 1 2 6 2 2 现场装配施工过程 施工现场不需支模， 仅需配置少量钢筋和浇筑部分混凝土， 施工进度快、 操作人员劳动强度低、 对周边环境影响小。 施工过 程如图 1 2所示 。 图 1 2现场施工过 程 2 3 关键技 术 问题 此结构体系处于开发、 研究阶段， 以下问题需要进一步研究： 振捣 ： 拟采用振捣棒在两侧预制墙板内振捣混凝土 ， 考虑 到密实度难以保证 ， 在此情况下可采用自密实混凝土。 堆放和运输： 楼板和墙板属于大板 ， 对堆放和运输要求高， 应该严格参照J G J 1 9 1 装配式大板居住建筑设计和施工规程 。 吊装 ： 薄板吊装要验算其强度和裂缝 ， 所以预制楼( 屋) 面 板 、 墙板的尺寸受到了限制 。 墙体垂直度： 建筑物层数越高， 越难保证安装预制墙板的 垂直度， 对施工提出了较高要求。 3结语 钢筋混凝土叠合结构体系是一种全新的低能耗 、 节能环保 性卓越的建筑， 其从构件生产、 建造到整体结构的使用， 都充分 体现出工业化技术的集成。此体系能实现工程建设低消耗 、 低 污染， 达到资源节约、 环境保护的目标 ； 能推进我国建筑业向节 能低耗、 安全耐久的可持续方向发展； 能进一步完善我国节能 建筑的措施和方法， 达到建筑节能和结构可靠的效果， 实现真 正意义上的建筑节能。 参考文献： 1 】 倪虹， 牟磊借鉴国外经验促进建筑节能 J 节能， 2 o 0 2 ( 5 ) 2 】 涂逢祥 大力推进建筑节能迫在眉睫 墙材革新与建筑节能， 2 0 0 4 ( 7 ) 3 3 马利耕关于节能建黼 蓬 【 体的思考叨林业科技 青 艮 ， 2 0 0 7 ， 3 9 ( 1 ) 作者简 介： 单位地址 ： 联系电话 ： 刘霞( 1 9 8 4 一 ) ， 女， 硕士研究生。 江苏南京市中山北路 2 0 0 号 南京工业大学土木工程学院 ( 2 1 0 0 0 9 ) 1 3 9 1 3 3 4 5 7 3 9 3 】 程桂萍， 陈宏灯， 何德坪， 等 多孔铝在不同介质中的吸声性能【 J 】 噪 声与振动控制， 1 9 9 8 ( 5 ) ： 2 9 【 4 】 方正春 ， 马章林 泡沫铝在噪声控制中的应用 J 】 _ 材料开发与应用 ， 1 9 9 9 ， 1 4 ( 4 ) ： 4 2 【 5 】程桂萍， 陈宏灯， 何德坪， 等 多孔铝在不同介质中的吸声性能 J 】 噪 声与振动控制， 1 9 9 8 ( 5 ) ： 2 9 6 6 黄学辉， 曹雪枫 ， 吴少鹏， 等 聚丙烯纤维增强的水泥基吸声材料的 研制 J 】 武汉理工大学学报， 2 0 0 4 ( 4 ) ： 5 3 0 5 3 2 作者简介： 周栋梁( 1 9 8 2 一 ) ， 男， 硕士。 单位地址： 江苏省南京市江宁区万安西路 5 9 号( 2 1 1 1 0 3 ) 联系电话 ： 1 3 9 5 1 9 9 0 9 3 9