钢筋混凝土叠合板结构体系.pdf

江苏建筑 2 0 1 0年第 6期( 总第 1 3 8 期 ) 钢筋混凝土叠合板结构体系 孙 仁楼 ， 叶 燕 华 ， 黄 晖 ， 刘 霞 ( 南京 工业大 学 土木 工程学 院 。 江 苏南 京2 1 0 0 0 9 ) 【 摘 要】 概述国内新型结构体系的发展现状基础上， 介绍一种新型建筑结构体系一 钢筋混凝土叠合板结构体系， 该体系 将我 国现有条件与引进德 国先进技术相结合 。 具有 与建 筑物 同寿命的保温性能 、 结构受力性能 完善、 工业化水平高等优 点， 符 合 -3前我 国住 宅 节 能环 保 发 展 的 方 向 。 【 关键 词】 节能建筑； 叠合结构； 工业技术 【 中图分 类- T U 3 7 5 2 【 文献标 识码】 A 文章编 号 1 0 0 5 6 2 7 0 2 0 1 0 0 6 0 0 2 2 0 3 RC Co mpo s i t e Pa n e l S t r uc t ur a l S y s t e m S UN Re n l o u YE Ya n hu a HUANG Hu i L I U Xi a ( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， N a n j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 9 C h i n a ) Ab s t r a c t ： O v e r v i e w o f t h e n e w s t r u c t u r a l s y s t e m o f d e v e l o p me n t i n C h i n a b a s e d o n t h e c u r r e n t s i t u a t i o n i t i n t r o d u c e s a n e w t y p e o f bu i l d i n g s t r uc t u r a l s y s t e mRC c o mp o s i t e p a n e l s t ruc t u r a l s y s t e m， wh i c h c o mb i n e s o u r e x i s t i n g c o nd i t i o n s wi t h Ge r ma n y a d v a n c e d t e c h n o l o g y， i t h a s g o o d s t r uc t u r a l an d e n e r gy s a v i n g pe r f o rm a n c e ， h i g h i n d u s t r i a l d e g r e e ， i n a c c o r d a n c e w i t h t h e d e v e l o p me n t i n 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 r o t e c t i o n o f t h e r e s i d e n c e i n c h i n a Ke y wo r d s ： e n e r gy- s a v i n g b u i l d i n g ： c o mp 0 s i t e s t r u c t u r a l s y s t e m； i n d u s t r i a l t e c h n o l o gy 住宅业 作为 我国国民经济的增长点 对社会经济发展 起着 巨大推动作用 。但 当前我 国住宅建设实行 的都是高消 耗 ， 用资源换效益的生产方式 ， 这种生产 方式显然 已经越来 越难以为继 。利用高新技术加快传 统建筑业 的技术进步和 优化升级 ， 积极探索新材料 、 新技 术 、 新工艺 在建筑中的应 用 ， 发展节 能保 温 、 轻质 高强 、 抗 震性能好 、 构件模块化 、 施 工快速清洁 的新型结构体系已成为当今建筑技术创新的重 点。 1 国内节能住宅结构体系发展现状 按照主要的结构材料 当前节能住宅结 构体 系可分为 砌体 、 钢 和混凝土的传统三大结构体 系。 以下选取具有代表 性 的结构体系作 简要介绍 。 1 1 砌体结构体系 砌体结构是较早用于住宅建筑 的结构类型之一 ，为 了 克服传统非配筋砌体抗拉能力低 、 具有脆性 破坏性质 、 地震 作用下延性差 、不适用于高层建筑及高地震烈度地区等弱 点。通常在砌体结构中加设 由钢筋混凝土构造柱与圈梁组 成 的弱框架对砌体进行约束 形成 约束 配筋砌体 ， 混凝 土空 心小砌块结构也属约束配筋砌体的一种。 目前 在约束 配筋 砌 体 基 础 上 又发 展 出集 中配 筋 砌 体 ，它 除 了墙 端 柱 和楼 盖 基金项 目：江苏省 自然科学基金资助项 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 处圈梁之外 ， 又增设 了墙 中柱和配筋带 。 提高了结构承载能 力 、 整体性 和延性 。 但是 配筋砌体的工业化水平不高 ， 严格 来说不是工业化 的住宅体 系且保温工程主要 采取 围护墙 外贴保 温板 ， 耐久性差。 1 2 混凝 土结构体系 1 2 1 短肢剪力墙结构 短肢剪力墙结构是根据中高层住宅平 面特点 。利用竖 向交通 中心 区f 楼梯 、 电梯间) 的分隔墙设置钢筋 混凝土剪力 墙 ， 组成一个基本完整 的核心简体 。 作为承受竖向荷载和抗 侧力 的主要部分 ， 具有整体性好 、 抗震 能力强的特点 ， 外 墙 做外保温 ， 称为剪力墙外保温体系。 目前 ， 剪力墙外 保温的 做法一 般是将插有钢 丝网的保温板衬在剪力墙外 模内侧 浇筑剪力墙混凝土时 通过混凝土的粘结和钢丝 网的锚 圊 镶衬于剪 力墙外侧 拆模后再在保 温板外侧抹灰。 1 ， 2 2复合板式结构 此类结构 有钢 筋混凝土组合网架夹心板( WZ板) 结构 、 C L结构体系和密肋壁板轻框节能住宅体系。 本 文选取 当前 推广较成功的 C L结 构体 系作介绍 。 C L结构体 系是 由钢丝 网夹芯f 聚苯保温材料1 混凝土复 合 墙 作 为 外 围 承 重 墙 或 分户 墙 与 现 浇 楼 板 和 后 浇 异 型 暗 【 收稿 日 J 2 0 1 0 - 0 4 0 8 作者简介J 孙 仁 楼 ， 南 京 工 业 大 学 土 木 工 程 学 院 ， 硕 士 研 究 生 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏 建 筑 2 01 0年 第 6期 ( 总 第 1 3 8期 ) 柱 形 成 带 边 框 的全 新 复 合 混 凝 土 剪 力 墙 结 构 体 系 。该 结 构 整体受力性能 良好 ， 抗震 、 保 温 、 隔声 经济性好 。但实用设 计方法有待进一步 完善 ， 如复合墙板是 否设 置边框 ， 边 框断 面面积 、 边 框配筋率等对试件 的变形 、 刚度及强度都有很 大 影响 ； 对于装配整体式复合墙板 应如何设置墙板 的实 际边 界条件 ，以使结构在获 得较高承载力的 同时满足整体 性和 延 性 的要 求 。 1 3 钢结构体系 钢结 构体系具有 强度高 、 自重 轻 、 抗 震性能 好 、 施工 速 度快 、 工业 化程度高的特点 。 钢结构材料又是可重 复利 用的 绿色环保材料 。 但钢结构侧 向刚度小 ， 应设置侧 向支撑抵抗 水平 荷载 限制结构 的水平 位移。 围护结构大多采用与钢结 构体系配套的具有保温 、 隔热 、 节能性 能的轻质墙体f 板材1 。 造价 高是阻碍钢结构体系发展 的最大 障碍 。同时钢结构热 桥的消除 、 耐火 和耐腐蚀 问题 的解决并不理想 。 2钢 筋 混 凝 土 叠 合 板 结 构 体 系简 介 钢筋 混凝 土叠 合板结构体系是为适应 国家 节能建筑及 墙体 改革 的需 要 将我 国现有条件与 引进德 国先进 技术相 结合开发 的一 种全 新的节能建筑结构体 系。 钢筋混凝 土叠合板 结构体系是 由叠合楼板 、叠 合墙板 辅 以必 要 的现 浇混 凝 土 连 接 构 件 共 同 形 成 的全 新 复 合 混 凝 土剪 力墙结构 2 1 叠合墙板 叠合墙板是 南 2层 预制板与剪式支架制作 而成 混凝 土强度等级 C 3 5 ， 现场安装就位后 ， 在 2层 预制板 中间f 空 腔部 分) 浇筑混凝 土 ， 以提 高整体 性 ， 共 同承受竖 向力 与水 平力作用 。预制板 、 现浇混凝 土厚度可 根据 建筑形式 、 墙板 承载能力 、 施工设备等需要确定 。 现浇混凝土部分根 据需 要 配 以一定量 的钢筋 。 叠合墙板按 不同作 用和使用部位 ， 分为 外 墙 板 ( 带 保 温层 如 图 1 ) 、 内墙 板( 如 图 2 ) 。 ， 弋卜 一 - 蓁 、 L一保温材料 一空腔 L 预j混凝 、 ) 剪式支絮 ， ： ： 厂 预稍混凝 空腔 ：一 L 颓制混凝 一 _ 剪 式 支杂 一r ， 图 l 外 墙 板 示 意 图 图 2内墙 板 示 意 图 外墙 板分为一般外墙板和填充外墙板 ，内墙板分为一 般内墙板和分隔 内墙板 。其 中填充外 墙板与分隔 内墙板预 制板 中 间 f 空 腔 部 分 1 均 不 需 要 浇 筑 混 凝 土 。 2 2 叠 合楼板f 屋盖) 叠合 楼板( 如图 3 ) 属于钢筋 混凝土叠合 受弯构件 ， 由预 制构件 厂进行 底部预制楼板 的生产 ，混凝 土强 度等级要求 高于 C 3 0 ，然后 到现 场安装预制混凝 土楼板 ，辅 以配套支 撑 设置与竖 向构件 的连接钢筋 、 必要 的受力钢筋 以及构造 预 棱 面 板 l。 图 3叠 合 楼 板 示 意 图 钢筋 。 再 现浇混 凝土叠合层 ， 与 预制板成 为一 个整体共同受 力 ， 其 受力性能与全现浇等高的钢筋混凝土楼板一致 。 叠合屋 盖在叠合 楼板的基础 上增加 了保温 隔热措施 。 2 - 3 剪 式 支 架 叠合楼板 内剪式支架 由根上弦钢筋 、两根 下弦钢筋 组 合构成等腰三角形 ， 上下弦杆之间由斜向腹筋焊接相连 。 叠合墙板内剪式支架 由两根下 弦钢筋 、 斜 向腹筋焊接而成。 2 4连 接 构 件 叠 合墙 板与叠合楼板通过等效连接构件形成钢筋 混凝 土叠合 板结构体系。所谓等效连接 ， 就 是水 平 、 竖 向构件连 接 处 ， 钢筋 、 混凝土连 接 ， 外 墙板 、 叠合 楼盖的保 温板 连接 ， 因而连接处 的建筑 、 结构性 能不变。 3钢 筋 混 凝 土 叠 合 板 结 构 体 系设 计 要 点 3 1 结构平 面布置 钢筋混凝土叠合板结 构体 系属于剪力墙结构 。外墙采 用 外 墙 板 及 填 充 外墙 板 ， 分 户 墙 采 用 分 隔 内墙 板 ， 卫 生 问墙 及楼梯 、 电梯井采用 内墙板 。其它构件 如楼 板 、 楼梯等均 为 普通现 浇混凝土构件 ， 按 常规方法进 行设计及 计算 。 3 2 计算方法及 受力分析 叠合墙板承载力验算 时 ， 墙板计算厚度依 内、 外墙板而 不 同。外墙板计算 时 ， 忽略外侧预制板及保温层作用 ， 仅取 现 浇 层 与 内侧 预 制板 厚 度 之 和 。但 外侧 预 制 板 自重 作 为 荷 载计算 。内墙板计算 时 ，考虑 两侧 预制板与现浇层协 同工 作 ， 取墙板 截面厚度 。内 、 外墙板计算厚度均需满 足规范要 求 。并依规范要求设置边缘构件 。 叠合板结构可采用 P K P M 系列 的建筑结构空 间有 限元 分析设计软件 S A T WE进行受力 分析计算 ，计算过程 同普 通剪力墙结构 。 设计建模时 ， 墙 板厚 度根据计 算方法取计算 厚度 。 4钢 筋 混 凝 土 叠 合 板 结 构 体 系 的施 工 钢筋 混凝 土叠合板结构体系因其 7 O 工作量 在工 厂内 完成 现 场施 工主要为叠合墙板 、叠合楼板的安装及现浇 层 、 连接构件 的混凝土浇筑 。 叠合楼板施工 因其与普通剪力 墙施 工基本相同而不作介绍。 根据 叠 合 墙 板 安 装 需 要 ， 底 板 施 工 时 预埋 竖 向插 筋 。 为 了准确地 安装 叠合墙板 ， 事先应放线 ， 将方木沿线 固定在底 板 上 之 后 沿 着 定 位 方 木 吊装 叠 合 墙 板 ， 并 用 塑 料 垫 片 调 整 叠合墙板 的水 平和高度。 每块叠合墙板需用 两根斜 支撑。用螺 钉将 斜支撑 的一 端 固定在墙板 2 3高度位 置的预埋件上 。另一端 同定在底 板上 。 斜支撑一方面用来矫直墙板 ， 另一方面在浇筑混凝土 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏 建 筑 2 0 1 0年第 6期 ( 总第 1 3 8期 ) 时起固位作用 。 叠合墙板 中因钢筋密集 现浇层截 面很小 ， 不便采用普 通混凝 土进行浇筑 。 采用振捣器进行插入式振捣也有 困难 。 因此应采用设计强度等级 高的 自密性高性能混凝 土进行浇 筑 。 5结语 钢筋混凝土叠合板结构体 系有效结合 了全预制装配结 构体系和全现浇结构体系两者的优点 。具有 以下特点 ： ( 1 ) 具 有 较好 的整 体 刚 度 、 抗 震 性 能 。 f 2 ) 替代粘 土制品 ， 保护耕地 。可以达到 同家规定 6 5 的节能要求 ， 而且保 温层 与建筑主体同寿命 ， 从根本上克服 了其它外墙外保温 、 外墙 内保温耐久性不足的弊病 。 ( 3 ) 该体 系的叠合墙板 和叠合楼板从设计 、 生产 的全 过 程采用 自动化控制技 术 ， 不仅提高了劳动生产率 ， 而且也保 证 了构 件的质量 ， 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 。符合住宅产业化 、 工业化 的建筑业 发展趋势。 参考 文献 【 1 徐 秀春 ， 单 学政 浅 谈 帝 枇 建 筑模 网技 术 在 工 程 上 的应 用 J 】 混凝土， 2 0 0 5 ( 8 ) ： 9 2 9 4 2 】 王 小 男， 樊 骅 德 国 钢 混 叠 合 楼 板 和 墙 板 生 产 及 安 装 工 艺 J 混凝土与水泥制品， 2 0 0 8 ( 6 ) 6 3 - 6 5 【 3 潘 志 宏 ， 李 爱 群 住 宅 建 筑 工 业 化 与 新 型住 宅 结 构 体 系 J 1 施工技术， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 1 - 4 4 】 姚谦峰 ， 周铁钢 密肋轻 型节能结构 体 系 J 施 工技 术， 1 9 9 9 ( 7 ) ： 2 8 2 9 【 5 李桂 荣， 黄泉 生 节 能住 宅研 究综述 J 】 世 界地震 工程， 1 9 9 6 ( 1 1 ) ： 5 8 6 0 ( 上接第 1 4页 ) 在 项 目 中借 鉴发 达 国家 的居 住 形 态 和 空 间 结 构 ，将 建 筑艺术和传 统文化巧妙地融为一体 ， 结合地形 ， 自然形成的 空间布局 充分考虑了本项 目的地理位置与城市整体 和谐 的前提 ， 以挺拔 多变 的形态和新型材质 的现代风 尚为主 ， 结 合现代风格 。 融合 中式脉络。见图 5 、 图 6 、 罔 7 。 图 5 沿 街 透 视 图 一 图 6沿 街 透视 图二 图 7内景 透 视 图 5 1立 面 、 造 型 整体立面效果根据建筑 的功 能而不 同设计 ，整体风格 坚 挺 俊 朗 ， “ 酷 ” 而 不 “ 冷 ” 、 “ 通 ” 而 不 “ 透 ” 。 利用 玻璃 透 明 的 质感创造 出“ 平滑 、 光洁 、 完整” 的立面效果。楼体造 型和光 与影 的变化 ， 构思又极富灵感。 设计感极强 的建筑和环境 和 谐相融 ， 视觉空间极富变化又不失序美 。 有人说建筑是凝 固 的音乐 ， 而在泗 阳阳光商务中心， 伴随着音乐静静起舞 的还 有 光 和 影 。 5 2色彩 、 材 质 建筑 的主题可以从色彩 明亮 的搭配体现出来 色彩给 顾 客的视觉影响是最直接的 ，丰富多彩 的色彩设计较有代 表性 ， 衬托出该项 目的品质 ， 建筑外墙采用涂料和石材。总 的来说 ， 商业空间环境 的特色体现 了一种城市文化 ， 它是人 类文 明宝库 的财富： 从发展经济 的角度来说 ， 一个有特色的 商业空 间环境会形成更好的发展 软环境 增强 自身的吸引 力 。 从而在竞 争中占据优势 。 环境对建筑 的影响是多方面的。当建筑处在 以人工环 境为主的城市 中时 ， 建筑应取得与周 围环境 的和谐， 准确 定位 自身在城市 区域环 境中的主从地位 。只有 主从分明 ， 才有秩序 井然 。 建筑才会成为城市空间环境不可分割 的有 机组 成部分 。 当建筑处在以 自然环境 为主的地域 中时 ， 我们 不 可 盲 目地 以建 筑 物 替 代 自然 特 征 ，而是 要 处 心 积 虑 地 寻 找一种 与 自然和谐统一的融合。 正如建筑大师赖特所言 ： 建 筑应该像从土地里生长出来那样有机 。建筑设计应该 创造 出属于环境的建筑 只有 属于环境 的建筑才是具有生命力 的建筑 。 参考文献 1 赵晓龙 ， 刘德 明 ， 邵 龙 催化 传统 商业中心 区空间环境 的活 力f J 工业建筑 ， 2 0 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m