密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)在某小高層住宅中的應(yīng)用

密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)在某小高層住宅中的應(yīng)用

密肋復(fù)合墻是應(yīng)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系中的一種構(gòu)件，它以截面及配筋較小的鋼筋混凝土框格為骨架，內(nèi)嵌以爐渣、粉煤灰等工業(yè)廢料為主要原料的加氣硅酸鹽砌塊( 或其他具有一定強(qiáng)度的輕質(zhì)骨料) 預(yù)制而成。它將力學(xué)性能相差懸殊的輕質(zhì)砌塊和鋼筋混凝土兩種材料，通過合理構(gòu)造措施組合成一種強(qiáng)度較高、抗震性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件。

密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)是由密肋復(fù)合墻板通過現(xiàn)澆的連接構(gòu)件與樓板等裝配整體構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。其中，密肋復(fù)合墻板在水平荷載作用下，框格與內(nèi)部低強(qiáng)度填充體通過約束與反約束相互作用，共同受力，充分發(fā)揮各自性能。

密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系是由西安建筑科技大學(xué)、北京交通大學(xué)等單位共同研發(fā)的新型節(jié)能抗震結(jié)構(gòu)體系[1]，具有自重輕、利廢、抗震性能好、布置靈活等特點(diǎn)，是適應(yīng)我國墻體改革，推進(jìn)住宅建設(shè)工業(yè)化，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的重要?jiǎng)?chuàng)新。2013年，建筑部頒布了《密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ/T 275—2013）（以下簡稱《規(guī)程》），但該體系在實(shí)際工程中的應(yīng)用很少，僅在西安、唐山、沈陽等地少量應(yīng)用。民樂大型居住社區(qū)B10-08地塊2#樓是該結(jié)構(gòu)體系在上海應(yīng)用的第一棟高層住宅樓，本文將結(jié)合工程實(shí)際，介紹密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方法、施工工藝、以及質(zhì)量控制的要點(diǎn)。

1 工程概況

民樂大型居住社區(qū)B10-08地塊2#樓位于上海浦東新區(qū)惠南鎮(zhèn)北部，為12層密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)，總高33.55m，層高2.8m，帶一層地下室。設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度7度，地震分組第一組，場地類別為IV類，特征周期為0.90s，抗震等級(jí)為三級(jí)。該樓地上部分為裝配整體式結(jié)構(gòu)，預(yù)制構(gòu)件種類有預(yù)制密肋復(fù)合墻板、預(yù)制外掛墻板、預(yù)制疊合陽臺(tái)、預(yù)制樓梯、預(yù)制空調(diào)板，預(yù)制率為32.2%。

本工程地上各層平面中,承重墻體除電梯間、樓梯間為200厚現(xiàn)澆剪力墻外,其余墻體均為200厚現(xiàn)澆剪力墻結(jié)合預(yù)制混凝土密肋復(fù)合墻板；樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面見圖1。

密肋復(fù)合墻體的布置除按一般剪力墻的布置原則外，還應(yīng)遵守“少規(guī)格，多組合”的原則。圖1中，為現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件或中部連接柱，為預(yù)制密肋復(fù)合墻板，編號(hào)形式為：YMQ(A～D)-x。其中，“A～D”分別代表平面尺寸為900mm×2 500 mm、1 600mm×2 500 mm、2 300mm×2 500 mm和3 000mm×2 500 mm的4種基本墻板型號(hào)，“-x”用以區(qū)分密肋墻板所在的平面位置。密肋墻板中，肋格混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，其中，肋柱截面200mm×200 mm，肋梁截面200mm×200 mm和150mm×200 mm，填充體為加氣混凝土砌塊，強(qiáng)度等級(jí)為A7.5，截面500mm×600mm×200mm(長×寬×厚)。圖2為典型的密肋復(fù)合墻板YMQB-b構(gòu)件詳圖。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖

圖2 YMQB-b構(gòu)件詳圖

圖4 密肋復(fù)合墻體等效均質(zhì)殼示意圖

2 密肋復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)及構(gòu)件計(jì)算

該項(xiàng)目在大連理工大學(xué)進(jìn)行了密肋復(fù)合墻板力學(xué)性能試驗(yàn)[2]，結(jié)果表明：中間填充砌塊在加載早期即出現(xiàn)斜向裂縫，并在加載過程中持續(xù)破壞，形成耗能機(jī)制，有利于抗震。密肋復(fù)合墻板承力體系的砌體、肋格和外框三部分構(gòu)件能夠在彈性階段、彈塑性階段、破壞階段依次發(fā)揮主導(dǎo)作用，具有多道抗震防線。結(jié)構(gòu)在不同受力階段應(yīng)采用不同的受力模型[3](圖3)。

密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)中，由復(fù)合墻體抵抗水平剪力，由邊緣構(gòu)件抵抗水平荷載形成的彎矩，受力形態(tài)與帶暗柱的剪力墻構(gòu)件類似?！兑?guī)程》指出：高層密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移計(jì)算，其抗側(cè)力模型可采用等效均質(zhì)殼模型或簡化的剛架-斜壓桿計(jì)算模型。

本工程在小震下的彈性分析，采用等效均質(zhì)殼模型，將整段墻體中間的預(yù)制密肋復(fù)合墻板進(jìn)行勻質(zhì)等效(圖4)。

等效原則符合下式要求：

式中：Ec—混凝土彈性模量（N/mm2）；

Eq—肋格內(nèi)填充體彈性模量（N/mm2）；

Ac—預(yù)制墻板各混凝土肋柱截面積之和；

Aq—墻板填充體內(nèi)的水平投影面積總和；

h—預(yù)制墻板截面高度(mm)；

beq—等效墻板厚度(mm)。

高層密肋復(fù)合墻體結(jié)構(gòu)多遇地震下的設(shè)計(jì)流程大致如下：①按（1）式計(jì)算各墻板等效厚度beq；②計(jì)算等效后的墻板自重與實(shí)際的密肋復(fù)合墻體自重的差異，作為附加自重⊿q計(jì)入模型；③將考慮beq，⊿q的結(jié)構(gòu)做整體計(jì)算，將整體性能指標(biāo)與規(guī)范比較，如滿足則進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)，如不滿足則調(diào)整平面布置再重復(fù)步驟①；④按《規(guī)程》6.1.2計(jì)算填充體對(duì)墻體受壓承載力的影響系數(shù)αqN，復(fù)核軸壓比和墻體軸心受壓承載力；⑤按《規(guī)程》6.1.5計(jì)算填充體對(duì)墻體受剪承載力的影響系數(shù)αq，復(fù)核墻體截面是否滿足抗剪要求（即復(fù)核剪壓比）；⑥按《規(guī)程》6.1.3及6.1.4進(jìn)行密肋復(fù)合墻體正截面偏心受壓或偏心受拉承載力計(jì)算，得到肋柱及連接柱縱向配筋面積；⑦按《規(guī)程》6.1.6進(jìn)行密肋復(fù)合墻體斜截面受剪承載力計(jì)算，得到剪切截面內(nèi)肋梁縱筋截面面積。本工程2#樓一層墻體在上述步驟①～⑤中的計(jì)算結(jié)果見表1。

2.2 構(gòu)造特點(diǎn)

密肋復(fù)合墻體的承載能力小于同等厚度的鋼筋混凝土剪力墻。和普通剪力墻結(jié)構(gòu)中的約束邊緣構(gòu)件不同，密肋復(fù)合墻體的約束邊緣構(gòu)件除承擔(dān)整體彎矩作用外，還受到各層密肋復(fù)合墻板局部剪切變形引起的彎矩影響，尤其在大震后期，填充體逐步退出工作后，局部彎矩有增大趨勢，因此邊緣構(gòu)件的局部彎矩也應(yīng)加以考慮?！兑?guī)程》對(duì)于密肋復(fù)合墻體邊緣構(gòu)件的設(shè)置要求與普通剪力墻結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，密肋復(fù)合墻體邊緣構(gòu)件的縱筋布置不再按陰影區(qū)與非陰影區(qū)劃分，并對(duì)約束邊緣構(gòu)件最小長度做出調(diào)整。

密肋復(fù)合墻板與現(xiàn)澆連接柱或邊緣構(gòu)件進(jìn)行連接時(shí)，肋梁縱筋應(yīng)在現(xiàn)澆構(gòu)件內(nèi)有可靠錨固。圖5為本工程典型連接節(jié)點(diǎn)詳圖。

表1 2#樓一層密肋復(fù)合墻體構(gòu)件計(jì)算結(jié)果

圖5 密肋復(fù)合墻體與現(xiàn)澆豎向構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)

3 密肋復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的施工工藝

3.1 施工流程

根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),每層結(jié)構(gòu)施工順序?yàn)椋簤Π宓跹b前準(zhǔn)備工作，墻板安裝位置抄平、放線→焊接（綁扎）墻體邊緣構(gòu)件或連接柱縱向鋼筋→鋪設(shè)墻板底部砂漿，墻板起吊及就位后固定與校正→錨固綁扎墻板伸入邊緣構(gòu)件或連接柱內(nèi)的胡子筋→墻體邊緣構(gòu)件、連接柱模板安裝→澆筑墻體邊緣構(gòu)件及連接柱構(gòu)件混凝土→樓板系統(tǒng)、連接梁板模板安裝→梳整墻板頂部伸入連接暗梁內(nèi)的胡子筋→樓板及連接暗梁鋼筋綁扎→澆筑樓板及連接暗梁混凝土→上一層密肋復(fù)合墻體施工。

3.2 密肋復(fù)合墻板的生產(chǎn)及運(yùn)輸

本工程密肋復(fù)合墻體的制作以填充塊作為鋼筋混凝土骨架的內(nèi)膜，以鋼模為側(cè)模。其制作方法是先將填充砌塊打孔，安裝預(yù)埋件，再將外模板拼裝起來，并將制作好的鋼筋骨架放入外模；然后，將填充塊按板件格子的設(shè)計(jì)尺寸平鋪在蒸養(yǎng)池的底模上，接著澆筑肋框混凝土成型，因?yàn)樘畛淦鰤K吸水率較高，故澆灌混凝土前需用水將填充砌塊浸濕；最后，將達(dá)到強(qiáng)度的構(gòu)件翻轉(zhuǎn)調(diào)運(yùn)。

當(dāng)墻板生產(chǎn)加工達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，外觀質(zhì)量經(jīng)過驗(yàn)收符合要求，由汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。根據(jù)施工現(xiàn)場的平面布置及進(jìn)度要求，按照分層分段組織進(jìn)場，并依照設(shè)計(jì)圖紙型號(hào)對(duì)密肋復(fù)合墻板進(jìn)行編號(hào)。墻板在運(yùn)輸時(shí)，用專門制作的靠放架，對(duì)稱靠放、架立運(yùn)輸，其傾斜度控制在20°以內(nèi)。

3.3 密肋復(fù)合墻板的吊裝及固定

墻體安裝在起重機(jī)具就位后，由起吊前準(zhǔn)備、起吊、臨時(shí)固定、矯正及最后固定幾部分組成。

吊裝前應(yīng)在樓面墻體對(duì)應(yīng)位置處定出控制軸線、墻體邊線及隱框柱周邊封口線，并標(biāo)出墻體編號(hào)及預(yù)埋件位置，且反復(fù)核查無誤；水準(zhǔn)儀定出水平控制線，墻體就位前，在樓面上坐漿，砂漿應(yīng)均勻連續(xù)鋪設(shè)，厚度控制在20mm，砂漿強(qiáng)度等級(jí)M7.5，墻體應(yīng)在砂漿初凝前吊裝就位。

墻板吊裝和固定的步驟為：吊鉤掛在吊環(huán)上→塔吊起吊，使構(gòu)件離地20cm→扶穩(wěn)構(gòu)件，使構(gòu)件平穩(wěn)不擺動(dòng)→構(gòu)件平穩(wěn)吊裝至構(gòu)件位置后勻速下降→離樓板50cm時(shí)，構(gòu)件停止下降→預(yù)埋鋼筋對(duì)其預(yù)埋灌漿套筒，構(gòu)件緩慢下降→墻板就位后迅速采用專門卡具、鋼絲繩等臨時(shí)固定→安裝斜撐桿→卸除吊鉤→通過斜撐桿收縮調(diào)節(jié)構(gòu)件位置垂直→測量構(gòu)件垂直度，確保構(gòu)件位置準(zhǔn)確垂直。

墻板固定后，墻體兩側(cè)甩筋逐一調(diào)直，檢查端頭彎勾，與連接柱或邊緣構(gòu)件相連；墻體下部縱筋與下層墻體上部縱筋間用灌漿套筒連接；墻體上部暗梁鋼筋綁扎，檢查無誤后支模進(jìn)行梁、柱、樓板的混凝土澆筑工作。

墻體的吊裝順序一般按照先中部后兩邊，先內(nèi)墻板后外墻板的原則，并且每相鄰橫向墻體固定后，進(jìn)行縱向墻體安裝，形成一個(gè)封閉房間后，再進(jìn)行下一個(gè)房間的墻體安裝。

4 密肋復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制

密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)體系，對(duì)該體系的使用管理方法正處于推廣應(yīng)用階段。對(duì)于本工程的質(zhì)量控制，筆者有如下幾點(diǎn)體會(huì)：

（1）在設(shè)計(jì)階段，控制墻板寬度不大于4.5m，單塊板重量控制在30kN以內(nèi)，以方便構(gòu)件現(xiàn)場吊裝；盡量歸并、簡化墻板類型，方便工廠制作，降低成本。

（2）各專業(yè)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)相互配合，尺寸較小的各種管線、孔洞等宜事先在墻板中預(yù)埋或預(yù)留。局部增設(shè)在墻板填充體部位上的插座、開關(guān)盒等走線，可從現(xiàn)澆柱的線管中通過在墻板保護(hù)層及面層上刻線槽敷設(shè)到位。

（3）制作預(yù)制構(gòu)件所用的隔離劑、隔離塑料薄膜，應(yīng)選用隔離效果良好、不黏結(jié)底胎、不易破損、不影響構(gòu)件外觀質(zhì)量且易于后期裝修抹灰層附著的材料。

（4）在構(gòu)件混凝土澆筑完畢后，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行編號(hào)并記錄制作日期。經(jīng)檢驗(yàn)合格的構(gòu)件，應(yīng)標(biāo)志合格后方可出廠吊裝。構(gòu)件脫模起吊時(shí)，混凝土強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%。

（5）編制詳盡的密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)方案。構(gòu)件的運(yùn)輸、堆放，施工現(xiàn)場的平面布置按《規(guī)程》要求執(zhí)行。

（6）密肋復(fù)合墻板安裝前，應(yīng)將所有預(yù)埋件及連接筋梳整扶直，清除浮漿；檢查墻板安裝位置處基礎(chǔ)頂面或梁頂面預(yù)埋件，其位置偏移量不大于20mm；清除安裝位置的雜物，并用水灑濕坐漿面后再鋪設(shè)砂漿。

5 結(jié)語

密肋復(fù)合板的墻體不但能起到圍護(hù)、分隔空間和隔音保溫的作用，而且可作為受力構(gòu)件使用，其變形和剛度特性介于框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)之間，非常適用于小高層住宅。整個(gè)施工濕作業(yè)少、機(jī)械化程度高，節(jié)省了人力，縮短了工期，可與節(jié)能技術(shù)集成應(yīng)用。與同等高度的剪力墻結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)相比，其工程造價(jià)也有所降低。

密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)在本工程的成功應(yīng)用，說明其適應(yīng)我國墻體改革、建筑節(jié)能及住宅產(chǎn)業(yè)化要求，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是一種具有應(yīng)用前景的結(jié)構(gòu)體系。

[1]姚謙峰,張萌．密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)節(jié)能施工技術(shù)[M]．北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014.

[2]馬榮全,范新海,黃宙．裝配式密肋復(fù)合墻板抗震性能試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu),2016,45(4):5-9．

[3]姚謙峰,陳平,張蔭,趙冬．密肋壁板輕框結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅體系研究[J].工業(yè)建筑,2003,33(1):1-5．

Application of Multi-ribbed Composite Plate Structure in A Small High-rise Residence

■ 趙 瑋 Zhao Wei 陸 烜 Lu Xuan 蘇志遠(yuǎn) Su Zhiyuan

密肋復(fù)合板結(jié)構(gòu)是一種輕質(zhì)、節(jié)能、抗震性能好的建筑結(jié)構(gòu)新體系，主要由新型節(jié)能復(fù)合墻板、樓板及隱形框架裝配整澆而成。結(jié)合工程實(shí)例，采用將密肋復(fù)合墻板等效為均質(zhì)殼的計(jì)算方法對(duì)小高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行小震作用下的分析，并介紹密肋復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)。

密肋復(fù)合墻體；等效均質(zhì)殼；施工工藝

As a kind of new architectural structure system with features of light, energy saving and favorable anti-seismic performance, the multi-ribbed composite plate structure is mainly assembled and integrally casted by new energy saving composite wall panel, floor slabs and concealed frame. According to practical engineering cases, it carried out analysis to small high rise structure under small earthquake with the calculation method that the multiribbed composite wall boards are equivalent to homogeneous shell and introduced the construction process of multiribbed composite wall boards and key points in quality control.

multi-ribbed composite wall, equivalent homogeneous shell, construction process

2016-11-15）

趙瑋，上海中建申拓投資發(fā)展有限公司黨委書記，高級(jí)工程師；陸烜，碩士，上海中建東孚投資發(fā)展有限公司技術(shù)研發(fā)部研發(fā)師，高級(jí)工程師；蘇志遠(yuǎn)，碩士，上海中建申拓投資發(fā)展有限公司工程師。