新型輕質(zhì)支撐剪力墻保溫性能研究

張婷

摘要：鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛用于高層和超高層建筑，具有較高的承載力及抗震性，為了減少施工現(xiàn)場的環(huán)境及噪聲污染，近年來裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)成為國內(nèi)外學者的研究重點。但是現(xiàn)澆剪力墻存在施工工期長、環(huán)境及噪聲污染等缺點;而且傳統(tǒng)預制剪力墻自重較大，既增加了結(jié)構(gòu)本身荷載，又給施工和吊裝帶來不便。因此，本文提出一種新型裝配式輕質(zhì)支撐剪力墻，即將實體RC剪力墻的墻體受力最小的部分用較小的截面斜撐代替，可以在一定程度上減輕構(gòu)件自重，減小地震作用。為了滿足建筑節(jié)能的目標，本文對新型輕質(zhì)支撐剪力墻保溫性能進行研究。

Abstract： The reinforced concrete shear wall structure is widely used in high-rise and super high-rise buildings. It has high bearing capacity and earthquake resistance. In order to reduce the environment and noise pollution at the construction site， the assembled shear wall structure has become a research focus of scholars at home and abroad. However， the cast-in-place shear wall has shortcomings such as long construction period， environment and noise pollution; and the traditional prefabricated shear wall has a large self-weight， which not only increases the load of the structure itself， but also brings inconvenience to construction and lifting. Therefore， this paper proposes a new type of assembled lightweight support shear wall， that is， the part with the least force of the wall of the solid RC shear wall is replaced by a smaller cross-section diagonal bracing， which can reduce the weight of the component to a certain extent and reduce earthquake effect. In order to meet the goal of building energy conservation， this paper studies the insulation performance of the new lightweight supporting shear wall.

關(guān)鍵詞：新型;輕質(zhì)支撐剪力墻;保溫性能;研究

Key words： new type;lightweight supporting shear wall;thermal insulation performance;research

中圖分類號：TU761.1+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）35-0156-02

0? 引言

我國的人均能源資源較少，國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展使得我國的能源形式趨緊。建筑能耗在總能耗中占有很大的比例（27.6%）[1]，近年來，建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展使得建筑能耗量不斷增加，因此，建筑節(jié)能在我國已是迫在眉睫。建筑節(jié)能的基礎是墻材革新[2]，為了滿足建筑節(jié)能的目標，進行墻材革新是最為有效的措施。所以國內(nèi)外都在墻材革新上進行了大量的研究和實踐。

面對能源緊缺的問題，我國政府頒布了《中華人民共和國節(jié)約能源法》。各級政府也大力倡導建筑節(jié)能，相繼出臺了適用于當?shù)氐慕ㄖ?jié)能設計標準，并保證該標準的貫徹和執(zhí)行。

1? 輕質(zhì)支撐剪力墻的一般構(gòu)造

輕質(zhì)支撐剪力墻是在由邊緣構(gòu)件、斜撐和墻身三部分連接成整體后預制而成，將墻體受力最小的部分用較小的截面斜撐代替，可以大幅度減輕構(gòu)件自重。在剪力墻界面連接處，墻體做成“凸”字型企口，增強其抗剪能力。上下剪力墻預留豎向受力鋼筋，采用機械連接或焊接連接的方法;剪力墻兩側(cè)采用U型環(huán)筋扣合錨接。

本課題組采用OpenSees對某縣的一個工程實例中的一片實體剪力墻進行建模，通過數(shù)值模擬研究其受力性能。并以工程實例中的實體剪力墻為基礎，采用OpenSees建立輕質(zhì)支撐剪力墻有限元模型，對其進行數(shù)值模擬分析，得到其滯回曲線、骨架曲線及特征值，研究其是否滿足抗震設計要求，并與實體剪力墻的抗震性能進行了對比分析，結(jié)果表明二者具有相當?shù)目拐鹦阅躘3]。

所取的輕質(zhì)支撐剪力墻墻體長3000mm，高4200mm，寬200mm，洞口取上部保留墻體的高度為a，下部保留墻體的高度為c，洞口寬度為e，支撐的傾角α≤70°，優(yōu)化的支撐截面為200mm×300mm，如圖1所示。可選用厚度為200mm的填充墻作為墻體材料，布置于墻體與支撐之間的洞口內(nèi)。同時，為了減少施工現(xiàn)場保溫層布置的工序，在預制墻體時直接在外墻表面布置防水保溫層，從而解決了外墻保溫施工麻煩等問題。

從國內(nèi)外學者研究可知，加氣混凝土砌塊是強度高、保溫隔熱性好、質(zhì)量輕、可加工性強的一種新型墻體材料，并作為墻體材料在多層、高層和加層建筑中被廣泛應用。為了達到良好的隔熱性及滿足輕質(zhì)的要求，所以，本文建議在輕質(zhì)支撐剪力墻洞口中使用加氣混凝土砌塊做填充墻體。

2? 建筑節(jié)能設計計算

2.1 建筑熱工設計的概念

①建筑體形系數(shù)（S）：建筑物與室外大氣接觸面積與其所包圍的體積的比值。

②維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)（K）：在維護結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1K的情況下，在單位時間內(nèi)通過單位面積維護結(jié)構(gòu)的傳熱量，單位：W/（m2·K）。

③熱惰性指標（D）：表征維護結(jié)構(gòu)對溫度波衰減快慢程度的無量綱指標，單一維護結(jié)構(gòu)，D=RS;多層材料維護結(jié)構(gòu)，D=∑RS。式中R為維護結(jié)構(gòu)材料層的傳熱阻，S為相應材料層的畜熱系數(shù)。D值越大，溫度波在其中衰減越快，維護結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性越好。

④熱橋（冷橋）：維護結(jié)構(gòu)中包含金屬、鋼筋混凝土或混凝土梁、柱、肋等部位，在室內(nèi)外溫差作用下，形成熱流密集、內(nèi)表面溫度較低（高）的部位。這些部位形成傳熱的橋梁，故名熱橋（冷橋）。

2.2 輕質(zhì)支撐剪力墻輕質(zhì)墻體部位的傳熱系數(shù)計算（不考慮窗戶及熱橋）

多層平壁的傳熱系數(shù)：

式中Mi——內(nèi)表面熱絕緣系數(shù)，取0.11（m2·K/W）;

Me——外表面熱絕緣系數(shù)，取0.04（m2·K/W）;

δk—第k層材料的厚度（m）;

λk—第k層材料的導熱率W/（m·K）。

加氣混凝土砌塊的導熱系數(shù)為λ=0.20W/（m·K），則200mm厚的加氣混凝土砌塊的傳熱系數(shù)

2.3 輕質(zhì)支撐剪力墻墻體傳熱性能分析

2.3.1 外墻平均傳熱系數(shù)的計算公式

外墻受周邊熱橋的影響，其平均傳熱系數(shù)應按下式計算：

式中Km—外墻平均傳熱系數(shù)[W/（m2·K）];

Kp—外墻主體部位傳熱系數(shù)[W/（m2·K）];

KB1、KB2、KB3—外墻周邊熱橋部位的傳熱系數(shù)[W/（m2·K）]

如圖2所示：Fp—外墻主體部位的面積（m2）;FB1、FB2、FB3—外墻周邊熱橋部位面積（m2）。

2.3.2 輕質(zhì)支撐剪力墻與實體剪力墻墻體傳熱比較

本課題組選取的輕質(zhì)支撐剪力墻如圖3所示。

填充墻部位的傳熱系數(shù)已計算出：Kp=0.87W/（m2·K），

計算結(jié)果表明：該輕質(zhì)支撐剪力墻墻體的平均傳熱系數(shù)為Km=3.24W/（m2·K），此輕質(zhì)支撐剪力墻墻體的平均傳熱系數(shù)不滿足規(guī)范，因此，本文建議，要想達到保溫效果，需要在輕質(zhì)支撐剪力墻的外墻表面貼上保溫墻板。

如果在墻體外表面貼上厚度為50mm厚的聚苯板，該輕質(zhì)支撐剪力墻墻體的平均傳熱系數(shù)為Km=0.625W/（m2·K）。

為了達到墻體的平均傳熱系數(shù)為Km=0.625W/（m2·K），實體剪力墻外表面需要貼上厚度60mm的聚苯板。

3? 結(jié)論

①填充墻可選用加氣混凝土砌塊，滿足隔熱性能好、強度高、抗震、隔音、節(jié)省能源、輕質(zhì)、環(huán)保的要求。

②通過對輕質(zhì)支撐剪力墻墻體的節(jié)能分析，需要在墻體表面貼上保溫板，與實體剪力墻相比，達到同樣的隔熱性，輕質(zhì)支撐剪力墻貼的保溫板比實體剪力墻要薄，說明輕質(zhì)支撐剪力墻的隔熱性能比實體剪力墻墻體的隔熱性能好。

參考文獻：

[1]涂逢祥.建筑節(jié)能形式與政策建議[J].建筑節(jié)能，2006，45：33-34.

[2]顧真安.墻材革新：建筑節(jié)能之基礎[J].高層論壇，2006（01）：16-18.

[3]楊靖.新型裝配式輕質(zhì)人字支撐抗震墻抗震性能分析[D].河南：鄭州大學，2016.