关于复合混凝土剪力墙结构设计的相关问题分析

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-11-02 10:19 关注：(1)

　　摘要：建筑节能是我国节能工作的重要组成部分，深入持久地开展建筑节能工作意义十分重大。新型复合混凝土剪力墙结构体系是一种新型节能建筑结构体系。它具有节约能源、增大使用面积、优良的抗震性能及综合造价低等优点。论文以免拆保温墙模复合剪力墙体为例，重点探讨了新型复合混凝土剪力墙结构的设计，旨在该结构体系能够大量的推广使用。

　　关键词：混凝土结构 剪力墙 复合结构 免拆保温墙模

　　Abstract: the energy conservation of the building is energy saving in China of the important part of the deep lasting the energy conservation work and is of great significance. New composite concrete shear wall structure system is a new type of energy-saving building structure system. It is to save energy and increase the use area, excellent seismic performance and comprehensive cost advantages. To avoid heat preservation wall paper and die composite shear wall as an example, this article discusses the new composite concrete shear wall structure design, structure of the system can be designed to popularize the use.

　　Keywords: concrete structure shear wall composite structure and thermal insulation wall from model

　　中图分类号：TU398+.2 文献标识码：A 文章编号：

　　复合结构是一种新型保温隔热的承重复合剪力墙结构体系,由墙板,实体剪力墙等组成。该体系具有保温节能、自重轻、抗震性能好、经济合理、技术先进等优点。用免拆模板代替普通模板，是一种全新的尝试。它从根本上改变了施工中现浇混凝土使用大量模板的传统方法，在一般的小高层建筑中采用免拆保温墙模复合剪力墙体系能充分发挥极大优势，且节能效果好，可降低房屋的综合经济指标。本文所研究的成果，将有利于节能建筑的推广普及，节约建筑行业的资源能耗。

　　1、免拆模板复合混凝土剪力墙概述

　　1.1 免拆模板复合混凝土剪力墙的提出

　　免拆模板的提出在于以下几点：

　　(1)混凝土材料是目前最重要的建筑材料之一，用普通模板的现浇钢筋混凝土工程，劳动强度大，施工工期长，不能很好的适应我国建筑业快速发展的要求。另一方面，由于模板用量巨大、耗资惊人，模板工程费用约占混凝土结构工程费用的1/4，模板行业己严重制约了我国建筑业的发展，新型模板的研究和开发成为当务之急。

　　(2)使用免拆模板，混凝土浇筑完后模板不用拆卸，成为混凝上结构的一部分，它的主要优点是克服了传统模板的拆模困难、工作量大、工期长等不足，简化了施工工序，可大大加快施工进度。

　　(3)使用免拆模板不仅可以作为墙体侧模板，有良好的物理力学性能，而且还可以赋予其其它的功能，比如可同时作为墙体的保温材料，改变了施工中现浇混凝土使用大量模板的传统方法，在工厂提前预制完成，且浇筑后不需振捣，在施工现场只需要按照设计将其安装就位，经精确测量，并进行水平和垂直调整后，在两侧用专用支架固定好，即可开始浇筑混凝土。

　　1.2 免拆模板的发展

　　1)采用FRP(纤维增强聚合物)作为混凝土工程永久性模板。玻璃钢作为一种轻质高强的材料已广泛应用于建筑行业，具有耐腐蚀、抗拉强度高、比重轻、成型便捷等特点。玻璃钢—混凝土复合梁结构、混凝土表面包覆玻璃钢结构能够提高混凝土结构综合的力学性能。发挥玻璃钢轻质高强的特点，并大幅度提高了梁的抗折强度。

　　2)钢丝网混凝土薄板模板。钢丝网细粒混凝土是一种以水泥为基体的高强复合材料，它应用分散配筋原理使混凝士改性，是一种广义的纤维混凝土，使混凝土在平面内两个方向参与工作的能力达到一致;钢丝网混凝土模板具有的优良的性能，如高强度、高弹塑性性能、高耐久性都可以保证此类模板在运输、施工安装及混凝土浇筑过程中满足各种受力要求。

　　3)肋筋模板钢—混凝土组合板。肋筋模板钢—混凝土组合板克服了广泛采用的压型钢板作底模与钢—混凝土组合梁相结合的结构形式的不足;在使用阶段，肋筋模板组合板表现出良好的工作性能，其破坏形态与钢筋混凝土受弯构件类似，但延性大大优于钢筋混凝土受弯构件;构件截面混凝土的应变基本上服从线性分布;此外肋筋模板组合板其有较好的经济性能。

　　2、新型复合混凝土剪力墙结构设计

　　2.1 复合结构抗震设计

　　高层建筑的抗震设计，是结构设计的重要内容。地震的发生具有不确定性，不可准确预知性，抗震设计是预防性质的设计。地震对建筑结构的危害，根据地震等级、震中位置、地震波振型，建筑物自振特性的多种因素而各不相同。历史上钢筋混凝土结构的地震破坏主要有以下几个方面：⑴建筑物整体倾斜，甚至倒塌;⑵扭转破坏;⑶碰撞破坏。剪力墙结构由于刚度大，侧向位移小，如果合理布置墙体，使形心和刚心尽量重合，是对抗震最为有利的结构形式之一。

　　2.2.变形缝设置

　　(1)温度缝

　　当建筑物平面长度过大，为减少温度应力而设置温度缝。随着设计理论的完善，工程经验的积累，主要是建筑材料(如混凝土外加剂)的发展，现在有很多建筑采用后浇带、膨胀加强带等技术而克服由于设温度缝带来的不便。

　　(2)沉降缝

　　当高层建筑与低跨裙楼荷载差异很大，地基土又不容易控制沉降差异时，设置沉降缝。当有较好的地质土层，较少的沉降差，可通过可靠的计算，由沉降后浇带代替沉降缝功能。待两侧沉降稳定后再进行浇筑。设置沉降缝后一个值得注意的问题是要采取可靠的措施以保证高层结构的侧身约束和有效埋深。

　　(3)防震缝

　　当建筑物平面过于不规则，立面高差悬殊时，可用防震缝将其划分为几个较简单结构单元。防震缝应根据不同的建筑形式，不同的建筑高度而有不同的要求。剪力墙结构水平位移较小，因此缝宽不会很宽，有利于立面处理。抗震设计时，温度缝和沉降缝应同时满足防震 缝的要求。

　　2.3 结构构造要求

　　剪力墙结构中，宜按主轴双向布置剪力墙，墙肢截面宜简单规则。侧向刚度不宜过大。、高层建筑不应采用全部为短肢的剪力墙结构。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取加强措施。跨高比小于5 的连梁，按连梁要求进行设计，当跨高比大于5 时，按框架梁进行设计。剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置。不宜采用错洞墙。较长剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段，墙段之间采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高之比不应小于2，墙肢截面高度不宜大于8m。、应控制剪力墙平面外弯矩。

　　2.4 轻骨料混凝土砌块设计

　　用轻粗骨料、轻砂(或普通砂)、水泥和水研制而成的混凝土，其干表观密度不大于1950kg/m3，者，称为轻骨料混凝土。研制的主要目的是大量消耗EPS 材料和工业废渣，以满足节能和环保的要求。主要组成包括：轻骨料混凝土主要组成成份为聚苯乙烯泡沫塑料颗粒(以下简称“聚苯”)、玻化微珠、纸浆纤维、胶粉和水。

　　1)废聚苯乙烯泡沫颗粒

　　根据EPS 具有质轻、保温、隔热、吸声、防震、抗腐蚀性能好等特点，将含有EPS 的包装材料破碎后形成表观密度为15～20kg/m3 的废聚苯乙烯泡沫颗粒作为轻骨料混凝土的骨料。EPS 材料的抗压强度较低，其生产工艺使其内部的气泡形成封闭状，这种密封气体有较高的绝热性能，在受水浸湿时仍具有较好的隔热效果。

　　2)玻化微珠玻化微珠是轻骨料混凝土的细骨料，主要作用是填充EPS 混凝

　　土的孔隙，同时提高其保温隔热性能。玻化微珠是一种非金属轻质绝热保温绝热颗粒材料。该保温板不仅可以在混凝土浇筑期间作为墙体侧模，而且可以作为墙体的保温材料。根据在施工过程中对墙体模板的要求，确定玻化微珠保温板的材料组成及配比，试验测定保温板的物理力学性能，并根据大模板的标准板的设计尺寸，设计了该模板的规格，这种模板相当于工具式大模板，在工厂加工制作，在现场进行安装，但不同于大模板的是，它是一种永久性模板，作为混凝土结

　　构的一部分。

　　3)水泥

　　轻骨料混凝土采用胶凝材料主要是水泥。矿渣硅酸盐水泥(P.S)相对于普通硅酸盐水泥(P.O)而言，熟料矿物含量少，凝结硬化慢，早期强度低;保持水分的能力差，泌水性较大，抗冻性能差。根据P.O 和P.S 的特点，考虑在生产推广免拆保温墙模复合剪力墙结构体系的过程中，面临冬季生产和施工，不允许混凝土出现离析泌水现象，P.O作为胶结材料，对混凝土的力学性能起主要作用。在选择P.O 时，其标号和所占百分比是两个非常重要的参数。普通硅酸盐水泥标号越

　　高，用量越多，轻骨料混凝土的强度越高，容重越大，保温性能越低。综合考虑生产成本和设计需求，采用标号42.5 的低碱普通硅酸盐水泥。

　　4)混凝土外加剂

　　混凝土外加剂是一种以很少的掺量加入混凝土中，能有效地改善混凝土的物理力学性能，提高混凝上的强度、耐久性，节约水泥用量，缩小构筑物尺寸，从而达到节约能耗、改善环境的物质。

　　3 结语

　　总之，新型复合混凝土剪力墙模板施工后不必拆除，与内部混凝土共同形成复合剪力墙体系，可以实现结构施工过程中完成外墙保温施工，在保证施工方面的强度、刚度及承受混凝土侧压力的前提下，可以节省模板，缩短工期，减小墙体厚度，提供良好的保温隔热性能，是一种具有发展前途的新型复合混凝土剪力墙体系。

　　参考文献：

　　[1]董亮，张明聚，曲俊义.免拆模板复合剪力墙体系及施工技术研究〔J〕，石家庄铁道学院学报，2004，17(2):37~39.

　　[2]张巍.免拆墙模复合剪力墙体系保温性能与抗震性能的分析与研究「D].太原理工大学，2007

　　[3]冯葆纯，钱稼茹，王海宁.保温砌模现浇钢筋混凝土网格剪力墙承重体系的研究.清华大学项目工作报告，2003