多層住宅建筑承重體系的研究

劉銘

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

1 問題的提出

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們居住理念的更新，可以說粘土磚結(jié)構(gòu)在使用過程中已是問題多多，主要表現(xiàn)在:

1.1 粘土磚的燒結(jié)過程中破壞環(huán)境

我國是-個(gè)人口眾多、能源和土地緊缺的國家，以實(shí)心粘土磚為主的傳統(tǒng)房建材料耗能毀田嚴(yán)重，每年實(shí)心粘土磚產(chǎn)量約6000億塊標(biāo)磚，磚瓦企業(yè)12萬個(gè)，占地30多萬公頃，每年燒磚毀田數(shù)萬公頃，與此同時(shí)，每年排放2億多噸粉煤灰和煤矸石沒有得到有效利用，不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境。

1.2 粘土磚維護(hù)結(jié)構(gòu)的房屋使用過程中節(jié)能效果差

與國外相比，我國的住宅外墻保溫隔熱性能相差4-5倍，單位建筑面積的采暖能耗為同等條件下發(fā)達(dá)國家的3倍，每年北方房屋采暖能耗高達(dá)1.2億噸標(biāo)煤，南方空調(diào)降溫能耗每單位建筑面積是北方采暖能耗的3倍，每年僅墻體材料生產(chǎn)能耗和北方房屋采暖能耗就占我國全年能源消耗總量的15%以上。

1.3 建筑的科技含量低，無法使建筑行業(yè)成為支柱產(chǎn)業(yè)

可以說.粘土磚住宅己不適應(yīng)時(shí)代的潮流了。

2 技術(shù)分析

2.1 鋼筋混凝土異型柱框架--加氣混凝土砌塊體系

2.1.1 鋼筋混凝土異型柱框架--加氣混凝土砌塊體系的特點(diǎn)

鋼筋混凝土異型柱框架結(jié)構(gòu)加氣溫凝土砌塊是近年來比較多見的一種結(jié)構(gòu)體系，它主要同剪力墻結(jié)合，應(yīng)用于小高層住宅中。現(xiàn)在我們做一創(chuàng)新，把剪力墻去掉，將異型柱純框架結(jié)構(gòu)引入多層住宅，它的優(yōu)點(diǎn)有:

2.1.2 統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)相比，房型簡潔，不露梁祝。同磚混住宅相比，增加有效使用面積2%。

2.1.3 施工工藝成熟，施工速度快，質(zhì)量易保證。

2.1.4 相同地震等級(jí)下地震力較小

鋼筋混凝土異型柱框架結(jié)構(gòu)畢竟不同于普通框架結(jié)構(gòu)，它有自己的一些問題:柱(尤其是L形、T形樁)為單軸對(duì)稱，在偏心受力和水平受力下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，對(duì)柱體產(chǎn)生附加剪應(yīng)力，這就要對(duì)一些關(guān)鍵部位的柱(如角柱)進(jìn)行剪扭驗(yàn)算以調(diào)整配筋。根據(jù)外省市的經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)中宜將柱箍筋沿柱全高加密以做到強(qiáng)剪弱彎；柱的軸壓比應(yīng)偏嚴(yán)，比之規(guī)范要求減小0.05，許多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件也是這樣做的；將框架抗晨等級(jí)提高為二級(jí)，更充分體現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固的原則。以上幾條都是自己的體會(huì)加上先進(jìn)單位的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)的，待異型柱的國家規(guī)范出臺(tái)后可再做調(diào)整。

2.2 新型砌體材料黃河淤泥磚承重圍護(hù)體系

2.2.1 黃河淤泥磚承重圍護(hù)體系的特點(diǎn)

黃河淤泥磚顧名思義是以黃河淤泥為原料燒結(jié)而成的新型砌體材料，它同傳統(tǒng)的粘土磚相比有如下優(yōu)勢(shì):符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，有良好的發(fā)展前景。國家鼓勵(lì)發(fā)展節(jié)能、節(jié)地、利廢的新型墻休材料，以替代量大面廣的實(shí)心粘土磚.為此還出臺(tái)了一系列政策，如:固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅稅率為0%；列入國家開發(fā)銀行的基本建設(shè)政策性投資項(xiàng)目，可享受政策性貸款；引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備，免征進(jìn)口設(shè)備關(guān)稅和進(jìn)口產(chǎn)品增值稅；應(yīng)用新型墻體建造的北方節(jié)能住宅，固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅稅率為0%等等。黃河淤泥磚的生產(chǎn)是因地制宜、變廢為寶(這兩條是國家墻改文件中多次強(qiáng)調(diào)的)，因此有廣闊的發(fā)展前景；設(shè)計(jì)、施工與粘土磚相比無需做大的改動(dòng)，創(chuàng)新帶來的問題少；黃河淤泥磚比粘土磚容重小30%，可減輕建筑自重10%-15%，從而減小基礎(chǔ)造價(jià)和地基處理費(fèi)用。

2.2.2 黃河淤泥磚承重圍護(hù)體系施行技術(shù)措施

前面我們講了，設(shè)計(jì)、施工與粘土磚相比無需做大的改動(dòng)，只需做一些細(xì)部處理即可。應(yīng)用之前急需做的工作概括起來主要有:黃河淤泥磚同砂漿組合砌體的力學(xué)指標(biāo)要具體化，比如抗壓、抗剪、抗折強(qiáng)度，在暫時(shí)無規(guī)范的情況下可參照兄弟單位的經(jīng)驗(yàn)取值、或自己組織做力學(xué)實(shí)驗(yàn)、或參照規(guī)范中粘土磚相關(guān)條目做折減處理；施工管理、質(zhì)量監(jiān)督要適合黃河淤泥磚的特點(diǎn)，比如砌磚前適宜的含水量、孔型磚砌筑時(shí)砂漿的調(diào)配等都要在大規(guī)模應(yīng)用前做好實(shí)驗(yàn)；工程中如何套用定額也需預(yù)算人員根據(jù)磚的單方造價(jià)盡早得出。總之，這些數(shù)據(jù)都是不難得到的，技術(shù)措施比較簡單這也是如前所述黃河淤泥磚應(yīng)用起來的一大優(yōu)勢(shì)。

2.3 輕型鋼結(jié)構(gòu)

繼磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框輕結(jié)構(gòu)之后，配合國家有關(guān)限制使用粘土磚及鼓勵(lì)建筑業(yè)多用鋼材的政策，新型鋼結(jié)構(gòu)住宅正引起建筑業(yè)內(nèi)人士廣泛關(guān)注。目前天津、北京、上海、長沙等地正在進(jìn)行相關(guān)試點(diǎn)工作，下面將從幾個(gè)方面對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)體系住宅進(jìn)行技術(shù)方面的探討。

2.3.1 結(jié)構(gòu)方案:輕型鋼結(jié)構(gòu)多層房屋中最常用的結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)建筑方案的需要有時(shí)也采用懸掛體系。梁柱多為軋制或焊接工程截面，有時(shí)柱也可采用箱形截面。由于受到我國型鋼品種和供應(yīng)的限制，目前主要采用焊接構(gòu)件。框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，各部分剛度比較均勻，構(gòu)造簡單，易于施工。其自振周期較長，自重較輕，對(duì)地震作用不敏感。但其側(cè)向剛度小，側(cè)向位移難以控制。對(duì)于一些設(shè)有電梯的多層房屋，為增強(qiáng)側(cè)向剛度，結(jié)合其電梯井的布置，還可以采取框架--抗剪架體系或框架--剪力墻(通常為鋼板剪力墻)結(jié)構(gòu)體系。

2.3.2 支撐體系:為了加強(qiáng)多層房屋鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，抵抗水平風(fēng)荷載和地震作用，通常用槽鋼或角鋼在墻體平面內(nèi)布置垂直支撐體系。根據(jù)要求可以沿縱、橫單向布置或雙向布置。支撐與框架銜接，按拉桿或壓桿設(shè)計(jì)。考慮到門窗的布置，可以采用x形、單斜桿形、人字形、倒人字形、w形、倒w形、門式等形式，還可采用偏心支撐。在不影響建筑功能的前提下，在平面上支撐應(yīng)均勻布置。對(duì)后五種支撐應(yīng)驗(yàn)算梁上支撐軸力引起的附加彎矩。偏心支撐的優(yōu)點(diǎn)是在較小或中等的水平荷載作用下有足夠的剛度，而在嚴(yán)重超載(如大地層)時(shí)具有良好的延性，是一種較好的抗剪支撐。

2.3.3 樓蓋體系；多層房屋鋼結(jié)構(gòu)的樓板必須有足夠的承載力、剛度和整體性。當(dāng)前較常采用的是在鋼梁上鋪設(shè)壓型鋼板.再澆柱100-150mm的鋼筋混凝土板，即壓型鋼板組合樓板，壓型鋼板與鋼梁之間用栓釘連接。

另外還可用預(yù)應(yīng)力薄板加混凝土現(xiàn)澆層或一般鋼筋混凝土樓板，此時(shí)應(yīng)保證樓板和鋼梁之間的可靠連接。設(shè)計(jì)時(shí)如考慮鋼梁和樓板的組合作用，可顯著提高梁的承載力和整體穩(wěn)定性，并有效降低梁高。主梁與次梁的連接一般為簡支等高連接，有時(shí)也做成不等高連接，如采用壓型鋼板組合樓板時(shí)，為便于鋪設(shè)壓型鋼板，主次梁頂面相差壓型鋼板厚度，同時(shí)還可以增大建筑凈層高。

2.3.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu):為了減輕多層房屋鋼結(jié)構(gòu)的自重，圍護(hù)結(jié)構(gòu)多采用輕質(zhì)材料。外墻墻體多采用輕質(zhì)填充材料，如空心砌塊、加氣混凝土等，有時(shí)可采用壓型鋼板加輕質(zhì)保溫層組成的復(fù)合墻體，也有很多房屋外墻采用輕質(zhì)美觀的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。內(nèi)隔墻可采用空心砌塊、加氣混凝土等輕質(zhì)填充墻或輕鋼龍骨石膏板，目前也有采用鋁合金框玻璃隔斷的。對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋來說，傳統(tǒng)的油氈加瀝青的屋面防水層很不經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)大都采用卷材防水。屋頂也放氣了傳統(tǒng)的水泥砂漿找平層和爐渣保溫層，而采用輕質(zhì)保溫材料，如JQN板、聚乙烯混凝土扳等，可根據(jù)要求做成變厚度而取消屋面找平層。

2.3.5 基礎(chǔ)形式:多層輕鋼房屋基礎(chǔ)常用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)，有時(shí)也可采用片筏基礎(chǔ)。采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)注意各基礎(chǔ)相對(duì)不均勻沉降對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。基礎(chǔ)梁常用現(xiàn)澆或預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有時(shí)根據(jù)要求也可采用鋼基礎(chǔ)梁，但通常將設(shè)置在地面以下的柱腳和鋼梁外包混凝土，以解決防腐問題。

3 結(jié)論

如前所述.三種承重、圍護(hù)體系技術(shù)性能優(yōu)異、經(jīng)濟(jì)合理、并各有其獨(dú)持的優(yōu)勢(shì)，它們的一些不足經(jīng)過我們努力也是可以克服的。

[1]顧同曾，張振遠(yuǎn).承重混凝土空心砌塊外保溫多層住宅體系[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2001年（4）.