保溫結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)格剪力墻工業(yè)化農(nóng)宅結(jié)構(gòu)體系研究＊

文/正方利民工業(yè)化建筑科技股份有限公司 彭 雄 中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 彭 博 國(guó)家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心 姜中天 北京市大興宏光新型保溫建筑材料廠 付佩茹

1 保溫結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)格剪力墻工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)體系的開發(fā)背景

2014年，北京市全面啟動(dòng)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，提出從2014年起，全市通過整治、建設(shè)和發(fā)展，爭(zhēng)取到2020 年郊區(qū)農(nóng)村基本達(dá)到“村莊美、田園美、生活美、人文美”的“美麗鄉(xiāng)村”目標(biāo)，使郊區(qū)農(nóng)村成為農(nóng)民幸福宜居的生活家園和致富增收的就業(yè)田園，成為市民向往的休閑樂園。北京市的鄉(xiāng)村具有豐富的自然、歷史和文化資源，這為美麗鄉(xiāng)村建設(shè)奠定了雄厚的基礎(chǔ)。

另外，北京市及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與產(chǎn)業(yè)配套能力與我國(guó)絕大部分地區(qū)相比，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。建筑部品部件生產(chǎn)企業(yè)、專業(yè)化設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、資質(zhì)全面的施工單位和有著多年經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)單位均有雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備。未來的新農(nóng)村建設(shè)，依托這一條件和優(yōu)勢(shì)，有條件在國(guó)內(nèi)率先探索出一條以工業(yè)化生產(chǎn)帶動(dòng)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的新路。

因此，開發(fā)高效、綠色、環(huán)保的現(xiàn)代工業(yè)化農(nóng)宅建造技術(shù)與配套工法，功能性部品集成與接口技術(shù)，基于傳統(tǒng)風(fēng)貌的建筑立面、屋面造型及院落的關(guān)鍵材料和部品是目前工業(yè)化農(nóng)宅建造技術(shù)的研究與發(fā)展方向。

基于上述目標(biāo)，本文以保溫結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)格剪力墻工業(yè)化農(nóng)宅結(jié)構(gòu)體系為例，針對(duì)北京市新農(nóng)村建設(shè)特點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、接口處理等方面對(duì)該結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行完善，對(duì)上述技術(shù)問題進(jìn)行解答。同時(shí)以經(jīng)濟(jì)、適用、合理的現(xiàn)代化新型結(jié)構(gòu)體系，為北京市新農(nóng)村建設(shè)提供一種裝配式建筑解決方案。

2 保溫結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)格剪力墻工業(yè)化農(nóng)宅結(jié)構(gòu)體系

2.1 體系特點(diǎn)

1）在裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高預(yù)制率。

2）在濕作業(yè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)免模板工藝，進(jìn)一步降低人工作業(yè)量。

3）采用標(biāo)準(zhǔn)化的150mm厚受力墻板件，避免“定制式”建筑構(gòu)件生產(chǎn)和建設(shè)帶來的中間環(huán)節(jié)浪費(fèi)。

4）優(yōu)化連接節(jié)點(diǎn)，減少濕作業(yè)，提高預(yù)制率與裝配率，發(fā)展裝配式建筑。

5）采用全預(yù)制樓板。

6）采用三明治圓孔板，在保證連接性能的基礎(chǔ)上對(duì)建筑進(jìn)行減重，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備管線預(yù)留預(yù)埋。

7）采用煤矸石、陶粒混凝土等再生材料，在降低建筑自重前提下，從源頭避免建筑活動(dòng)對(duì)環(huán)境的破壞，利廢環(huán)保。

2.2 建筑體系構(gòu)配件組成

該體系外墻采用鋼筋混凝土網(wǎng)格剪力墻，內(nèi)墻采用圓孔板剪力墻或鋼筋混凝土網(wǎng)格剪力墻。

2.2.1 網(wǎng)格板剪力墻

網(wǎng)格剪力墻是采用水泥聚苯顆粒輕質(zhì)混凝土在工廠由專用設(shè)備生產(chǎn)制成并設(shè)有豎向及橫向空腔構(gòu)造的墻板，施工時(shí)作為鋼筋混凝土網(wǎng)格墻的模板稱為墻模。在墻模的每個(gè)豎向空腔及橫向空腔內(nèi)配置連續(xù)的鋼筋網(wǎng)片并澆筑混凝土，形成由豎肢和橫肢組成的網(wǎng)格狀剪力墻，用作裝配式保溫結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)格墻-圓孔板剪力墻結(jié)構(gòu)外承重墻及裝配式保溫結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)格墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外承重墻。

根據(jù)用途，外墻模作為外墻的結(jié)構(gòu)層，其高度可根據(jù)層高、板厚及穩(wěn)固砂漿厚度確定；內(nèi)墻模作為內(nèi)墻的結(jié)構(gòu)層，其高度可根據(jù)層高、圈梁高度及穩(wěn)固砂漿厚度確定，外墻模和內(nèi)墻模均設(shè)置豎向空腔和橫向空腔，豎向空腔截面尺寸為200mm×140mm（長(zhǎng)×寬），橫向空腔截面尺寸為120mm×140mm（高×寬），豎向空腔中心線間距及橫向空腔中心線間距為400mm。豎向空腔“長(zhǎng)”是指沿墻模截面長(zhǎng)向尺寸，豎向空腔“寬”和橫向空腔“寬”是指沿墻模厚度方向的尺寸，橫向空腔“高”是指沿墻模高度方向的尺寸；窗下墻模的高和長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)確定，設(shè)置豎向空腔和橫向空腔，空腔截面尺寸、空腔處的內(nèi)、外壁厚應(yīng)分別與外墻模的相關(guān)尺寸對(duì)應(yīng)。

網(wǎng)格墻的配筋按設(shè)計(jì)滿足承載力要求，每個(gè)豎肢和橫肢分別配置1個(gè)連續(xù)鋼筋網(wǎng)片，豎肢內(nèi)鋼筋網(wǎng)片的橫筋與網(wǎng)格墻的長(zhǎng)度方向一致，橫肢內(nèi)鋼筋網(wǎng)片直立設(shè)置。鋼筋網(wǎng)片由2根主筋和若干根橫筋點(diǎn)焊而成，豎肢內(nèi)鋼筋網(wǎng)片寬150mm，橫肢內(nèi)鋼筋網(wǎng)片寬90mm。底部加強(qiáng)部位鋼筋網(wǎng)片主筋直徑不小于10mm，其他部位鋼筋網(wǎng)片主筋直徑不小于8mm；鋼筋網(wǎng)片橫筋直徑不小于6mm，間距不大于200mm。

2.2.2 圓孔板剪力墻

該體系內(nèi)墻可采用圓孔墻板，如圖1所示，高度可根據(jù)層高、樓板及穩(wěn)固砂漿厚度確定，厚度不小于200mm，寬度介于440～1500mm，圓孔板內(nèi)預(yù)制圓孔直徑不宜大于140mm，相鄰圓孔中心線間距不應(yīng)大于300mm，相鄰圓孔之間混凝土厚度不應(yīng)小于30mm，圓孔與墻板表面之間混凝土厚度不應(yīng)小于30mm，圓孔墻板（包括窗下預(yù)制圓孔墻板）的頂面、底面及兩側(cè)面應(yīng)設(shè)置粗糙面，粗糙面凸凹尺寸不宜小于4mm。圓孔板剪力墻采用工廠制作、設(shè)置通長(zhǎng)圓孔的預(yù)制鋼筋混凝土墻板作為墻模，在每個(gè)圓孔內(nèi)澆筑混凝土及圓孔板間配置連續(xù)鋼筋并澆筑混凝土，或在每個(gè)圓孔內(nèi)及圓孔板間配置連續(xù)鋼筋網(wǎng)片并澆筑混凝土形成剪力墻，用作裝配式保溫結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)格墻-圓孔板剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)承重。

圓孔墻板配筋應(yīng)配置雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)橫向分布鋼筋及豎向分布鋼筋間距均不大于200mm，相鄰圓孔之間應(yīng)配置鋼筋網(wǎng)的豎向分布鋼筋；用于高度為1～2層建筑的圓孔墻板，其鋼筋網(wǎng)的橫向分布鋼筋和豎向分布鋼筋直徑均不小于6mm；可采用圓孔墻板的橫向分布鋼筋作為貼模鋼筋，橫向分布鋼筋伸出墻板側(cè)面不小于80mm，鋼筋端應(yīng)有135o彎鉤；鋼筋網(wǎng)之間應(yīng)配置拉結(jié)鋼筋，拉結(jié)鋼筋直徑不小于6mm，采用梅花形布置，間距不大于600mm。高度為1～2層建筑，圓孔內(nèi)可不配置鋼筋。

圖1 圓孔墻板

2.2.3 梁模、柱模、角模

梁模、柱模和角模用于實(shí)現(xiàn)邊緣構(gòu)件的免模澆筑。柱模及角模寬度可根據(jù)柱寬確定，梁模高可根據(jù)梁高確定，內(nèi)側(cè)應(yīng)涂刷水泥型界面劑。

3 建筑體系構(gòu)配件連接方式與構(gòu)造措施

1）網(wǎng)格剪力墻連接 2個(gè)方向的內(nèi)墻網(wǎng)格墻十字交叉連接時(shí)，在交叉位置設(shè)置連接柱，如圖2所示，連接柱截面尺寸取200mm×200mm，連接柱豎向鋼筋不少于4根，直徑不小于豎肢鋼筋網(wǎng)片主筋直徑，連接柱箍筋直徑不小于6mm，間距不大于200mm。

2）圓孔剪力墻板連接 2個(gè)方向的圓孔墻板十字交叉時(shí)，應(yīng)在交叉位置設(shè)置連接柱，如圖3所示，連接柱截面尺寸取200mm×200mm，連接柱豎向鋼筋不少于4根，直徑底部加強(qiáng)部位不小于10mm，其他部位不小于8mm，連接柱箍筋直徑、間距宜分別與圓孔墻板鋼筋網(wǎng)橫向分布鋼筋直徑、間距相同。

同層相鄰圓孔墻板可直接拼接，其縫隙不大于10mm，連接孔內(nèi)應(yīng)配置2根連續(xù)的鋼筋，鋼筋直徑一般不小于10mm，如圖4所示。

3）圓孔剪力墻與網(wǎng)格剪力墻連接 內(nèi)圓孔板剪力墻與外網(wǎng)格墻進(jìn)行T形連接時(shí)，在連接處設(shè)置邊緣構(gòu)件，如圖5所示，底部加強(qiáng)部位為T形截面，其他部位可為矩形截面，邊緣構(gòu)件配筋應(yīng)滿足正截面受壓承載力要求。

4）網(wǎng)格剪力墻邊緣構(gòu)件構(gòu)造措施 軸壓比不大于0.3的網(wǎng)格墻邊緣構(gòu)件采取以下構(gòu)造措施：①門、窗洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置一字形截面邊緣構(gòu)件；②底部加強(qiáng)部位外墻轉(zhuǎn)角處及內(nèi)墻轉(zhuǎn)角處應(yīng)設(shè)置L形截面邊緣構(gòu)件；③內(nèi)外墻交接處及內(nèi)墻交接處應(yīng)設(shè)置T形截面邊緣構(gòu)件；④其他部位外墻轉(zhuǎn)角處及內(nèi)墻轉(zhuǎn)角處、內(nèi)外墻交接處及內(nèi)墻交接處應(yīng)設(shè)置方形或矩形截面邊緣構(gòu)件。

網(wǎng)格墻邊緣構(gòu)件的配筋除應(yīng)滿足正截面受壓承載力要求外，適應(yīng)符合表1要求。

較長(zhǎng)網(wǎng)格墻應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)柱，如圖6所示，加強(qiáng)柱間距一般不大于5m；加強(qiáng)柱截面寬200mm、截面長(zhǎng)不小于200mm，加強(qiáng)柱豎向鋼筋不少于4根，直徑不小于豎肢鋼筋網(wǎng)片主筋直徑，且連續(xù)配置，加強(qiáng)柱的箍筋直徑不小于6mm，間距不大于200mm。

5）圓孔剪力墻邊緣構(gòu)件構(gòu)造措施 軸壓比不大于0.3的圓孔板剪力墻的邊緣構(gòu)件采取以下構(gòu)造措施：在洞口兩側(cè)、轉(zhuǎn)角處及內(nèi)墻與內(nèi)墻交接處分別設(shè)置一字形、L形及T形截面邊緣構(gòu)件，如圖7所示。圓孔墻板的貼模鋼筋與邊緣構(gòu)件箍筋綁扎在一起。

6）外網(wǎng)格墻門窗洞口構(gòu)造措施 外網(wǎng)格墻門窗洞上、內(nèi)網(wǎng)格墻門窗洞上要設(shè)置鋼筋混凝土連梁，連梁模板采用梁模，梁模兩端支撐在兩側(cè)墻模上，支撐長(zhǎng)度不小于100mm，在梁模之間的空腔內(nèi)綁扎鋼筋，澆筑混凝土，完成免模澆筑，如圖8所示。

圖2 內(nèi)墻標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格墻十字交叉連接

圖3 圓孔墻板十字交叉連接

圖4 同層相鄰圓孔墻板連接

圖5 圖內(nèi)圓孔板剪力墻與外網(wǎng)格墻T形連接

圖6 網(wǎng)格墻加強(qiáng)柱截面尺寸及配筋

表1 網(wǎng)格墻及圓孔板剪力墻邊緣構(gòu)件的構(gòu)造配筋要求 mm

外網(wǎng)格墻窗下墻模板采用窗下墻模，窗下墻模橫向空腔應(yīng)與相鄰墻模的橫向空腔對(duì)齊，橫向鋼筋網(wǎng)片連續(xù)；窗下墻模豎向空腔內(nèi)的鋼筋網(wǎng)片應(yīng)錨固在相鄰下層的連梁內(nèi)。

7）內(nèi)圓孔剪力墻門窗洞口構(gòu)造措施 內(nèi)墻采用圓孔墻板，門洞口頂與圈梁底之間不大于600mm時(shí)，與圈梁一同澆筑，如圖9所示；洞口頂與圈梁底之間大于600mm時(shí)，圈梁以下可采用預(yù)制圓孔門口板，預(yù)制圓孔門口板圓孔內(nèi)的豎向鋼筋網(wǎng)片宜與圈梁連接，預(yù)制圓孔門口板兩端的支撐長(zhǎng)度不小于200mm。

8）圈梁構(gòu)造措施 網(wǎng)格墻及圓孔板剪力墻在基礎(chǔ)頂、各層樓面板及屋面板連接處均設(shè)置圈梁，各層圈梁封閉且宜在同一標(biāo)高，不在同一標(biāo)高時(shí)可在邊緣構(gòu)件處搭接；圈梁截面高度一般不小于200mm；圈梁水平鋼筋不少于4根，直徑不小于10mm，圈梁箍筋直徑不小于6mm，間距不大于300mm；當(dāng)圈梁同時(shí)作為洞口上方連梁時(shí)，其配筋應(yīng)計(jì)算確定，且不應(yīng)少于圈梁配筋；圓孔墻板的圈梁上還有圓孔墻板時(shí)，圈梁頂面應(yīng)設(shè)置粗糙面。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一種新型的以保溫結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)格剪力墻工業(yè)化農(nóng)宅結(jié)構(gòu)體系為主體，采用工業(yè)化大生產(chǎn)方式解決未來北京工業(yè)化農(nóng)宅建設(shè)的一條技術(shù)路徑。該技術(shù)體系在解決目前農(nóng)房建設(shè)存在的居住體驗(yàn)不佳、技術(shù)缺乏體系性、集成和接口技術(shù)存在空白、各項(xiàng)居住性能及質(zhì)量存在技術(shù)漏洞、技術(shù)配套缺乏等問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合北京市農(nóng)宅功能需求等要素，從技術(shù)、產(chǎn)品、配套等方面給出綜合性解決方案。

圖7 圓孔板剪力墻邊緣構(gòu)件范圍

圖8 門、窗洞口上連梁梁模

圖9 圓孔板內(nèi)墻門洞口上方構(gòu)造