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【綠建講堂】SW建筑體系-建筑保溫與結構一體化(綠建之窗騰訊講堂8月27日第64期)

時間:2016-02-17 13:54:46   作者:綠建之窗   來源:綠建之窗   閱讀:1762   評論:0
內容摘要:本期【綠建大講堂】由北京華美科博科技發展有限公司董事長張已超為大家介紹SW建筑體系-建筑保溫與結構一體化的相關知識和產品。
【綠建大講堂】——微信頻道系列講座是綠建之窗(www.saicsy.live)獨家主辦的核心欄目,綠建之窗編輯部每周四晚20:00,在綠建之窗微信群中在線進行主題講座,微信頻道系列講座將會邀請涉及綠色建筑全生命周期鏈條中的眾多專家進行不同領域的知識點解讀。如需加入或者申請講座,請聯系綠建之窗微信群管理員:微信號13466617113。

【主講人】張以超

【簡介】北京華美科博科技發展有限公司董事長

【講座導讀】本期【綠建大講堂】由北京華美科博科技發展有限公司董事長張已超為大家介紹SW建筑體系-建筑保溫與結構一體化的相關知識和產品。

【講座實錄】

一、研發背景
    

    力求解決了目前普通采用外墻粘貼、外掛保溫層容易產生的開裂、空鼓、滲漏、脫落、著火等隱患,及壽命短造成后i產生大量建筑垃圾和大量維修投資的問題。


    “SW建筑體系” 不同于目前大量采用的“外貼”保溫技術,力求實現建筑保溫與結構一體化,建筑保溫與結構同壽命。使得建筑外墻不僅具有優良的節能保溫性能,最大優勢在于可使建筑物的全生命周期不需對保溫層進行維修、更換。SW建筑體系可直接進行各類外墻面裝飾工程,干掛石材或粘貼面磚等。


【綠建講堂】SW建筑體系-建筑保溫與結構一體化(綠建之窗騰訊講堂8月27日第64期)


圖1 傳統外墻外貼保溫使用幾年后即大面積脫落的例子屢見不鮮


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圖2 傳統外墻外貼保溫頻繁引發火災事故,造成重大傷亡

二、技術介紹

    夾模噴涂混凝土夾芯剪力墻建筑,又稱“SW建筑體系”(Sprayed  concrete  sandwich  Wall—噴射混凝郊行廄街英文縮寫)是把永久保溫材料植入混凝土墻體中,構成的新型鋼網夾芯混凝土剪力墻結構體系。

    定義:夾模噴涂混凝土夾芯剪力墻建筑是由保溫剪力墻或保溫夾芯剪力墻外墻,噴涂混凝土夾芯剪力墻內墻(樓梯間、電梯間可采用普通剪力墻),現澆梁、暗柱及邊緣構件,以及現澆或裝配整體式樓(屋)蓋組成的鋼筋混凝土剪力墻結構房屋建筑,簡稱噴涂混凝土剪力墻建筑。

    適用范圍:8度及以下住宅(別墅、低層、多層及小高層),商住樓,公寓及賓館等。

三、SW墻體類型


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                圖3保溫剪力墻          圖4夾芯剪力墻        圖5夾芯保溫剪力墻

    如圖3所示:保溫剪力墻是由噴涂混凝土外葉墻、夾芯保溫板和現澆剪力墻內葉墻組成的墻體,可用于嚴寒和寒冷地區多層和高層建筑的外墻。

    保溫剪力墻非承械耐庖肚澆鱟魑夾芯保溫板的保護層,現澆剪力墻內葉墻為外墻承重及抗側力結構構件。

    如圖4所示:夾芯剪力墻是由夾芯板的兩側面噴涂混凝土形成的墻體,用于多層和高層建筑的內墻。單側鋼絲網可以采用單層網,也可以采用雙層網。

    夾芯剪力墻內設置暗柱、邊緣構件和連梁,使兩側噴涂墻體形成整體,共同承重并有效保證墻體平面外的穩定。

    如圖5所示:保溫夾芯剪力墻是由噴涂混凝土內、外葉墻及夾芯保溫板組成的墻體,可用于寒冷地區多層建筑的外墻。

    保溫夾芯剪力墻的外葉墻除作為夾芯保溫板的保護層外,外葉墻與內葉墻形成整體,共同抵抗墻體平面外彎矩并有效保證墻體平面外的穩定。

四、模型展示


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          圖6 多層建筑模型展示                         圖7高層建筑模型展示

    如圖6所示:保溫夾心剪力墻(多層):墻體兩側噴射混凝土然后梁柱現澆,p成整體承重的夾心剪力墻。其保溫系數可達75%。因外墻有五層混凝土適合最新的防火規范。

    如圖7所示:高層保溫剪力墻:外墻非承重噴射混凝土,內墻現澆,適用于高層。

五、結構特點

    夾模是噴涂混凝土夾芯剪力墻及保溫噴涂混凝土夾芯剪力墻的現澆暗柱、暗梁及邊緣構件專用工具式模板。

    夾模具有找正、夾緊及固定夾芯 的功能,確保夾芯板平面外的剛度,施工時使夾芯板能承受噴涂混凝土壓力不顫動,不產生位移。

    夾模模板由夾芯板梳子模、面板、背楞、對拉螺栓或對拉鋼片、墻厚控制器、對拉螺栓錨具、斜拉桿等部件組成。

圖片展示:


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               圖8梳子模                                   圖9 背楞


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           圖10對拉螺栓及錨具(陽角)                     圖11陰角模


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圖12室外

    噴涂混凝土:SW建筑體系充分利用鋼絲網架間距小的特點,施工采用噴涂混凝土技術,即采用壓縮空氣將噴涂專用混凝土通過管道輸送,并以高速高壓噴射到鋼絲網架聚苯夾芯板表面。硬化后形成的混凝土具有與保溫板粘結力強、抗凍、抗滲和耐久良<的性能。

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圖13室外

六、試驗研究

結構試驗分兩批,共完成如下內容:
     1-1、噴涂混凝土夾芯剪力墻的軸心受壓試驗,試件共4個;
     1-2、噴涂混凝土夾芯剪力墻在豎向力和往復水平力作用下的抗震性能擬靜力試驗,試件共12個;
     2-1、噴涂混凝土保溫夾芯剪力墻內葉墻軸心受壓試驗,試件1個;
     2-2、噴涂混凝土夾芯剪力墻平面外受力試驗,試件1個;
     2-3、保溫剪力墻外葉墻與內葉墻連接腹絲的承載能力試驗,試件1個;
     2-4、配置分布鋼筋的噴涂混凝土夾芯剪力墻抗震性能試驗,試件5個。

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        圖14噴涂混凝土夾芯墻抗震性能擬靜力試驗         圖15噴涂混凝土夾芯墻軸心受壓試驗


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   圖16保溫夾芯剪力墻內葉墻軸心受壓試驗         圖17夾芯剪力墻平面外受力試驗

通過第一批4個噴涂混凝土夾芯墻試件的軸心受壓試驗,得到下述結論:
     1) 軸心受壓噴涂混凝土夾芯墻的破壞形態為彎折破壞;
     2) 雙層聚苯板噴涂混凝土夾芯墻的軸心受壓承載力、軸向剛度顯著大于單層聚苯板噴涂混凝土夾芯墻,插絲間距對噴涂混凝土夾芯墻的軸心受壓承載力、軸向剛度的影響可以忽略不計;
     3) 可采用《混凝土結構設計規i》GB50010-2010鋼筋凝土柱軸心受壓承載力公式計算噴涂混土夾芯墻的軸心受壓承載力。

通過第一批12個噴涂混凝土夾芯剪力墻試件的抗震性能試驗,得到以下結論:
     1) 夾芯剪力墻由聚苯板隔開的2層或3層混凝土能共同承擔豎向力、抵抗水平力,在往復水平力作用下變形一致;
     2) 在恒定豎向力和往復水平力作用下,夾芯墻與端柱之間沒有出現豎向裂縫,端柱的水平裂縫發展至墻體,兩者共同工作;
     3) 彎曲破壞的夾芯墻良,即使沒有端柱,其彈塑性變 形能力滿足抗震要求,而剪切破壞或彎剪破壞的夾芯墻,其彈塑性變形能力不滿足抗震要求;
     4) 彎曲破壞的夾芯墻試件,墻底邊緣豎向鋼筋受拉屈服時,底截面豎向鋼筋的應變分布符合平截面假定;
     5) 采用現行規范公式計算夾芯墻試件在軸壓力作用下的斜截面受剪承載力和正截面受彎承載力,計算結果與試驗結果符合較好,且試驗結果大于計算結果。

通過第二批試驗,得到以下結論:
     1)s驗的剪跨比大于2.0及1.0左右的配置分布鋼筋的夾芯墻試件,在軸壓力和往復水平力作用下,都是壓彎破壞,但有不同程度的斜裂縫;
     2)設置邊緣構件、剪跨比大于2.0及1.0左右的配置分布鋼筋的夾芯墻試件,其軸壓力作用下的受彎承載力、變形能力s著大于無邊緣構件的夾芯墻試件;
     3)剪跨比為0.92、墻體混凝土厚度為120mm、配置單層鋼絲網的試件,斜裂縫比剪跨比為1.03及0.92、墻體混凝土厚度為160mm、配置雙層鋼絲網的試件顯著增多;
     4)相同位移角時s剪跨比為1.0左右的夾芯墻試件,其累積耗能大于剪跨比為2.12及2.19的夾芯墻試件,表明剪跨比為1.0左右的夾芯墻試件的破壞程度要嚴重一些;
     5)可采用規范公式、考慮豎向分布鋼絲及分布鋼筋的作用,計算夾芯墻在軸壓力作用下的正截面承載力。

試驗結論歸納

    一是噴涂混凝土夾芯墻與暗柱、連梁和邊緣構件現澆相連,形成帶邊框的夾芯墻,通過不同厚度及剪跨比的噴涂鋼絲網架夾芯墻板和配置分布鋼筋的噴涂鋼絲網架夾芯墻板抗震<能試驗,表明現澆邊框的剛性約束,提高了夾芯墻結構的整體性和承載力,其極限位移角滿足剪力墻結構在大震作用下彈塑性變形要求。
    二是夾芯保溫剪力墻在外葉墻中設變形縫,可降低溫度應力影響,避免墻體開裂;僅斜腹絲相連接的夾芯保溫剪力墻其內葉墻軸心受壓和外葉墻受拉的不同試驗表明,外葉墻對內葉墻受壓起到穩定約束作用,可大大提高內葉墻受壓承載力。

耐火試驗

    經國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心檢驗,夾模噴涂混凝土夾芯剪力墻承載能力、完整性和隔熱性均大于2小時。

噴涂混凝土配合比試驗

    配合比實驗室試驗得出的主要結論:利用普通P.O42.5水泥,中砂,5-16mm的石子,聚羧酸高性能減水劑,摻加少量的纖維素,水膠比不大于0.53,砂率53%,可以配制出強度等級不小于C30的噴射混凝土。
    噴射混凝土現場工程試驗表明:用于施工的配合比滿足噴射施工的技術要求,施工順利,未發生堵管現象,墻體表面平整密實,未有蜂窩麻面等缺陷。現場預留的3組試件7d抗壓強度27.3 MPa 以上,可以滿足C30強度等級的要求。

七、設備展示


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圖18SW鋼網夾芯板全自動插絲設備入板出板>示


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圖19混凝土噴射設備

產品展示

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圖20 SW鋼網夾芯板成品

八、施工流程

    1、在工廠,按建筑設計由專用成型機預制整間鋼網夾芯板。鋼網夾芯板為直徑Φ3或Φ4的鍍鋅鋼絲,50×50毫米網格,夾芯材可選用聚苯乙烯泡沫塑料板或石墨聚苯板;
    2、在施工現場,施工基礎梁時,預埋與上部夾芯剪力墻連接的連接鋼筋,預埋邊緣構件縱向鋼筋。鋼絲網架聚苯板按設計對位安裝在基礎梁預埋連接筋之間,找正、支撐好、捆牢;    
    3、施工準備:架設單排腳手架和作業平臺,及應有的環保措施;現場噴涂設備運轉可靠,試配噴涂混凝土,混油僚浜媳取⒊磯取⒄掣攪Α⒚蓯刀扔β足質量需要;
    4、配置鋼網夾芯板兩端邊緣構件受力鋼筋,連接鋼網夾芯板和邊緣構件連接鋼筋,配置鋼網夾芯板頂部圈梁或連梁受力鋼筋,連接板和梁間連接筋。在鋼網夾芯板兩側設置混凝土噴涂厚度控制件詠攀旨艽┣嬌祝
    5、安裝邊緣構件、圈梁和連梁澆筑夾模,將鋼網夾芯板周邊夾緊找平,門窗洞口定型找正后固定牢靠,邊緣構件、圈梁和連梁設支撐以方便噴涂作業;
    6、鋼網夾芯板兩側先噴界面劑,以提癰滯夾芯板表面阻燃和粘結力,然后按一定順序自下而上地進行噴余混凝土鋼網夾芯板和梁、暗柱和邊緣構件接縫邊緣噴涂混凝土需壓實,噴沫混凝土大面需找平,噴射反彈物料及時清理回收,預留噴沫混凝土抗壓強度試塊;
    7、噴涂2-4小時后,混凝土面層可噴清水養護,養護不少于7天。
    8、鋼網夾芯輕板面層混凝土噴涂2天后,面層混凝土強度達到10Mpa后,可進行澆筑構造柱、圈梁、連梁和樓板混凝土,內外墻頂的圈梁、連梁應預埋好和上層鋼網夾芯輕板連接鋼筋。
    9、首層圈梁、連梁和樓板混凝土澆筑并達到一定強度后,拆除首層夾模,進行二層施工。

九、工程案例


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圖21

    如圖21所示:本工程為“夾模噴涂混凝土夾芯剪力墻建筑技術”的試點工程,位于北京市大興區北藏村鎮梨園村經四路6號,開工日期2011年10月19日,竣工日期2011年12月2日。該工程總建筑面積為120m2,地上2層,平面長向尺寸約為12m,短向尺寸約為10m,總高度約為7.2m。

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圖22

    如圖22所示:本工程位于北京市延慶縣,開F日期2015年4月,竣工日期2015年5月。該工程總建筑面積為168m2,地上2層,平面長向尺寸約為14m,短向尺寸約為7m,高度約為6.0m。

十、技術特點

噴涂混凝土夾芯剪力墻建筑技術特點:
    1) 實現了保溫、防火和承重結構的一體化,實現了保溫材料與結構同壽命,保溫性能好,可滿足寒冷和嚴寒地區節能75%的應用要求;
    2) 屬于剪力墻結構體系,技術成熟可靠,且邊框對夾芯剪力墻的約束提高了剪力墻的n載力,邊框形成的構造框架提高了結構抗倒塌能力;
    3) 噴涂混凝土夾芯剪力墻,用于承重結構,構造創新、結構受力合理,抗震性能好,適用建筑高度比國內外同類結構有突破;
    4)保溫剪力墻的外葉墻設變形縫,科學合理、減少應力、避免開裂,外葉墻不參與剪力墻受力,可減少夾芯板腹絲數量,提高保溫層熱工性能;
    5) 鋼絲網架聚苯夾芯板可以大規模工業化生產且加工簡單、安裝方便,提高勞動生產率,提高住宅的整體質量,符合國家住宅產業化政策;
    6) 采用工廠生產的鋼絲網架聚苯夾芯板和現場噴涂混凝土技術,施工現場的鋼筋工程、模板工程的工作量大幅減少,有效加快施工速度;
    7)夾模體系做到體輕、堅固、實用、安全和經濟,有力促進噴涂混凝土夾芯剪力墻建筑的應用和發展,為我國混凝土墻體模板增加一個新品種;
    8)采用噴涂混凝土工藝,節約模板、節省人工、降低能耗、減小工程綜合成本;
    9)應用范圍廣,不僅適合民用建筑Ρ鶚、低層、多層及小高層住宅),也適用于公共節能建筑及工業建筑。鋼絲網架夾芯板生產簡單,投資少收效快,尤其在缺少建材、運輸困難的邊遠地區,更具廣闊的應用前景。

夾模裝置具有以下技術特點:
    1) 具有工具化、模數化、系列化特點;
    2) 重量輕,可以人工搬運,免用塔吊;
    3) 拆裝簡便,施工速度快;
    4) 周轉使用次數可達數百次,使用壽命長p
    5) 模板用量大幅降低,可再生利用,綠色環保。

噴涂混凝土技術特點:
    配合比和濕噴工藝實用可靠,在50mm×50mm鋼絲網格上噴涂,易掛網、不流墜、回彈率小于5%,粉塵度低,表觀質量和強度等級符合國家驗收要求。采用噴涂混凝土工藝,簡單快捷,大量節約模板、原材料和人工。

十一、技術創新

    1) SW建筑體系將鋼絲網架夾芯板用于承重結構,墻體重量輕,抗震性能好,實現了建筑與結構一體化,建筑保溫與結構同壽命,為我國 結構體系填補了一項空白。
    2) SW建筑體系采用鋼絲網架夾芯保溫板作部品,可在工廠規模化生產,提高住宅生產的勞動生產率,提高住宅的整體質量,降低成本,降低物耗、能兀符合國家住宅產業化政策。
    3)SW建筑采用的夾模及梁、暗柱和邊緣構件定型模板,規格定型,連接件通用互換,夾模支架方便噴涂設備移動運轉。夾模體系做到體輕、堅固、實用、安全和經濟,有力促進噴涂混凝土夾芯剪力墻建筑的應用和發展,為我國混贗燎教迥0逶黽右桓魴縷分幀
    4) SW建筑體系施工現澆梁柱混凝土和夾芯板噴涂混凝土結合牢固,在抗震試驗中,變形協調一致,共同工作。夾芯剪力墻成功應用噴涂混凝土,為我國建筑工程結構應用、抗震加固等提供有益經驗。

十二、最新進展

    本技術還可采用預制化工藝,預制保溫屋面板、墻板與現場機械噴涂和澆筑相結合的施工方法,將更加節省材料、減少人工,保證質量。

    半預制外墻掛板:可用于框架結構、鋼結構、SW建筑體系

十三、技術規程

    《夾模噴涂混凝土夾芯剪力墻建筑技術規程》CECS 365:2014,經中國工程建設標準n協會2014年2月12日以第161號公告批準發布,于2014年4月1日開始實施。

十四、應用領域

    利用噴涂混凝土建設低層、多層和高層建筑,抗震、抗風性能好,工程造價低,施工方便快捷,節能省地,綠色環保,比磚混結構的樓房更堅固,比剪力墻結構的建筑更經濟,受到政府部門的大力支持。特別適合新型城鎮化及新農村建設。尤其在缺少建材、運輸困難的邊遠地區,更具廣闊的應用前景。

十五、公司合作:

    清華大學建筑設計研究院有限公司:成立于1958年,為國家甲級建筑設計院。依托于清華大學廣博的學術、科研和教學資源,并作為建筑學院,土木學院等院系教學、科研和實際相結合的基地。院十分重視學術研究和科學技術的轉化,d筑設計水平在國內名列前茅。

    北京華美科博科技發展有限公司:主要從事建筑保溫與結構一體化住宅體系的研究與開發、推廣和應用。與清華大學建筑設計研究院有限公司、清華大學土木工程系形成產、學、研、用相結合的d濟合作體提供產前、產中、產后完善的系統服務,共同推進綠色住宅產業化的發展。

研發團隊:

兩院:清華大學建筑設計研究院有限公司
      清華大學土水學院土木工程系

四個中心:住宅產業化設計研究中心
          生態規劃與綠色建筑技術研究中心
          綠色建材循環經濟研究中心
          BIM設計研究中心

一個實驗基地:清華大學建筑設計研究院有限公司昌平基地


                                                    整理:楊  盼     電話:134-3919-6385
                                                    校對:崔建柱


【注】講座實錄為綠建之窗出品,如需轉載,請注明出處:綠建之窗

標簽:綠建之窗  綠色建筑  建筑保溫  建筑體系  
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