綠色建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析

李 淼 王堂銳

(1.廣西柳州建筑設(shè)計(jì)科學(xué)研究院，廣西柳州 545001;2.廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院，廣西柳州 545001)

0 引言

近年來，全社會(huì)的綠色環(huán)保意識(shí)在不斷增強(qiáng)，營(yíng)造綠色建筑、健康住宅正成為越來越多的開發(fā)商、建筑師追求的目標(biāo)。

綠色建筑的綠色應(yīng)該體現(xiàn)在各個(gè)方面，綠色建筑的結(jié)構(gòu)在全生命周期中，也應(yīng)做到耗材最少、耗能最少、廢棄物排放量最少，以做到對(duì)環(huán)境的沖擊最少，同時(shí)還能更好的支持建筑的各種功能要求，給人們創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，因此綠色建筑的結(jié)構(gòu)選型在整個(gè)建筑物的生命周期中顯得日益重要。

1 結(jié)構(gòu)選型的傳統(tǒng)原則

1)混合結(jié)構(gòu)體系。

混合結(jié)構(gòu)是指承重的主要構(gòu)件是用鋼筋混凝土和磚木建造的。如一幢房屋的梁是用鋼筋混凝土制成，以磚墻為承重墻，或者梁是用木材建造，柱是用鋼筋混凝土建造。由兩種或兩種以上不同材料的承重結(jié)構(gòu)所共同組成的結(jié)構(gòu)體系均為混合結(jié)構(gòu)?；旌辖Y(jié)構(gòu)，又可以說是磚混結(jié)構(gòu)。雖然也用鋼筋澆柱/梁，但墻體具有承重功能，不能亂拆的特點(diǎn):質(zhì)量較框架略差，質(zhì)量較好，壽命較長(zhǎng)。造價(jià)略低，適合6層以下，橫向剛度大，整體性好，但平面靈活性差。

2)框架結(jié)構(gòu)體系。

框架結(jié)構(gòu)是利用梁柱組成的縱、橫向框架，同時(shí)承受豎向荷載及水平荷載的結(jié)構(gòu)型式。這種結(jié)構(gòu)具有平面布置靈活，較大程度地滿足建筑使用要求的優(yōu)點(diǎn)。由于這種結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比較小，在水平作用下抵抗變形的能力較差，存在較大水平作用時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移。為了同時(shí)滿足承載能力和側(cè)移剛度的要求，就需要設(shè)置大截面的柱子，增加建筑的成本，同時(shí)也會(huì)減少建筑的使用面積。

3)剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

剪力墻結(jié)構(gòu)是利用建筑物的縱、橫墻體承受豎向荷載及水平荷載的結(jié)構(gòu)?？v、橫墻體也可兼作圍護(hù)墻或分隔房間墻。鋼筋混凝土墻板能承受豎向力和水平力，它具有側(cè)向剛度大、整體性好、房間內(nèi)不外露梁、柱棱角的優(yōu)點(diǎn)。但是，剪力墻結(jié)構(gòu)具有以下缺點(diǎn):

a.由于混凝土墻體較多，增加了建筑的自重，成本較高;

b.剪力墻結(jié)構(gòu)中墻體多為構(gòu)造配筋，配筋率較低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)延性較差;

c.剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大，地震時(shí)結(jié)構(gòu)反應(yīng)劇烈;

d.剪力墻結(jié)構(gòu)中各墻肢軸壓比較低，使得各墻肢的承載能力得不到充分發(fā)揮。

2 新型結(jié)構(gòu)體系

2.1 復(fù)合混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系

2.1.1 體系概述

復(fù)合混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系是由復(fù)合混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)墻體、裝配整體式或現(xiàn)澆樓蓋及后澆邊緣構(gòu)件連接而成的裝配整體或整體現(xiàn)澆空間結(jié)構(gòu)，是一種混凝土復(fù)合輕質(zhì)抗震墻結(jié)構(gòu)體系，墻體是一種混凝土復(fù)合夾芯保溫墻體。其核心構(gòu)件復(fù)合混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系是由復(fù)合混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系網(wǎng)架板(一種鋼筋焊接網(wǎng)架保溫夾芯板)兩側(cè)澆筑混凝土后形成的一種兼承重、保溫、隔聲于一體的墻體。

2.1.2 建筑結(jié)構(gòu)

1)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合建筑抗震概念設(shè)計(jì)的要求:建筑的平立面設(shè)計(jì)宜采用規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)方案，平立面外形宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，盡量采用地震時(shí)扭轉(zhuǎn)小的平面形狀，應(yīng)盡量避免采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。

2)復(fù)合墻板的作用相當(dāng)于剪力墻，一般用于多層、小高層建筑中，一般在建筑物與室外環(huán)境接觸的部位布置復(fù)合墻，如建筑物外墻和樓梯間，根據(jù)建筑功能和結(jié)構(gòu)承載力的要求，可以采用框架柱、剪力墻或異型柱與復(fù)合墻分別組合成框架—剪力墻、剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

3)該結(jié)構(gòu)體系可用于28 m以下、8度和8度以下抗震設(shè)防地區(qū)的住宅和有較多縱橫墻的公共建筑。

2.2 保溫砌?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土網(wǎng)格抗震墻承重體系

2.2.1 體系概述

保溫砌模現(xiàn)澆鋼筋混凝土網(wǎng)格抗震墻承重體系是由專用的保溫模塊砌筑，墻體澆筑后不拆模，模內(nèi)形成的鋼筋混凝土網(wǎng)格剪力墻作為體系的承重和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。該體系適用于抗震和非抗震地區(qū)的多層、中高層住宅及其他民用建筑使用，并可滿足不同氣候區(qū)的保溫、隔熱需要。

2.2.2 建筑結(jié)構(gòu)

1)網(wǎng)格墻應(yīng)在結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向雙向布置，兩個(gè)方向的網(wǎng)格墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，優(yōu)先采用橫墻承重或者縱橫墻共同承重的受力體系，縱橫墻宜相連，應(yīng)通過組合柱進(jìn)行連接。網(wǎng)格墻可以貫通房屋全高，也可以下部為普通實(shí)心混凝土剪力墻，上部為網(wǎng)格墻。

2)網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)和部分框支網(wǎng)格剪力墻結(jié)構(gòu)的開間不宜超過6 600 mm，層高不宜超過3 400 mm。網(wǎng)格墻間距:非抗震設(shè)計(jì)6度及7度設(shè)防時(shí)不宜大于18 m，8度設(shè)防時(shí)不宜大于15 m。網(wǎng)格墻開設(shè)門窗洞口時(shí)，上下層洞口宜對(duì)齊。由于網(wǎng)格剪力墻的防水性較差，因此網(wǎng)格剪力墻應(yīng)用于室外地面以上，不宜用在地下室外墻。

3)網(wǎng)格墻建筑適用于非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)防烈度為6度～9度地區(qū)的房屋建筑。網(wǎng)格墻的抗震設(shè)防類別為丙類，其最大適用高度和層數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)內(nèi)外同類建筑體系(見表1)。

表1 網(wǎng)格墻建筑適用的最大高度和層數(shù)限值

2.3 建筑模網(wǎng)混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系

2.3.1 體系概述

建筑模網(wǎng)混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系是利用鍍鋅薄鋼板，經(jīng)開縫并且拉制形成的蛇皮形鋼板網(wǎng)作為面板，加豎向槽型加勁肋龍骨，以及橫向連接鋼筋作為永久性模板，經(jīng)過配筋澆筑混凝土后形成混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)，并且在建筑模網(wǎng)一側(cè)放置輕質(zhì)保溫材料，即可以形成具有外保溫的隔熱性能良好的節(jié)能型建筑模網(wǎng)混凝土墻體。

2.3.2 建筑結(jié)構(gòu)

1)模網(wǎng)體系應(yīng)豎向布置，不適宜在層間設(shè)置水平拼縫。當(dāng)必須要設(shè)置水平拼縫時(shí)，需要做加強(qiáng)處理。模網(wǎng)混凝土建筑的開間、進(jìn)深尺寸宜符合標(biāo)準(zhǔn)模網(wǎng)寬度任意組合的倍數(shù)加上外墻的厚度。

2)模網(wǎng)混凝土抗震墻墻肢長(zhǎng)度宜等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格模網(wǎng)或組合后的寬度，墻肢可由一片或數(shù)片模網(wǎng)組成，門、窗寬度也宜為標(biāo)準(zhǔn)模網(wǎng)寬度或?yàn)槠浔稊?shù)，設(shè)計(jì)人員可自行確定門、窗高度。

3)模網(wǎng)混凝土建筑的層高不宜超過4.2 m。該結(jié)構(gòu)體系多用于多層混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)，適用于非抗震地區(qū)和抗震設(shè)防烈度為6度～8度地區(qū)的建筑。不同設(shè)防烈度地區(qū)，適用高度應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定(見表2)。

表2 模網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的最大適用高度 m

2.4 密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系

2.4.1 體系概述

密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系主要由預(yù)制密肋復(fù)合墻板與隱形外框及樓蓋現(xiàn)澆而成，由密肋復(fù)合墻板與隱形外框組成的墻肢或墻段就是密肋復(fù)合墻體。結(jié)構(gòu)主要靠復(fù)合墻板、隱形框架受力，在地震作用下可以形成多道抗震防線。

密肋復(fù)合墻是以截面及配筋較小的鋼筋混凝土為框格，內(nèi)嵌以粉煤灰等工業(yè)廢料為主要原料的加氣硅酸鹽砌塊(其他輕質(zhì)砌塊)預(yù)制或現(xiàn)澆而成，整個(gè)墻板形成整體，然后與隱形框架現(xiàn)澆，形成整體結(jié)構(gòu)共同受力。在結(jié)構(gòu)體系中，密肋墻板不僅可以作為承力構(gòu)件而且還起到維護(hù)、分隔空間以及保溫作用，因此，密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)可以有效地減小框架截面尺寸和配筋量，降低結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

2.4.2 建筑結(jié)構(gòu)

多層密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系，主要適用于不超過8層的住宅及辦公用房;框支密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系主要適用于12層以下，底部大開間的辦公及住宅建筑;中高層密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系，主要適用于15層以下住宅、辦公等建筑。

2.5 配筋砌塊砌體結(jié)構(gòu)

2.5.1 體系概述

配筋砌塊砌體結(jié)構(gòu)是由帶有水平凹槽的高強(qiáng)度混凝土小型空心砌塊錯(cuò)孔砌筑，在豎向孔洞及水平凹槽內(nèi)按計(jì)算或構(gòu)造配置鋼筋，全部或大部分豎孔及水平凹槽用混凝土灌實(shí)。

2.5.2 建筑結(jié)構(gòu)

1)房屋應(yīng)避免采用不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)方案，在設(shè)計(jì)時(shí)平面形狀宜簡(jiǎn)單規(guī)則，凹凸不宜過大，豎向布置宜均勻，盡量避免過大的外挑和內(nèi)收。

2)縱橫向抗震墻宜拉通對(duì)直，每個(gè)獨(dú)立墻段不宜大于8 m，也不宜小于墻厚的5倍;墻段的總高度與墻段長(zhǎng)度之比不宜小于2;門洞口宜上下對(duì)齊，成列布置。

3)配筋砌塊砌體結(jié)構(gòu)最大適用高度應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定(如表3所示)。

表3 配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋適用的最大高度 m

3 結(jié)語

隨著我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展，對(duì)綠色建筑的要求也越來越高，由過去的功能性發(fā)展到現(xiàn)在的綠色性、生態(tài)性。通過對(duì)新型建筑結(jié)構(gòu)的分析，希望本文可以給相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供一定的幫助，對(duì)推動(dòng)我國(guó)綠色建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展起到積極作用。

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［4］馮葆純.保溫砌?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土網(wǎng)格剪力墻承重體系技術(shù)與應(yīng)用［J］.建筑技術(shù)，2008，39(1):8-16.