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几种墙体材料应用对比分析


同德花园几种墙体材料应用对比









前言
同德花园是广州市城市建设开发集团公司在广州市同德围地区规划及兴建的以多层住 宅为主的花园式小区, 而 2—6、 9 栋则是其中为数不多的高层住宅群之一。 主楼部分十八层, 另有一层地下室及电梯机房。外围尺寸 3

0.8m×30.8m,为井字型,总建筑面积达 9848m2。 主体部分首层为设备用房,二层以上为住宅,结构形式为现浇混凝土框架-剪力墙结构,基 础采用钻孔灌注桩,最大桩径 1.4m。原设计以灰砂砖为填充墙材料,砌体总体积达 2355m3。 施工图已经在 1992 年 10 月全部完成, 并在九三年底开始施工。 由于该地区为喀斯特地貌之 石灰岩地区,溶洞发育严重,在基础施工过程中多次发生大面积塌孔、倾斜等现象,其中 2-6 的 57 条桩中塌陷了 9 条,破坏率高达 16%,虽然我们采取了补桩等措施,但施工完的桩 只能做小应变动测检验和少数抽芯检查,大应变动测和静载试验因技术上的原因无法进行, 当时考虑到如此的地质条件,只靠小应变试验检测,桩的质量难以保证,出于减轻基础的负 担考虑,准备将总层数降低二~三层。现为优化结构方案,拟采用轻质墙体材料作为±0.00 以上楼层的主要墙体填充材料, 以减轻每层的重量。 另行计算及调整后, 得出两方案在荷载、 力学指标与造价及材料上的对比及几点结论,仅供参考。

一、材料选用
原设计采用灰砂砖作墙体材料,虽然也是新型墙体材料,但其容重与红砖一样,达不 到减轻建筑自重的目的。于是我们做了大量的调查及对比,且考虑了诸如砌筑性能、隔音、 隔热性能和施工难度后,决定选择四个方案进行对比计算如下: 1. 内外墙均采用红砖——仅作对比参考用; 2. 内外墙均采用灰砂砖; 3. 内外墙采用蒸压加气混凝土砌块。 4. 外墙采用蒸压加气混凝土、内墙采用 GRC 墙板。 选择这四个方案进行对比计算,具体因为: 1. 在未规定不准使用红砖以前,由于红砖具有性能稳定、干缩率低、施工方便而受 到广泛使用,开发商、设计单位、施工单位、监理单位及政府有关部门对其造价较为熟悉, 故以红砖作参照,对比分析各种新墙体材料使用的经济情况; 2. 灰砂砖的大小及砌筑工艺基本与红砖一致, 在目前政府规定不准用红砖的情况下, 许多工程项目改用灰砂砖;

3. 采用轻质材料作为非承重围护墙是政府大力推广且较有发展前途的事情,蒸压加 气混凝土、陶粒混凝土砌块是目前市场较多的可以用在内外墙的新型轻质墙体材料, 两种材 料干容重、市场价格基本一致,采用一种砌块即具有两种代表性; 4.GRC 板是更加轻质高强的混凝土板材,由于其是工厂化生产、现场拼装,减轻了现 场的作业量,墙厚度较小,不需抹灰即可达到规范要求的垂直度和平整度,且可增加纯使用 面积。 各种材料的规格及物理性能详见附表 1。 性能 材料 名称 GRC 墙板 加气砼砌块 灰砂砖 模量(mm) 产品规格 容重 kg/m3 600 ﹤900 ﹤900 ﹤1900 隔音 性能 (dB) 40 38 42 48 0.80 15 0.04 ﹥10 导热 系数 (w/mk) 0.39 0.43 物理性能 吸水 率% 8.5 40 干缩率 mm/m 0.62 0.52 抗压 强度 Mpa 4.85 ﹥5.0 抗折 强度 Mpa 5.8

90×610×2440 190×190×390 120×190×390 53×115×240

二、荷载取值上的对比
与原设计相比,本次计算在荷载取值上除了对梁上线荷载(即墙荷载)作了对应的修 改外,其余荷载(包括板荷、墙荷、柱荷等)均保持不变。以下为总的墙体工程量及两方案 具体取值的比较: 1、工程量的计算(标准层) 外墙: 335.04m /层 分户墙: 122.40m /层 内隔墙: 417.04m /层 2、四个方案荷载取值的比较(/层) 1)灰砂砖(红砖)方案: 容重取值为 19KN / m
3 2 2 2

180 厚外墙及分户墙: (335.04﹢122.04)×0.18×19﹦1564.46KN 120 厚内隔墙: 417.04×0.12×19﹦950.95KN ∑﹦1564.46﹢950.95﹦2515.41KN 2) 内外墙采用蒸压加气混凝土砌块方案: 容重考虑吸水率等因素后取值为 11 KN / m
3

180 厚外墙: 335.04×0.19×11﹦700.24kN 180 厚分户墙: 122.40×0.18×11﹦242.35kN

120 厚内隔墙: 417.04×0.12×11﹦550.50kN ∑﹦700.24﹢242.35﹢550.5﹦1493.1kN 本方案总墙体荷载减少为(2515.41﹣1493.1) /2515.41﹦40.64% 3) 外墙采用蒸压加气混凝土砌块、内墙采用 GRC 墙板: 容重考虑吸水率等因素后取值为: 蒸压加气混凝土砌块:11 KN / m GRC 墙板:6 KN / m
3 3

180 厚外墙: 335.04×0.19×11﹦700.24kN 180 厚分户墙: 122.40×0.18×11﹦242.35kN 90 厚内隔墙: 417.04×0.09×6﹦225.21kN ∑﹦700.24﹢242.35﹢225.21﹦1167.8kN 本方案总墙体荷载减少为(2515.41﹣1167.8) /2515.41﹦53.57%

三、力学性能上的对比
因原设计是采用 TBSA4.1 进行计算的,故为达到一致的输出形式,新方案亦以 TBSA4.1 计算。考虑到两种轻质墙体荷载较为接近, 故力学性能对比时主要以内外墙均采用蒸压加气 混凝土砌块方案为依据。 初步计算后,在所有构件截面尺寸不变的情况下,发现组合后的柱脚 最大轴力均得到了不同程度的减少,幅度最大者达 30%,从而按轴压比 0.8 对柱子截面进行了 修改,并把梁的截面亦作出了适当的调整,再行计算后得出者的差异详见表 2。 项目 总重(地面以上) 周期 横向 (第一振型) s 纵向 总地震力 横向 纵向 基底地震弯矩 横向 KN.M 纵向 新墙体方案 149872KN 1.418 1.558 4278KN 3976KN 165016 152306 6108KN 1/2431(22.62mm) 1/2127(25.85mm) 灰砂砖方案 207822KN 1.572 1.722 5594KN 5252KN 216764 201770 9193KN 1/2178(25.25mm) 1/1935(28.43mm) 1316KN,减 23.5% 1276KN,减 24.5% 51748KN.m 减 23.8% 49464KN.m 减 24.5% 3085KN,减 33.6% 10.4% 9.1% 新墙体方案减少 57950KN,减 27.8%

柱脚 max 轴力(地震) 最大地震位移横向纵向

从表看出,新方案与旧方案相比各种力学指标皆得到了不同程度的改善,且周期由原 1.572s,降至 1.418s,较为接近经验值 0.08N(0.08×18﹦1.44s),更趋于合理。

四、经济指标上的对比

为了使造价计算有准确完整的计算依据,在整体计算完成后,分别根据四个不同的方 案设计了三套详细的施工图(因为方案 1、2 荷载基本一致,故施工图仅出一套)。 (一)、造价计算内容: 1、结构部分: 1) 钢筋混凝土桩、承台、地梁; 2) 钢筋混凝土柱、剪力墙、梁、板。 2、 墙体部分:内外墙(或板),红砖、灰砂砖墙体内面的一般抹灰,蒸压加气混凝 土砌块内外墙面一般抹灰及挂网,GRC 墙板不抹灰。 (二)、造价计算依据 1、 砌筑用 M5 混合砂浆,内墙面用 1:1 胶质水泥砂浆拉毛、1:1:6 的水泥石灰混合 砂浆抹灰; 2、 蒸压加气混凝土砌块外墙在与砼柱墙梁交界处挂 300 宽钢网; 3、 定额套用广州市九一定额,材料价按 2000 年广州市定额站第一季度信息指导价。 (三)、造价计算结果 1、 方案一(内外墙均采用红砖):人民币 8259487.25 元; 2、 方案二(内外墙均采用灰砂砖):人民币 8331712.21 元; 3、 方案三(内外墙采用蒸压加气混凝土砌块):人民币 8191414.39 元; 4、 方案四(外墙采用蒸压加气混凝土、内墙采用 GRC 墙板):人民币 7726812.60 元。 (四)、造价计算结果综合情况表如表 3 所示 外墙材料 方案 类型 名称 容重 KN/m3 19 19 9.8 内墙材料 容重 KN/m3 19 19 9.8 造价 合每 M2 结构(元) 墙体(元) 总价(元) 建筑面积 (元) 7043862.26 1215624.99 8259487.25 684.58 7043862.26 1287849.95 8331712.21 690.57 6624948.47 1566465.92 8191414.39 678.94

名称

一 二 三

红砖 灰砂砖 蒸压加气 砼砌块 蒸压加气 砼砌块

红砖 灰砂砖 蒸压加气 砼砌块 GRC 板



9.8

6

6331139.57 1395673.03 7726812.60 640.43

方案二比方案一: 结构造 方案三比方案一:结构造价减 方案四比方案一:结构造价 对比 价相同,墙体造价增加 少 418913.79 元合 5.95%,墙 减少 712722.69 元合 情况 72224.96 元合 5.94%; 总 体造价增加 350840.93 元合 10.12%,墙体造价增加

造价增加 72224.96 元合 28. 86%; 总造价减少 68072.86 180048.04 元合 14. 81%;总

0.87%。

元合 0.82%。

造价减少 532674.65 元合 6.45%。

表 3 说明:1、红砖、灰砂砖、蒸压加气混凝土砌块外墙厚取 180mm、内墙厚取 120mm, GRC 板取 90mm 厚; 2、红砖、灰砂砖、陶粒混凝土砌块(蒸压加气混凝土砌块)墙体均

考虑了抹灰,GRC 板不抹灰。

五、几点结论
(一)、对于一个 18 层的一般高层住宅建筑,内外墙均采用灰砂砖,结构造价与用红 砖相同,墙体造价比用红砖增加投资约 5.94%,结构及墙体合计造价增加 0.87%。 (二)、对于一个 18 层的一般高层住宅建筑,内外墙均采用轻质砌块(蒸压加气混凝 土砌块或陶粒砌块) , 可以使结构造价比用重型材料 (灰砂砖或实心红砖) 造价降低约 5.95%, 但墙体造价比用红砖增加投资约 28.86%,结构及墙体合计造价降低 0.82%。 (三)、对于一个 18 层的一般高层住宅建筑,外墙均采用轻质砌块(蒸压加气混凝土 砌块或陶粒砌块)、内墙采用 GRC 板(注:GRC 板不抹灰),可以使结构造价比用重型材料 (灰砂砖或实心红砖)造价降低约 10.12%,但墙体造价比用红砖增加投资约 14.81%,结构 及墙体合计造价降低 6.45%。因 GRC 板重量小,节省较多。 (四) 、 分析表 3 结构、 墙体的综合造价可以看出: 灰砂砖比红砖总造价略高 (约 0.87%) 。 蒸压加气混凝土(或陶粒混凝土)砌块作内外墙;蒸压加气混凝土(或陶粒混凝土)砌块作 外墙、GRC 板作内墙,总造价比红砖节约 0.87%~6.45%。说明使用新墙体材料的造价较使用 红砖节约或相近。 (五)、由计算得知,当采用了新型墙体材料取代普通砖墙后,建筑物的重量减轻了, 构件的截面减少了,地震力降低了,从而整体受力有所改善,梁、柱的内力也相应减少,因 而配筋亦适当地减少了,降低了结构造价。虽然新型墙体材料的单价比砖墙提高,但综合起 来还是比较经济的。 (六)、从每层垂直控制内力来看,新墙体方案较原方案减少总共达 19000KN。按每 层控制内力 8200KN 计算,在基础方案不变的情况下,原来准备减少的两~三层主楼现完全 可以不作修改,从造价与楼价相比,不言而喻,对甲方可是一个不小的福音。 综上所述,在高层建筑中使用新型墙体材料,无论从受力还是经济来说,都达到了一 定程度的改善,由此看来,只要认真解决施工中存在的问题,新型墙体材料的推广使用是有 生命力的。 广州城建开发设计院有限公司:董斌、吴国翔 时间:1998 年 6 月


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