1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CL建筑體系建筑節能與結構受力的1一、合理的保溫形式CL結構體系特點及應用摘 要：作為一種新型的復合混凝土剪力墻結構體系，CL結構體系以其與建筑物同壽命的保溫方法、混凝土剪力墻應用的新概念、完全取代粘土磚結構、主要部品的工廠化生產、較高的性價比等特點正在成為我國住宅項目建設中不可或缺的建筑結構形式之一。關鍵詞：CL結構體系 建筑節能 復合剪力墻一、CL結構體系概述CL（composite light-weight）建筑體系結構屬于復合混凝土剪力墻結構體系，適用于各種熱工設計分區的不同抗震等級的民用建筑。

2、其核心構件CL墻板（其構造見表1）是由CL網架板（一種鋼筋焊接網架保溫夾芯板）兩側澆筑混凝土后形成的一種兼承重、保溫、隔音于一體的墻體。該墻體主要用于建筑物的外墻、樓（電）梯間墻、分戶墻等有保溫及隔聲要求部位的墻體。墻體中的CL網架板鋼筋均為墻體受力鋼筋，鋼筋的直徑、間距及組合規格根據承載要求確定，保溫芯板的材質及厚度則根據當地節能標準采用。CL網架板是在生產車間由大型自動化生產線根據圖紙設計要求定制加工，以兩軸線間墻體平面尺寸整體加工為原則，最大尺幅可達6m×3.3m，無需現場二次加工裁剪，作為墻體受力鋼筋、保溫層于一體的部品直接提供給施工現場。CL結構體系是由石家莊晶達建筑體系有

3、限公司1994年在建設部立項后，在全國眾多專家協助下歷經數載研發的、完全具有自主知識產權的新型自保溫體系。該體系先后取得十九項國家發明專利及實用新型專利，涉及受力理論、構造措施、施工方法、生產設備等多個領域。2002年12月，建設部鑒定“其綜合技術達國際先進水平”。經1999年西安建筑科技大學完成的七層樓1/2模型擬動力試驗及2003年清華大學完成的CL復合剪力墻極限承載試驗表明，該體系具有足夠的可靠度。截止目前，已竣工及在建的CL結構體系工程已達450余萬平方米，涉及十省十八市的近百個項目，社會效益和經濟效益良好。表1 CL墻板構造詳表型 號型CL墻板型CL墻板型CL墻板主要適用范圍多層36

4、m以下小高層36m以上高層CL結構體系CL復合保溫技術簡 圖構造說明混凝土層a（）現澆時50厚，預制時40厚保溫板b（）EPS（XPS）板，厚度根據節能標準確定現澆混凝土層c（）100140c160c160鋼筋焊接網雙向350 （外保護層為30）斜向焊接腹筋3，200個/3.5，100個/根據焊網規格確定鋼筋焊接網雙向450（外保護層為35）雙層雙向5100（保護層均為25）雙向8150 /200（保護層為25）鋼筋焊接網無雙向8150 /200（外保護層為25）綁扎水平拉筋設計確定CL網架板生產完全工廠化生產鋼筋現場安裝二、CL結構體系的試驗研究1999年5月，西安建筑科技大學完成了CL結構

5、體系七層樓1/2模型受力實驗。該項實驗是國內一次最大規模的民用建筑模型擬動力實驗。（實驗過程及各項技術參數可參見中國CL結構體系七層樓1/2模型試驗研究報告·西安建筑科技大學結構試驗室）。該試驗的建筑原型總高18.9米，共七層，層高2.7米；CL復合剪力墻為一側30混凝土，一側90混凝土；其中網架配筋兩側均為350雙向鋼筋焊網；邊緣構件按7度設防配筋。試驗中，從裂縫出現和發展過程看，CL結構體系受到相當于設防烈度9度的地震作用時，裂縫仍很細微，整個結構基本處在彈性狀態；結構受到相當于設防烈度10度的地震作用時，裂縫充分發展，結構進入塑性狀態。此時結構的轉角僅為1/156，不但保證壞而

6、不倒，而且還能在接下來的擬靜力試驗時表現出穩定的滯回曲線。因此在試驗結論中：“CL結構體系自重小，具有很好的抗震性能。該體系用于不高于8度設防的地震區具有足夠的可靠度；試驗結果表明，該體系應用于9度設防的地震區也是可行的。”2003年3月，在清華大學結構工程研究所完成了CL墻板與普通剪力墻的極限承載力對比分析實驗（實驗過程及各項技術參數可參見CL復合墻板試驗研究報告·清華大學結構工程研究所）。試驗結論表明：“CL復合墻板在垂直荷載作用下的受力性能與普通的鋼筋混凝土剪力墻相似；復合墻板與邊框能夠協同工作，兩側的混凝土層在斜插筋和鋼絲網片的拉結作用下能夠很好地協同工作。CL復合墻板的軸心

7、抗壓能力、抗彎變形能力和穩定性均優于相等混凝土厚度（厚度為CL復合墻板兩側混凝土厚度之和）的鋼筋混凝土實心墻。CL復合墻板的極限軸壓承載力平均為相等混凝土厚度的鋼筋混凝土實心墻的1.14倍。在保證厚度較薄一側混凝土質量的條件下，若把CL復合墻板按照等厚的實心墻來計算，其強度、剛度、穩定性良好，是安全的。目前的構件抵抗水平地震力的能力已經達到8度設防要求。若提高軸壓比，墻體的抗剪能力尚有可能提高。”三、CL結構體系性能特點1、合理的保溫方法CL結構體系的CL墻板是兩層鋼筋混凝土與保溫板相結合的復合墻體。室內一側至少100厚的混凝土層完全可以滿足建筑物蓄熱要求，當供熱系統溫度出現劇烈波動時，通過混

8、凝土能量的儲存，可以達到室內溫度緩慢變化的要求。而室外一側50的混凝土層既能對保溫板起到終生的保護作用，又能滿足各種裝飾做法對墻體面層的要求。而且，50厚的混凝土層中配有350的雙向鋼筋焊網（配筋為0.28%），可以有效控制混凝土的干縮。CL結構體系與其它形式的保溫方式相比，具有耐久性好、使用壽命長（可以達到與建筑物主體基本同壽命）、保溫層的保護層強度高等優點，可以減少或避免建筑保溫層的使用周期內維護及設計壽命終期后更換所產生的巨額費用、建筑垃圾、使用功能的影響等一系列綜合社會隱患。2、更可靠的結構形式CL結構體系屬于鋼筋混凝土剪力墻體系。而普通鋼筋混凝土剪力墻往往由于考慮穩定性原因而使墻體比

9、較厚，難以充分發揮混凝土高強的性能。尤其是當用于層數較少的建筑時，經濟性較差。CL墻板的受力鋼筋骨架CL網架板是一種立體空間桁架，其除作為剪力墻配筋外，還有將兩層混凝土層有機連接，達到協同工作的作用。因此，CL墻板較普通鋼筋混凝土剪力墻截面慣性矩增大，穩定性增強，極限承載能力提高，CL結構體系的安全性也隨之增加。3、更強的抗震性能抗震與建筑物重量密切相關，重量大地震力大，CL結構體系重量只有磚混結構重量的55% , 故在地震時水平地震力明顯減少。CL結構體系以復合剪力墻承擔水平地震荷載, 以剪力墻及異型柱承擔豎向荷載, 傳力途徑明確、合理。CL結構體系具有非常好的整體剛度, 在7、8、9度設防

10、烈度要求下, 層間位移在1/8000、1/4000、1/2000以下, 遠小于規范的限值。CL墻板按90mm 剪力墻計算, 其分布配筋率0.322% , 完全可以滿足強剪弱彎的要求, 可作為主要受力構件。4、其它特點CL復合墻板及室內的普通剪力墻的應用較傳統的磚混結構墻體厚度薄，可以增加實際使用面積，根據戶型及墻體數量的不同可以增加約5%-8%。另外，CL結構體系的主要構件CL網架板完全由專業生產線工廠化生產，質量穩定，生產效率高，主體施工的同時就完成了保溫層的做法，即滿足建筑工廠化和住宅產業化的要求，又可以節約材料、縮短施工周期和保證現場的文明施工。四、CL結構體系的設計CL結構墻板用于外墻

11、和樓梯間及分戶墻等需要保溫隔聲的剪力墻。不需要保溫的內承重墻可以據建筑功能及建筑物高度選用普通剪力墻（長墻和短肢墻），異形柱，L形T形十字形等小墻肢。其它構件，如樓板、樓梯等也為普通形式，按常規方法進行設計及計算。CL墻板進行承載力驗算時，墻板厚度取值可采用兩種方法。A方法：忽略較薄側混凝土作用，只取較厚側混凝土截面厚度，但較薄側混凝土自重應作為荷載計算；B方法：考慮兩側混凝土協同工作，取混凝土截面厚度之和。當滿足一定條件下，如邊緣構件與墻體同厚、設置構造墻中柱，可采用B法，否則采用A法。CL結構屬于剪力墻結構，故采用建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWAY進行計算。墻板厚度按照上述選用后

12、，計算過程同普通剪力墻結構。當采用A法計算時，較薄側混凝土自重作為墻荷載輸入，應考慮其剛度的影響，所以進行周期折減。周期折減系數取值：先不考慮周期折減，分別按A法，B法進行計算，得出二者第一周期的比值，再綜合考慮填充墻的數量及材料進行確定。計算完成后，檢查計算數據，應滿足相關規范中關于剪力墻結構如層間位移角、 剪重比、以及有效質量系數等各項要求。建筑設計只需為各住戶設計合適的外墻、分戶墻及廁所、廚房隔墻, 其余即為大開間設計, 也可根據用戶的要求采用CL輕質隔墻設計為永久隔墻。CL 內隔墻板隔音為36dB, 外墻及分戶墻與現行磚混外墻隔音相差不大, 均滿足國家現行規范要求。水、暖、電設計及施工

13、方法類似剪力墻體系, 水、暖、電管線可敷設, 在現澆混凝土或夾芯板孔中, 較為方便。結構設計計算模型和假定 CL結構體系設計高度控制在25m 以下, 體系以剪切變形為主, 屬于質量和剛度沿高度分布較均勻的結構, 采用底部剪力法計算: 墻板處于平面應力狀態, 并遵守小變形理論。假定斜插筋只起到穩定縱橫向分布鋼絲的作用, 參與受力的只有縱橫向分布鋼絲。結構在地震力作用下, 水平力主要由CL 墻體承擔, 不考慮異型柱作用, 計算時異型柱可忽略。產生地震作用的重力代表值假定集中在各樓層標高處, 每層的重力荷載代表值包括上、下各一半墻重, 本層的樓板重量及活載的一半。假定樓板在平面內剛度無限大, 地震作

14、用按剛度分配。因橫墻較多, 應分別考慮建筑物沿2個方向的水平作用。結構的整體剛度非常大, 周期小, 可不考慮遠近地震、場地土的影響, 計算地震反應時統一取最大地震影響系數Amax。與普通剪力墻結構體系設計相比，CL結構體系除墻體構造外，其邊緣構件構造方式有一定的特殊性，故在設計圖紙中應以節點詳圖的形式予以表示。作為鋼筋焊接網架剪力墻，其節點既要滿足規范及安全的要求，又要滿足施工便捷及經濟的要求。經過多年的總結和完善，現部分主要節點構造如圖1： 圖1 I型CL復合剪力墻角柱構造 五、CL結構體系施工方法CL結構體系施工與普通剪力墻結構施工基本相同，其不同之處在于CL復合剪力墻的施工工藝。目前，CL復合剪力墻有兩種施工方法：一種為單側預制，即在CL網架板安裝前水平放置，用半干硬性混凝土澆筑較薄側，吊裝就位并將鋼筋連接后在將較厚側混凝土與邊緣構件同時澆筑；另一種為兩側現澆，即將CL網架板安裝就位后支設模板，然后將兩側混凝土與邊緣構件等同時澆筑完畢。單側預制可以較容易地控制較薄側混凝土的澆筑質量，而且澆筑完畢后該側混凝土可以相當于一側模板，節省一定費用及施工周期。但是目前，施工現場場地較小，致使預制周期較長，且一側預制后的CL網架板重量大，對吊裝設備要求較高