海尔斯蜂巢轻质墙体构造
海尔斯蜂巢轻质墙体是以纤维蜂巢为芯材,不燃材料植物纤维水泥蒸压板为敷面,用天然玉米淀粉胶复合而成的蜂巢墙板,通过专用限位槽结合专用填充剂、专用嵌缝剂和专用锚栓等安装,形成全新的《海尔斯蜂巢轻质墙体建筑构造》体系。适用于居住建筑、公共建筑和工业建筑工程的非承重内隔墙。因其单位平方米重量仅相当于普通多孔砖墙体的二十五分之一,相当于混凝土空心砌块的十五分之一,相当于轻钢龙骨纸面石膏板的三分之一,所以更适用于高层建筑的内隔墙体。
海尔斯蜂巢轻质墙体主要特点
海尔斯蜂巢轻质墙体具有良好的抗震、缓冲性能,轻质、安装快捷方便、不开缝、不变形,大板块(3300×1200×100)安装、整体性好,占用空间小;防水、保温、节能、隔声、耐火,不含有放射性、毒害性物质,废弃物可降解、也可回收再利用,无污染。
该结构也是上海市高新技术成果。因其质量很轻,因此,应用于高层建筑更有利于结构的优化。我们将其在高烈度区框架-核心筒结构设计中的应用,并获得了很好的成效。
采用海尔斯蜂巢轻质墙体与采用混凝土空心砌块、加气混凝土砌块墙体的比较
由于海尔斯蜂巢轻质墙体密度很小,用于高层建筑将有效地减小结构重量,从而降低结构受到的地震作用。对于处在高地震烈度区的高层建筑来说,使用海尔斯蜂巢轻质墙材更能显示出其减轻地震作用的良好效果。
以宿豫经济开发区商务中心主楼为例,它位于江苏省宿迁市宿豫区,为钢筋混凝土框架—核心筒结构,地下1层,地上23层,结构总高度81.90m,总建筑面积约为20000m2,抗震设防烈度为8度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.30g。该工程于2006年11月开工建设,2009年6月主体竣工。(主楼效果图见图2)
以下是对采用海尔斯蜂巢轻质墙体与采用混凝土空心砌块墙体、加气混凝土砌块墙体三种情况下的结构动力特性、地震作用下基底剪力、地震作用下层间位移角、结构配筋用钢量等进行比较。
1、结构动力特性比较
当采用蜂巢轻质墙体时,结构的周期较小,而结构的刚度在两种情况下是不变的,说明此时结构的质量较低。实际上,采用海尔斯蜂巢轻质墙体时结构的总质量为41743吨,采用混凝土空心砌块墙体时结构的总质量为46793吨,采用加气混凝土砌块墙体时结构的总质量为45011吨,三者比较后发现,采用海尔斯蜂巢轻质墙体结构质量减少约12%和8%。由于地震作用是惯性力作用,减小结构质量将会减小结构承受的地震作用。
2、结构基底剪力比较
通过建筑中采用海尔斯蜂巢轻质墙墙体与采用混凝土空心砌块、加气混凝土砌块墙体三者相比,混凝土空心砌块在地震作用下的X向基底剪力减小约12%,Y向基底剪力减小约13%;加气混凝土砌块在地震作用下的X向基底剪力减小约8%,Y向基底剪力减小约8%,就直观地说明了采用该墙体的减震效果。
3、结构层间位移角比较
建筑中采用海尔斯蜂巢轻质墙体时,结构的最大层间位移角较小,说明结构在地震作用下的变形较小,这也反映出采用海尔斯蜂巢轻质墙体的优越性。
4、结构配筋用钢量比较
结构除了承受恒载、活载等竖向荷载外,还要承受地震荷载、风荷载等水平荷载,其中地震荷载的大小对钢筋混凝土构件配筋量有直接的影响。由于采用蜂巢轻质墙材后,建筑的总质量降低,结构承受的地震作用减小,从而结构构件配筋用钢量降低。通过建筑中采用海尔斯蜂巢轻质墙体与采用混凝土空心砌块、加气混凝土砌块墙体三者的比较,发现采用蜂巢轻质墙体后,结构配筋用钢量分别减少8%和5%左右。所以降低了结构造价。
通过建筑中采用海尔斯蜂巢轻质墙体与采用混凝土空心砌块及加气混凝土砌块墙体三者的比较,发现采用蜂巢轻质墙体后,主体建筑下桩数可减少12.0%、板厚减少9.5%左右,底板钢筋混凝土用量减少440m3,桩钢筋混凝土用量减少271 m3。从而降低了基础造价。
5、保温性能的比较
海尔斯蜂巢轻质墙体为复合材料,内外传导的热桥主要是空气和草木纤维体,导热系数小;与采用混凝土空心砌块及加气混凝土砌块墙体相比较,有更好的节能效果。
6、燃烧性能的比较
通过建筑中采用海尔斯蜂巢轻质墙体与采用混凝土空心砌块及加气混凝土砌块墙体,三者均为无机不燃材料,燃烧性能等级相同。
7、施工进度的比较
海尔斯蜂巢轻质墙体其施工速度分别是混凝土空心砌块墙体、加气混凝土砌块墙体的12和10倍。大大地提高了施工效率,缩短了工期。
8、建筑使用面积的比较
海尔斯蜂巢轻质墙体其厚度较混凝土空心砌块墙体和加气混凝土砌块墙体薄。所以可以节约建筑空间,增加了使用面积;本工程中增加建筑使用面积332m2。得房率提高1.7%.
9、海尔斯蜂巢轻质墙体的应用前景
海尔斯蜂巢轻质墙体已在上海及江苏等地进行推广并得到应用;如宿迁管委会办公大楼、上海永和家苑、上海东明建材楼房改造工程及四川地震灾区集成化住宅等均取得了很好的效果。相关资料表明,采用海尔斯蜂巢轻质墙体与使用混凝土空心砌块、加气混凝土砌块墙体相比,质量更轻,结构质量减少约12%和8%;节约内墙体投资20%~30%,二、三类分别能够可增加使用面积3%~3.7%,安装更为简便,其施工速度是普通板材复合墙体的7倍,小块砌体墙体的20倍;减少了施工的工作量。降低工程总造价(本案例中使用海尔斯蜂巢轻质墙体与传统墙体材料相比较,其工程总造价节约了13%),蜂巢轻质墙体环保、可再生利用。所以,该轻质墙体是一种安全可靠、节能、环保经济的新型内隔墙墙体。可广泛地设计应用于高层建筑,尤其是应用在地震高烈度区的高层建筑更突显其优越性。
结论
通过对海尔斯蜂巢轻质墙体的介绍、宿豫经济开发区商务中心框架-核心筒结构计算成果分析,以及在商务中心设计中采用海尔斯蜂巢轻质墙体与采用普通混凝土空心砌块、加气混凝土砌块墙体三者的比较,能够得到以下结论:采用海尔斯蜂巢轻质墙体后,结构的自振周期有所降低,同时也节约了结构配筋与混凝土用量。减少内墙体投资20%~30%,增加建筑可利用面积1.7%;设计应用于高层建筑,节能环保、可有效地提高建筑工程的抗震性能,降低工程造价,缩短了施工,减小基本建设项目投资周期,效益显著.