保温砌模现浇钢筋混凝土网格剪力墙承重体系技术与应用

　摘要：保温砌模现浇钢筋混凝土网格剪力墙建筑，是集结构、保温、隔热、隔声和防火于一体的新型建筑结构体系。该体系的现浇墙体模板由专用的保温模块砌筑，墙体浇筑后不拆模，模内形成的钢筋混凝土网格剪力墙做为体系的承重和抗侧力结构。该体系适用于抗震和非抗震地区的多层和中高层住宅和其他民用建筑使用，并可满足不同气候区的保温、隔热需要。

　　二十世纪七十年代以来，在欧美发达国家，采用模板保温一体化的免拆模的现浇钢筋混凝土承重墙建造多层住宅和其他民用建筑，应用效果很好，很受设计、施工和开发商的欢迎。本项目的研究基于上述国际发展趋势和我国在住宅建筑中大力开展建筑节能，禁止使用烧结粘土砖，发展绿色建材，推进墙体革新的新形势。结合我国相关规范和规程的要求，及现行的结构做法，总结多年的工程实践，经过反复研究和论证，于1997年提出新体系方案，1998年申请了新体系发明和保温砌模实用新型两项专利。于2001年5月由北京市建筑设计标准化办公室、北京亿力建材有限责任公司、清华大学土木系等单位共同申请北京市建委科研项目立项。立项后，在原有研究成果基础上，对该体系进行了全面的，大量的系统研究，包括：保温砌模材料配方和成型研制、网格墙建筑设计和构造研究、网格墙抗震性能试验分析及结构计算方法研究、施工技术和配套材料研究，以及试点工程的设计和施工。北京市建委和市规委组织专家于2003年9月对其研究成果进行鉴定。根据鉴定要求，组织力量研究保温砌模机械化成型机实现规模化生产。为了使科研成果转化为生产力，满足工程应用，编制了“保温砌模现浇混凝土网格剪力墙建筑技术规程”，经专家审查后，于2004年12月由北京市规委和市建委批准实施。保温砌模现浇网格剪力墙承重体系是集结构、保温、隔热、隔声和防火于一体的新型建筑结构体系，适用于抗震和非抗震地区的多层和中高层住宅和其他民用建筑，其综合技术有突破，有多项创新，达到国内外同类建筑体系的先进水平，符合我国节约土地、节约能源、节约用水和节约材料的“四节”可持续发展需要，适合在我国广大地区应用，是国家科技部、建设部重点推广的新型建筑体系。

　　1、体系构成和技术特点

　　1.1  新体系采用新型专利轻质混凝土保温空心砌块做砌模，砌模由聚苯颗粒混凝土（简称EPS混凝土）制成，砌模分外墙砌模、内墙砌模和梁柱模，保温砌模具有优良的保温隔热性能和一定的力学性能。将砌模对孔错缝砌筑，构成现浇墙体的模板，在模内形成竖向和水平的网格状空腔，横竖网格空腔中心距均为200㎜，外墙竖向空腔截面为130×150（150为厚度），内墙竖向空腔为130×120（120为厚度），上下两层保温砌模之间形成的水平空腔高80㎜。砌筑保温砌模时，在每层砌模水平槽内配置水平钢筋网片，砌到一层高度，在竖向腔孔内从上部插入竖向钢筋网片，通过底层砌模预留的清扫口将竖向网片和结构预埋的钢筋绑扎在一起，竖向钢筋网片上端与圈梁钢筋固定。沿墙模上部空腔灌注自密实混凝土，形成由竖肢（宽130㎜）和横肢（高80㎜）组成的网格状混凝土墙，称之网格剪力墙。沿内外墙上部设置封闭式圈梁，楼板和屋盖采用现浇或装配整体式结构，在外墙与内墙、内墙与内墙交接处设置组合柱，或承重梁下设置加强柱，构成完整的现浇承重体系。

　　框架结构采用保温砌模网格墙做外墙，由框架、网格墙、组合柱和普通实心剪力墙承受竖向和水平作用力，构成“框架—网格剪力墙结构”。为满足建筑底部局部大空间需要，部分剪力墙不落地，通过转换结构支承在底部框架上，可构成“部分框支剪力墙结构”。

　　充分发挥保温砌模现浇网格墙的保温隔热功能，外墙采用网格剪力墙，内墙可选用其他结构墙体，可构成新的组合体系。如内墙采用混凝土小型空心砌块，可组成“外浇内砌”保温承重体系，能够避免砌块外墙因温度变化产生裂缝和渗漏，并能提高整体抗震性能。网格外墙与现浇实心内墙组成的“保温全现浇剪力墙”，减少外墙温度应力，防止裂缝产生，伸缩缝间距加大，实现墙体保温与结构一体化使用年限同步。

　　1.2  网格墙是新体系的核心技术，具有突出的性能特点

　　大量试验研究表明，网格墙在竖向荷载和往复水平力作用下，其破坏形态不同与普通实心剪力墙，力学性能有质的改变。普通剪力墙矮墙为剪切破坏，高墙一般为纵向钢筋屈服混凝土压碎的弯曲破坏。而网格墙矮墙和高墙的破坏都是在洞口横肢端部出现竖向裂缝，随着水平力和变形加大，裂缝由下部横肢向上部横肢发展，裂缝多而分散，最终为横肢斜截面剪切破坏；墙端边缘竖肢混凝土受压破坏，而其他竖肢较少破坏（图2、图3）。网格墙形成的强竖肢弱横肢，属延性结构，具有多点屈服，耗能能力大，墙体整体性能强，避免脆性破坏，具有延性好、变形能力强和承载力大的特点。

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　　网格墙孔洞率为21%，外墙折合厚度为120㎜，内墙折合厚度为100㎜，结构截面小，减轻自重，用钢量少，节约原材料。

　　通过试验、分析和计算，及一定的工程实践编制的《保温砌模现浇钢筋混凝土网格剪力墙建筑技术规程》，网格墙建筑的抗震设防为丙类，其最大适用高度和层数远远超过国内外同类建筑体系。

表1   网格墙房屋适用的最大高度和层数限值

　　1.3  保温砌模是完成网格墙结构的核心手段

　　保温砌模由EPS混凝土制成具有优良的物理性能和突出功能。网格剪力墙现浇墙体模板是由保温砌模砌筑而成，模内空腔为网格状，浇筑自密实混凝土形成网格墙，保温砌模起着模板和模具双重作用，选用机械化生产的，规格尺寸准确的砌模，是保证网格墙结构截面的先决条件，也可减少墙体表面处理降低人工材料费。用保温砌模砌筑成现浇墙体模板系国内外首次使用，采用胶浆小灰缝砌筑模板整体稳定强，施工操作简便，不需要任何支撑，就能满足连续浇筑混凝土，做到不跑冒、不漏浆。保温砌模保温、保水，网格墙浇筑后不需要浇水养护，在冬季也不用保温，模内养护利于混凝土质量。保温砌模阻断模内混凝土与大气接触，空气中的二氧化碳不能进入混凝土毛细孔，与水结合生成碳酸钙，避免碳化，防止钢筋锈蚀。模内混凝土受外界气候影响很小，温度变化不大，减小混凝土热应力和变形裂缝，并可加大伸缩缝设置间距。保温砌模与混凝土粘接牢靠形成一体，使用寿命和结构同步，内在和表面强度优于聚苯板外保温，可直接粘贴面砖和装饰线条安全可靠。保温砌模生产充分利用工业废料粉煤灰和废弃的聚苯垃圾，资源再利用，减少环境污染，又降低生产成本免缴所得税，可堪称是一种新型绿色建材。

　　2、保温砌模规格及性能

　　2.1  砌模是组成现浇墙体模板的基本部件，外形尺寸和混凝土小型空心砌块基本相同，砌模规格尺寸遵循2M制，和网格墙的结构网格相一致，砌模砌筑墙体严禁使用非2M尺寸模块，避免造成网格墙的竖肢错位减少截面，严重影响结构受力，造成安全隐患。砌模分内墙和外墙两类砌模，内、外墙砌模的主规格长度为4M（395㎜），高为2M（195㎜），内墙砌模厚度为2M（200㎜），外墙砌模依据不同地区的保温、隔热需要确定厚度。砌模上口有水平通槽，槽深75㎜，槽底有两个竖孔，孔距200㎜，孔的宽度和槽宽相同，内墙砌模槽宽120㎜，外墙砌模槽宽150㎜。内墙砌模空心率47.4%，外墙砌模空心率30～47%。砌模除主规格，在门窗洞口及组合柱端头上下层错缝需要配有1/2、1/4和3/4辅助砌模，辅助砌模可利用主规格砌模锯成。

表2  内、外墙砌模规格

注：310型适用北京地区5层及5层以上节能65%的住宅外墙；320型为复合砌模，适用北京地区4层及4层以下节能65%的低层住宅外墙。

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　　2.2  聚苯颗粒混凝土（EPS混凝土）砌模，主要由水泥、粉煤灰和聚苯颗粒组成，并掺有聚合物外加剂。EPS混凝土砌模具有优良的技术性能，能满足现浇墙体模板受力和外墙保温、隔热需要；砌模有一定强度、不脆，搬运时破损率很低；与现浇混凝土结合牢固，结构试验证明，对网格墙承力和抗震有一定的辅助作用。

表3   外墙砌模的主要物理性能

注：内墙砌模的密度较高，其他性能指标基本相近

　　2.3  系列厚度的保温砌模网格外墙，能满足不同地区的保温和隔热要求。250型保温砌模网格外墙基本满足寒冷地区节能50%保温要求，其隔热性能优于240㎜厚粘土实心砖，适合夏热冬冷地区采用。内墙砌模干密度400㎏/m³,墙体传热系数K=1.2（w/㎡·k），满足寒冷和严寒地区住宅分户采暖的户间墙保温要求。

表4  保温砌模现浇网格墙的技术性能

　　3、结构试验与性能研究

　　模板保温一体化的保温砌模现浇承重体系方案向建筑界专家提出后，受到广泛重视和很高评价，并给预有力支持。结构性能试验研究由清华大学土木系承担，钱稼茹教授领导，老一辈结构大师胡庆昌总工全力参预。

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　　第一批试验在2001年进行，共8片试件，墙高1100㎜，高宽比1.0左右。5片为网格墙，2片为网格墙中间设200×200㎜组合柱，一片网格墙在两端设组合柱，为了观测方便全部试件不带砌模，竖向和水平配筋率为0.24～0.33%。均为竖向荷载和水平力往复作用的低周加载试验。

　　第二批试验在2002年进行，试件共13片。墙高2200㎜，网格墙高宽比3.06，共5片；2片为网格墙中间设200×200㎜组合柱，2片网格墙在两端设组合柱，竖向和水平配筋率与第一批相同。共9片网格墙和1片实心墙，均为低周反复加载试验。另有3片为轴压试验和一片带砌模的网格墙做低周反复加载对比试验。

　　　根据工程计算，按6000×6000㎜开间9层住宅的底层墙肢计算，其轴压比为0.15左右，试验取值0.17～0.22，网格墙试件立方体强度fcu＞30MPa，网格墙的竖向和水平网筋为2φ6，间距200㎜，组合柱4φ10，钢材为HPB235。

　　加载程序：轴压试验直接施加竖向荷载于试件，直至破坏丧失承载力。低周反复加载试验，分两个阶段采用不同控制，弹性阶段采用荷载控制，进入塑性后采用顶点位移控制，每级位移值反复两次，直至试件承载能力下降到最大承载力的85%以下或者试件丧失承载力。

　　3.1  轴力作用下有足够的抗压强度，平面外稳定性好。

　　网格墙试件轴向试验共3片，其中一片带砌模，试件高2200㎜，宽720㎜，高宽比为3.06，混凝土网格墙厚120㎜，带砌模厚200㎜，试件实测混凝土立方体强度为37.1MPa。试验结果：墙体由于竖向裂缝而破坏，破坏时没有出现平面外失稳。破坏时，3个试件的轴向压缩变形分别为1/241、1/256、1/532；试件高度中点的平面外位移为0.85㎜、2.19㎜和1.94㎜；去掉洞口后截面的平均压应力为34.0MPa、27.4MPa和19.1MPa。9层住宅开间6000㎜，在重力荷载代表值作用下，墙底去掉洞口后截面平均压应力为8.2MPa，大大小于破坏时轴压力试验值。

　　3.2  有足够大的弹性刚度

　　网格墙的开洞面积为墙面积的21%，墙体的整体参数a大于10，属小开口整体墙，具有比较大的弹性刚度。经计算分析，网格墙的刚度可以等效为2/3厚的实体墙的刚度，以一幢8度设防的12层砌模现浇网格墙结构住宅进行验算，其弹性层间位移角满足《建筑抗震设计规范》规定的1/1000限值。网格墙现浇复合的保温砌模，对网格墙的弹性刚度也有所提高。

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　　3.3  具有足够承载力

　　对一幢12层砌模现浇网格墙结构住宅（8度设防、Ⅱ类场地）做抗震验算，其结果表明，网格墙的受剪承载力和受弯承载力均满足抗震要求。从结构布置和构造措施，所设置的组合柱也提高网格墙承重体系的承载力。

　　3.4  耗能构件分散，变形能力大

　　剪跨比不大于1.0的网格墙破坏过程分三个阶段：①端墙肢底截面受拉出现水平裂缝；几乎所有网格墙横肢两端出现竖向裂缝。②大部分横肢出现交叉斜裂缝，随着荷载加大，裂缝加宽最终将横肢分成上下两个三棱体；两端墙肢边缘混凝土出现竖向裂缝。③最终，横肢剪切破坏，端墙肢混凝土受压破坏。

　　剪跨比为1.96～3.06的中、高网格墙破坏过程：①端墙肢底截面受拉出现水平裂缝；网格墙横肢两端出现竖向裂缝，由试件的中、下部向上发展。②试件下部若干横肢出现交叉斜裂缝，端墙肢底截面的水平受拉裂缝向中部延伸并贯通③两端墙肢底部边缘混凝土出现受压竖向裂缝，横肢裂缝加宽。最终，网格墙中、下部横肢剪切破坏（轴压比较高的一个试件未出现横肢斜裂缝），端部墙肢受拉开裂，受压混凝土压坏。

　　剪跨比不大于1.0的网格墙与中、高网格墙的耗能和变形特点基本相同，耗能和塑性变形分散在横肢和两端竖肢。由于横肢教量多，每根横肢的耗能和变形相对变小，横肢和端竖肢的破坏是逐步发展的，因此不会出现脆性破坏。

　　试验表明：小剪跨比网格墙的极限位移角大于1/120，中、高网格墙的极限位移角大于1/100，延性系数均不小于3.0。设置组合柱可提高网格的承载力，但对变形影响不大。

　　由于网格墙以横肢剪切变形为主要耗能方式之一，横肢不能配置箍筋，滞回曲线呈捏拢形，耗能能力与实心混凝土墙相当，但网格墙的变形能力却比较大。

　　带砌模的网格墙试件和无模网格墙试件的试验结果有所不同，砌模能提高网格墙的刚度和极限变形能力，弹性刚度与实心墙接近，顶点位移接近1/50时承载力没有出现明显不降。破坏形态：墙端纵筋受拉屈服，墙底水平裂缝发展，墙底边缘混凝土压坏，剔掉砌模后的试件横肢没有裂缝。对砌模作用，设计时不考虑，做为安全储备，可起到结构抗震多道设防的补充。

　　4、体系设计与构造措施

　　保温砌模现浇网格墙承重建筑是一种新型建筑结构体系，在现行设计中没有这种类型。《保温砌模现浇钢筋混凝土网格剪力墙建筑技术规程》是通过大量试验、研究、分析、计算和一定的工程实践而编写的，为专家一致肯定，内容全面符合工程应用实际，是进行网格墙建筑设计、结构计算和施工的充分可靠依据，尚应遵守国家现行有关强制性标准的规定。

　　4.1  网格墙建筑的网格墙应在结构的两个主轴方向双方布置，两个方向的网格墙宜相连，连接应通过组合柱。网格墙可贯通房屋全高，也可下部为普通实心混凝土剪力墙，上部为网格墙。网格剪力墙结构宜优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的受力体系，纵横墙的布置宜均匀对称。网格剪力墙结构和部分框支网格剪力墙结构的开间不宜超过6600㎜，层高不宜超过3400㎜。网格墙间距：非抗震设计6度及7度设防时不宜大于18m，8度设计不宜大于15m。网格墙开设门、窗洞口时，上下层洞口宜对齐；如上下层网格墙不对齐，应用钢筋混凝土梁过渡，并应满足上下竖肢内钢筋在梁内的锚固长度规定。由于防水要求，地下室的外墙不采用网格墙，网格墙应用于室外地面以上。

　　4.2  网格墙建筑的开间和进深宜采用2M扩大结构网格，竖向模数网格宜采1M。内墙组合柱和圈梁宽度为200㎜，其平面轴线以组合柱和圈梁的宽度中心定位；为了梁、组合柱和网格墙配筋不打架，外墙组合柱和圈梁宜采用220㎜。当开间进深的扩大结网格不是2M时，可利用调整组合柱长度满足尺寸变化，但在组合柱之间的网格墙必须是2M网格排列。内、外圈梁以下的网格墙高度应为砌模高度的整倍数（2400、2600、2800……）。层高定位当采用现浇楼盖时以楼板表面定位，采用装配整体式楼盖时以整体现浇层上表面定位，利于楼地面建筑面层和屋面防水保温厚度设计自由选择

　　4.3   砌模分内墙砌模和外墙砌模两类，以2M为基本模数，内墙砌模为通用规格，不分地区和建筑用途只有一种规格，长395㎜、高195㎜、厚200㎜；外墙砌模地域性强，长395㎜、高195㎜，厚度需根据不同地区的保温隔热要求确定；外墙柱、梁保温用的模块厚度，随外墙砌模的厚度调整。砌模按对孔错缝砌筑，在墙体两端需用195㎜长的1/2块砌模补砌。在工程设计中，经常有非2M尺寸宽度洞口，其构造和施工方法特点如下：整道墙严格安2M尺寸排块，按2M设定洞位置，仅在洞口一边向口内增加1/4砌模，变2M洞口为1M尺寸，并用3/4模上下错缝，砌到洞顶后，其上层墙体仍按2M尺寸排块，确保墙体孔洞对齐。洞口高度不是2M尺寸，可现浇100㎜或50㎜厚过梁，变洞口高为1900、1950、2100㎜，或在洞口上砌150㎜高砌模，变净高为2050、2250㎜。分数模1/2块、3/4块和1/4块可由工厂提供。

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　　4.4   在网格墙内外转角、丁字墙连接处和一字墙两端设置组合柱。组合柱可避免墙体直角错缝咬砌，简化连接构造，调整墙体模数，实现砌模规格少，通用性最有效方法。组合柱不仅是构造需要，又是网格墙结构的重要受力部件，在加强部位可用做边缘构件。组合柱一般为200×200㎜，也可用200×300㎜柱调整网格模数；在房屋四大角和底层加强部位为L形，T形和十字形组合柱，在非直角外墙可用扇形柱调整角度；内墙组合柱宽200㎜，外墙组合柱宽220㎜。组合柱配筋：非抗震设计主筋不小于φ10，抗震设计主筋不小于φ10，底部加强部位主筋不小于φ12，箍筋均φ6～200；9度设防主筋不小于φ14，箍筋φ8～200。

　　网格墙建筑的楼梯间，应根据2M结构网格，计算梯板长度和休息板梁间距离，按2M网格布置休息板梁和对应的网格墙内承重柱。楼梯施工进度晚于楼层，应在网格墙内承重柱内预埋梁筋；网格墙沿半跑休息板应砌筑带有清扫口的砌模，网格墙现浇前在清扫口内预埋休息板连接钢筋。

　　电梯井壁厚度不小于160㎜，井筒四角宜设与砌模墙连接200×200㎜角柱，井筒内不见柱，外抹40㎜厚保温砂浆，提高井壁的保温和隔声。

　　4.5  网格墙不宜过长，过长时宜开洞分段，墙段的高宽比不宜小于2，洞内用加气混凝土块封堵，加气块应和砌模同时砌筑；较长网格墙中组合柱间距不宜大于6m。外墙网格墙的最小长度应不小于800mm，且不应少于4个竖肢，外墙尽端至洞口边长度不应小于1000㎜，且不应少于5个竖肢。内墙网格墙长度不大于800㎜时，应不按受力构件考虑，内墙网格墙不宜连续有两段长度不大于800㎜的网格墙；门、窗洞口用1/4砌模砌边时，其长度不计入网格墙结构计算长度。网格墙开洞，应避免3个洞口集中在同一个交叉墙，如平面功能需要，应在交叉点设置钢筋混凝土矩形柱或十字柱。

　　4.6   网格剪力墙结构和部分框支网格墙结构应在每一层楼板（盖）处设置封闭圈梁，各层圈梁宜在同一标高，不在同一标高时可在组合柱处搭接，内墙圈梁截面不宜小于200×200㎜，纵筋4φ2，箍筋φ6～200；外墙圈梁可与门、窗洞口过梁结合，梁宽220㎜，梁高300～400㎜。内墙网格墙门、窗洞口小于2m时，洞口两侧竖肢内的竖向钢筋网片主筋应当加强，非抗震设计不小于2φ8，抗震设计不小于2φ10，底部加强部位不小于2φ12；内墙洞口宽度不小于2m时，洞口两侧应设200×200㎜组合柱，非抗震设计主筋配4φ10，抗震设计不小于4φ12，箍筋均为φ6～200。网格墙洞口宽度小于2m时，可采用洞口上网格墙竖肢和横肢与圈梁结合，在洞口上第一层横肢内配置2φ12水平钢筋，竖肢内的钢筋网片应锚固在圈梁内；外墙网架墙门、窗洞口宜采用钢筋混凝土梁，可与圈梁结合。网格墙和组合柱采用自密实混凝土灌注，混凝土强度不宜低C25，也不宜高于C40，楼盖、圈梁及普通剪力墙的混凝土强度不宜低于C25。

　　4.7  网格墙是结构体系主要受力构件，墙肢的钢筋配置根据受力和构造确定。每个竖肢和横肢分别配一个连续钢筋网片，网片由两根主筋和横筋点焊而成。双钢筋网片比绑扎钢筋尺寸准确，刚度好受力合理，减少现场人工绑扎，是一种工业化方法。网格墙竖肢配筋，除门、窗洞口竖肢外，非抗震设计主筋为φ6～φ8；6、7、8度抗震设计主筋φ6～φ8，底部加强部位为φ10；9度设防主筋为φ8～φ10，底部加强部φ12。网格墙横肢配筋，非抗震设计主筋为φ6～φ8；6、7、8度抗震设计主筋φ6～φ8，底部加强部位为φ10；9度设防主筋为φ8～φ10，底部加强部φ12。钢筋网片横筋不宜小于φ6，竖向钢筋网片的横筋间距不大于300㎜，水平钢筋网片的横筋间距不大于400㎜；地面和楼面以上竖肢内钢筋网片搭接范围内，横筋数量不少于2根。竖向钢筋网片为一层一片，长度等于楼层高加搭接长度，每个竖向网片搭接位置都相同，齐头搭接长度为48d；水平钢筋网片配筋以长网片为主，尽量减少搭接，搭接长度为30d。

　　4.8  网格墙承重结构在风荷载和多遇地震作用下，按弹性方法计算位移和内力，通过对不同剪跨比的网格墙用有限元，按小开口整体墙计算顶点位移，结果表明，网格墙与2/3厚的实体墙的顶点位移接近，网格墙可以等效为2/3厚度的实体墙（组合柱截面不变）进行结构抗侧力分析。网格剪力墙截面的许可最大剪力、正截面承载力、斜截面承载力应符合《网格剪力墙建筑技术规程》和现行《混凝土结构设计规范》规定；连梁取圈梁和过梁的截面高度，其厚度可取网格墙的厚度，也可取实际尺寸，计算截面的最大剪力、正截面和斜截面的承载力应符合《混凝土结构设计规范》；网格墙在重力荷载代表值作用下，轴压比限制按《网格剪力墙建筑技术规程》。

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　　5、试点工程设计

　　试点工程为榆树庄仓储公司办公楼，建筑面积4158㎡，首层和顶层高度为3800㎜，二层和三层高度为3400㎜，局部设有山花屋顶，共计四层半，在顶层设有大空间的多功能厅。平面为对称的工字形，建筑造型采用西洋古典风格，正中为全高柱式空廊，两翼顶层设有悬挑柱廊，外形庄严美观。结构原设计为现浇钢筋混凝土框架。由北京腾远设计事务所（甲级）设计。

　　在北京节能墙革办公室协调下，仓储公司同意将办公楼做为试点。腾远结构总工王墨耕为知名的高层配筋砌块专家，对新型结构有研究，腾远设计所的设计同志参观清华大学土木系做的结构试验，认为网格墙结构使墙体刚度降低，在地震作用下主要是网格墙横肢破坏，具有较大的变形能力，同意将原框架结构改为保温砌模现浇网格剪力墙承重结构。在结构上采用大空间双向厚板，增加楼板刚度，有效传递水平地震作用。大空间多功能厅两侧墙需提高刚度，改为300㎜厚砌模现浇墙，模网墙构造厚度200㎜。在内外墙交接处，内外墙转角和梁下设组合柱，在长墙中间每3400㎜加一个组合柱。结构计算采用SATWE软件，参照结构试验，网格墙等效为2/3实墙厚，经反复计算比较，将人为地震作用调整为规范值代入，效果很理想，墙体抗震满足规范要求。腾远工程师紧密配合项目研究，并提出改进意见，在施工中减掉长墙中间组合柱，仅在原组合柱位置的竖肢配筋φ6改为φ10，减少组合柱模板，降低成本加快施工。设计人员参加项目研究，使科研更加贴近实际，为新体系的结构设计编制应用规程提供十分有益经验，加快科研转化，利于今后推广应用。

　　6、施工技术与措施

　　试点工程由北京轻体房屋建筑安装工程公司负责，并全力配合新体系的施工技术研究。保温砌模现浇网格墙承重体系是一种新型建造方法，施工技术无可借鉴，试点工程楼层高，外形复杂，又临近冬季，工期紧困难多。为此，由施工、设计和项目研究组成改关组，召开专项技术会议，听取各方面专家意见，制定相应的施工操作和技术措施。在施工过程中，根据实际问题，不断改进和完善施工工艺，加强相应技术措施，终于取得了主体结构顺利完工。

　　6.1  保温砌模砌筑墙体模板施工，是实现现浇网格墙首要条件。保温砌模为新产品，严格控制产品质量全面完成墙体模板施工，满足混凝土浇筑安全和建筑节能要求的物质保证。砌模用做现浇模板，必须有一定强度，承受浇筑混凝土时侧压力和瞬时冲击，防止崩模漏浆，准确的砌筑是确保网格墙的竖肢几何尺寸，上下层砌模竖孔贯通一致，满足结构受力需要。为了提高砌模墙的砌筑质量，一改传统施工方法，首创小灰缝胶浆砌筑工艺。胶浆是在水泥砂浆中掺加聚合物，提高粘接性能和早期强度，和一定抗渗和抗冻融功能。5㎜砌筑灰缝省料又减少墙体传热。实践证明，小灰缝胶浆砌筑工艺属传统施工方法，操作简单可行，质量可靠节约材料。严格按照砌模对位铺装水平钢筋网片和搭接长度，可以做到竖孔插入钢筋网片准确到位。随砌随铺钢筋网片，减少钢筋绑扎，减少专业工种。

　　6.2  砌模砌筑模板的空腔狭小，横竖孔成网格状，砌模表面摩擦阻力大于普通钢模，并配有钢筋，十分不利于混凝土的流动，难以控制浇筑质量。试点工程开工前，多次用掺有高效减水剂的流动混凝土进行试验，并用小直径插入或震捣棒辅震，其浇筑质量能够保证，也没有出现砌模崩裂漏浆。为了保证试点工程必须一次试验成功，改为免震自密实混凝土。自密实混凝土具有适当粘度、高流动、不离析，在重力作用下流满整个模板空间自行密实，适合砌筑模板现浇使用。由北京丰台榆树庄构件厂专家具体指导，经反复试配和浇筑试验，混凝土强度为C30，塌落度250以上，扩展度650。试点工程表明，浇筑的混凝土在墙模内流动性好，不离析、不泌水。砌模浇筑量少，不能使用商品混凝土；需要在现场配制。浇筑前，根据墙模尺寸改造了浇筑设备料口，浇筑时严格控制放料速度，采取分层浇筑，浇筑高度不超1400㎜，减少对墙模的冲击压力，避免了墙模走形、跑冒和漏浆，在墙模上预留检查孔，控制浇筑高度，在浇筑后作为混凝土工程验收直观检查之用。在施工中所采取的专项技术和施工措施，有效地保证了工程质量和施工进度。

　　6.3  砌模和网格墙复合浇筑，砌模与混凝土粘接牢固，相互咬接整体强度好，聚苯颗粒混凝土砌模强度优于一般粘贴的聚苯板面层，是可靠的装饰基层。聚苯颗粒混凝土基层上做饰面很难保水，易出现墙面微细裂缝，和门窗洞口四角斜裂缝。内墙抹灰宜采用8mm厚饰面石膏，在门窗洞口用聚合物砂浆粘贴玻纤网格布做护角，洞口四角斜贴网格布。外檐采用涂料饰面时，其基层一定要用玻纤网格布增强的抗裂砂浆抹面；砌模可直接粘贴面砖，需先刷一道界面剂，应在洞口四边用玻纤网格布增强聚合物砂浆做包边，用粘接剂贴面砖。建设主管部门已经制定了各种保温饰面的技术规程，实践证明，严格按照材料标准及做法去施工，是不会出现饰面空鼓和裂缝，工程质量一定有保证。

　　6.4  合理组织施工，周密按排工序，是砌模现浇网格墙承重体系的重要研究课题。网格墙建筑工程宜根据平面分成几个流水作业段，每个流水段按砌模砌筑、支楼层模板、铺设梁板钢筋，先浇注网格墙混凝土、后浇梁板的施工顺序。每个流水段按序作业，避免工序不衔接，克服窝工、等工。试点工程表明：保温砌模现浇网格墙体系的施工，采取大流水立体作业方法，是保证工程质量、加快工期、降低成本的最有效方法。

　　7、综合技术经济比较

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　　7.1  “保温砌模现浇网格剪力墙建筑”是一种新型建筑体系，集结构、保温、隔热、隔声和防火于一体，其综合性能优于混凝土小型空心砌块墙和普通混凝土承重墙建筑。砌模现浇网格剪力墙结构厚度小，并有21%的孔洞，内外墙（含组合柱和圈梁）平均厚度仅为120㎜，比同等功能的砌块墙、现浇承重墙厚度减小，结构自重降低较多。网格墙结构科学合理，充分发挥材料作用，双筋网片优于单排钢筋，结构用钢量有很大降低。保温砌模代替外墙保温，节省模板又减少支拆，冬季施工不需要保温措施。通过工程换算，砌模现浇网格剪力墙（含内墙和保温外墙）仅墙体部分的综合造价比九层配筋小型空心砌块剪力墙降低11%，比九层现浇混凝土剪力墙降低23%以上，折合每平方公尺建筑面积折算降低3.4%。保温砌模选用的轻骨料为回收废旧聚苯乙烯泡沫塑料制成，每平方公尺砌模现浇网格剪力墙建筑需要0.1m³，50万㎡建筑就需5万m³，能够大量消纳处理白色垃圾，变废为宝，减少污染。砌模制成掺加30%以上粉煤灰，利用工业废料免收产品所得税，降低了产品成本。

　　7.2   保温砌模现浇网格剪力墙建筑体系是总结国外的模板保温、免拆模板现浇承重墙和混凝土小型空心砌块承重墙两种体系的成功经验，取其科学合理核心，与我国现行建筑结构做法相结合，形成具有我国特色的创新体系，其综合性能优于国外同类体系，并有多点发明和创新。

　　采取砌模砌筑模板，现浇形成的网格剪力墙结构，比现浇实体墙在力学性能上有质的改变，形成的网格墙强竖肢弱横肢为高次超静定结构，延性好变形大。由组合柱和圈梁组成网格墙框架，整体性能强，并构成第二道抗震设防，提高了抗罕遇地震能力，在8⁰设防区能36m高12层。国外免拆模现浇多为实体墙，建造高度以多层和低层为主。

　　砌模由聚苯颗粒混凝土制成，体积密度350㎏/m³，燃烧性能属A级，在1000度高温中不燃烧，不蔓延，表面聚苯颗粒熔融后，形成水泥泡沫仍有隔火作用。国外免拆模做法主要采用聚苯板做模板，表面用玻纤水泥砂浆饰面，燃烧性能为B1级，远不如砌模耐火性能。

　　加拿大的纳士塔体系墙模由聚苯颗粒混凝土制成，基本构件为设有垂直和水平孔的条模，条模长等于楼高，用条板再拼装成墙板，吊装上墙后沿横竖孔配筋，墙板横竖孔组成的结构网格距为380㎜，承受垂直荷载的竖孔面积只有132㎡，内外墙肢连接弱，只能建造6层以下建筑。砌模现浇剪力墙结构网格为200㎜，网格墙竖肢为156㎡，内外墙连接设组合柱，小块砌模砌筑简单，随砌随配双筋，抗震性能好，能建12层楼，施工速度快，建筑成本低，都优于纳士塔体系。

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　　7.3  保温砌模现浇网格剪力墙建筑体系，建筑层数为12～15层，适合当前小高层住宅发展需要。小高层居住区比多层住宅区容积率高，在相同条件居住区可节约土地3～5㎡/人，并拥有更大的绿地率。高层住宅为解决通风、采光和多户共用垂直交通（如一梯八户），建筑平面和体型复杂，体型系数增大。研究资料表明，体型系数每增大0.01时，耗热量指标则增加2.5%，根据节能规程要求，体型系数大于0.3时，外墙的传热系数限制大大提高。网格剪力墙小高层住宅比多层砌体结构住宅节约土地，比混凝土结构高层住宅节能。计算分析说明，网格剪力墙结构比普通剪力墙结构，异型柱结构的墙体结构截面尺寸小，节约钢材50%以上，自重减轻25%；现浇网格剪力墙模板和保温一体化，减少保温施工工序，节约材料缩短工期；砌模现浇墙体保温保水，无需在浇筑后浇水养护；砌模砌筑模板施工属传统工艺，不需要大量施工设备，充分利用人力资源，适合在我国广大地区推广应用；砌模生产大量使用工业废料和白色聚苯垃圾，循环利用节约资源。保温砌模现浇网格剪力墙建筑，符合建筑节约型发展方向，在建造和使用过程中，做到节约土地、节约能源、节约用水和节约材料的四节要求。

　　结束语：

　　保温砌模用于现浇混凝土网格墙模板，是墙体保温、隔热、隔声和防火的主体材料，是形成现浇网格墙构造的关键技术。保温砌模现浇网格墙承重体系技术于2002年通过北京市技术鉴定，2004年公布北京市“网格剪力墙建筑技术规程”，由于当时试制的砌模成型机不成熟，机型小产量低和模具多等原因，困搅着该技术难以推广。保温模块外观为凹字形，通槽中间带有两个矩形通孔，是由聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥、粉煤灰和外加剂组成，加水拌合后的浆料松散，质轻柔软有粘度，压缩后有回弹，其性能不同于普通混凝土，机械成型难度很大。原试制的成型机为两块机，延用混凝土小砌块成型原理，由加压振动台座和机械脱模两部分组成。外模和吊梁芯模组成外模箱，底模为马鞍形，外模箱和底模组合后送入台座，在台座装料加压振实后移出，在线养护2小时，达到脱模强度在脱模机脱去外模箱，块坯需经二次养护，才能脱去底模进行码垛。在生产过程中需用大量外模箱，马鞍形底模脱模困难，尚需人工铺塑料薄膜作隔离层，整个模具问题已成为该设备的致命点，也是现浇网格墙建筑技术推广的关键所在。

　　北京市大兴宏光新型保温建筑材料厂在总经理付佩儒亲自致参加主持下，在有关专家指导下，在科技人员及全体员工奋力拼搏下，历经两年时间，研制成功一种具有自主知识产权的新型保温砌模成型机。该机是根据拌合浆料和块型特点研制的，是由一个加压振动中心台座，两个出坯脱模机和两个能翻转的移动模箱组成。移动模箱凹槽向下，在台座反向填料经加压振实后移台座，移动模箱带坯线上翻转使坯槽向上，移到脱模机脱模。脱模时上方加压，下有平板底模承托，保证块坯平稳脱离模箱。机上两个模箱横向翻转移动，依次在台座装料加压振动，两个脱模机双线出坯，坯块入窑养护后进行成品码堆。该机移动模箱仅有两个，易做到坚固耐用精度高；底模为平板式，价格低极易脱模。整机运转平稳，产品质量可靠，设备投资小产量大，是生产砌模的理想设备。该机为国内首创，在生产中会不断提高和完善，实现保温砌模的机械化和规模化生产，为保温现浇钢筋混凝土网格剪力墙承重体系的应用和扩大推广提供强有力的保证。

　 原作者： 北京市建筑设计标准化办公室 冯葆纯 
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