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          CL现浇复合混凝土剪力墙的耐久性解读

          日期: 2019-07-20 18:00:24
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          1 前言

          随着我国北方多个省份对“建筑保温与结构一体化技术”密集性出台推广政策,如何定义该类技术和如何实现一体化的目的,成为业内探讨的热题。虽然各地对“建筑保温与结构一体化”的定义表述不一,但是其核心技术特征还是比较明显的,那就是设计使用年限、耐火极限和主体结构相同。在出台的推广文件中,CL建筑体系是唯一一个被各省行业主管部门推荐并重点支持的技术,成为“建筑保温与结构一体化”的代表。本文将以CL建筑体系的核心构件——CL现浇复合混凝土剪力墙在明确保温做法的使用年限及环境类别、材料要求、构造措施、施工细节等方面均予以解读,从而使业界对一体化技术得到充分的认识。

          2  CL现浇复合混凝土剪力墙构造特征

          CL现浇复合混凝土剪力墙是在CL网架板两侧浇筑混凝土形成的复合墙体(图1),而CL网架板是一种包含保温板、多层钢筋焊网在内的,由斜插腹筋连接而成的钢筋焊接网架保温夹芯板。CL现浇复合混凝土剪力墙主要适用于建筑物的外墙、楼电梯间墙、分户墙等具有保温隔热、隔声要求部位的维护墙体,其和室内的普通剪力墙等结构构件共同形成剪力墙结构等结构形式。该复合剪力墙可以应用在抗震设防为8度及8度以下地区、建筑物高度不宜超过100m的建筑中(具体见各省相关现行技术规程)。

          2.1保温层的技术要求

          CL现浇复合混凝土剪力墙的保温层通常采用性价比较高的XPS板,在填充墙等部位也采用EPS板;厚度在70mm-200mm之间,以经过节能设计审查的最总计算结果为准。

          2.2 混凝土构造层的技术要求

                 构造层是现浇的自密实混凝土,强度等级不低于C25,厚度在底部加强部位为60mm,在一般部位为50mm。其内部配置有钢筋焊网。

           

          图1  CL现浇复合混凝土剪力墙构造示意图

           

          3  CL现浇复合混凝土剪力墙中保温系统的耐久性设计

          为使墙体保温系统能够在设计使用年限方面与建筑主体结构相匹配,实现节能与结构一体化,满足我国建筑行业的节能与可持续发展战略,应在明确其使用年限、环境类别的前提下,对复合剪力墙中保温层的保护层的满足自重及荷载能力、长期使用过程中由于环境作用引起材料性能劣化对结构安全性与适用性的影响、与主体结构连接措施等方面进行设计规定。

          3.1  明确保温系统整体的使用年限和环境类别

          若满足节能与结构一体化要求,保温做法的设计使用年限应该按照建筑物的合理使用年限确定,不应低于现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的规定,一般情况下为不低于50年。

          根据国家规范《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476-2008的规定,CL现浇复合混凝土剪力墙通常处于的环境类别、环境条件、作用等级、腐蚀机理、结构构件示例等可以参照表1。

          表1  不同环境类别对CL现浇复合混凝土剪力墙的作用等级

           


          作为依附于主体结构上的一个独立钢筋混凝土构件,保温层的保护层应满足自重、地震力、风荷载等荷载作用。CL现浇复合混凝土剪力墙采用混凝土保护层落地,和基础相连接的方式解决构件的自承重问题,并通过各楼层板的悬挑式连接进行竖向荷载的多重分配。在承受地震力方面,混凝土保护层采用0.28%的高于普通剪力墙构造配筋的高配筋率,即保证了“小震不破坏、中震可修复、大震不脱落”的抗震目标,又能在正常使用状态下为结构的竖向承载起到积极作用。而CL复合剪力墙中的斜插腹筋,即有长细比的要求又是三维立体空间桁架模式,可以抵抗垂直与墙面的风荷载的拉、压作用,并将其所承担的荷载部分传递到内部的主结构墙体。3.2 构造层的承载力设计要求

          3.3  构造层材料的耐久性要求

          CL现浇复合混凝土剪力墙中保温层的混凝土保护层,应按结构构件的标准,根据结构所处的环境类别、作用等级和设计使用年限,对其最低强度等级、最大水胶比和原材料组成进行耐久性设计。

          CL现浇复合混凝土剪力墙保温层的保护层用混凝土的粗骨料最大粒径一般控制在15㎜之内,比国家相关规范中对混凝土结构构件的标准严格5㎜以上。混凝土最低强度等级为C25,与主体结构要求一致;最大水胶比为0.45,严于普通混凝土的要求;钢筋的室外侧混凝土保护层最小厚度为35㎜,比结构要求增加至少15㎜;混凝土中氯离子的最大含量也从严按照0.15%进行控制。CL复合剪力墙保温层的保护层内构造钢筋也应采用镀锌钢筋。

          3.4  构造层的裂缝控制

          CL现浇复合混凝土剪力墙的裂缝控制等级为三级(允许出现裂缝),但最大裂缝宽度限值为0.2㎜,即按照严寒、寒冷地区露天结构构件的裂缝控制要求进行。为了减小构件的裂缝,CL现浇复合混凝土剪力墙外侧构造层内配置双向钢筋焊网,除配筋率不低于结构要求外,钢筋间距不不应大于100㎜。

          3.5  保温系统与结构连接措施的耐久性措施

          CL现浇复合混凝土剪力墙的保温系统与主体结构的连接主要通过三种途径实现。第一种途径是穿过保温板的斜插腹筋,该腹筋通过与保温板两侧的混凝土层中的钢筋焊网焊接来实现构件的连接,主要作用为传递垂直于墙体平面的外力。第二种途径是楼层板处悬挑构件与保护层的钢筋及混凝土连接,主要作用是将保护层与主体结构进行扶壁连接,增加其平面外稳定性。第三种途径是洞口周边及墙体端部的U型钢筋及其混凝土保护层。以上连接措施中,所有穿过保温板的钢筋均做二次防腐处理,尤其是斜插腹筋,除进行镀锌外还应对穿过保温板的部分进行镀塑处理,以弥补钢筋调直生产过程中对镀锌层的损伤,增加耐久性。

          4 施工过程中的耐久性保证措施

          4.1  确保钢筋保护层厚度的保证措施

          为保证保温板两侧钢筋焊网在混凝土浇筑过程中的保护层厚度,特别是与保温相邻的墙身受力钢筋的保护层厚度,CL现浇复合混凝土剪力墙中两侧与钢筋之间必须放置构造钢筋焊网并采用内置塑料垫块(图2)。内置塑料垫块是将加工成型的垫块在CL网架板生产过程中,放置在钢筋焊网与保温板之间。CL网架板安装完毕,再在该垫块外侧绑扎普通砂浆垫块。该种垫块牢固可靠、工厂化生产、质量及数量稳定,起到保证保护层尺寸的作用。由于在混凝土浇筑过程中,保温板受混凝土高差作用会出现偏移,因此,目前其它形式的如在单网的钢丝网架保温夹芯板两侧现浇混凝土的做法,难以保证钢筋的保护层厚度,对结构受力和耐久性均有较大隐患,是值得警惕的。

           

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