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新型轻质支撑剪力墙保温性能研究

范文

张婷

摘要：钢筋混凝土剪力墙结构被广泛用于高层和超高层建筑，具有较高的承载力及抗震性，为了减少施工现场的环境及噪声污染，近年来装配式剪力墙结构成为国内外学者的研究重点。但是现浇剪力墙存在施工工期长、环境及噪声污染等缺点;而且传统预制剪力墙自重较大，既增加了结构本身荷载，又给施工和吊装带来不便。因此，本文提出一种新型装配式轻质支撑剪力墙，即将实体RC剪力墙的墙体受力最小的部分用较小的截面斜撑代替，可以在一定程度上减轻构件自重，减小地震作用。为了满足建筑节能的目标，本文对新型轻质支撑剪力墙保温性能进行研究。

Abstract： The reinforced concrete shear wall structure is widely used in high-rise and super high-rise buildings. It has high bearing capacity and earthquake resistance. In order to reduce the environment and noise pollution at the construction site， the assembled shear wall structure has become a research focus of scholars at home and abroad. However， the cast-in-place shear wall has shortcomings such as long construction period， environment and noise pollution; and the traditional prefabricated shear wall has a large self-weight， which not only increases the load of the structure itself， but also brings inconvenience to construction and lifting. Therefore， this paper proposes a new type of assembled lightweight support shear wall， that is， the part with the least force of the wall of the solid RC shear wall is replaced by a smaller cross-section diagonal bracing， which can reduce the weight of the component to a certain extent and reduce earthquake effect. In order to meet the goal of building energy conservation， this paper studies the insulation performance of the new lightweight supporting shear wall.

关键词：新型;轻质支撑剪力墙;保温性能;研究

Key words： new type;lightweight supporting shear wall;thermal insulation performance;research

中图分类号：TU761.1+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2018）35-0156-02

0? 引言

我国的人均能源资源较少，国民经济的迅速发展使得我国的能源形式趋紧。建筑能耗在总能耗中占有很大的比例（27.6%）[1]，近年来，建筑业的蓬勃发展使得建筑能耗量不断增加，因此，建筑节能在我国已是迫在眉睫。建筑节能的基础是墙材革新[2]，为了满足建筑节能的目标，进行墙材革新是最为有效的措施。所以國内外都在墙材革新上进行了大量的研究和实践。

面对能源紧缺的问题，我国政府颁布了《中华人民共和国节约能源法》。各级政府也大力倡导建筑节能，相继出台了适用于当地的建筑节能设计标准，并保证该标准的贯彻和执行。

1? 轻质支撑剪力墙的一般构造

轻质支撑剪力墙是在由边缘构件、斜撑和墙身三部分连接成整体后预制而成，将墙体受力最小的部分用较小的截面斜撑代替，可以大幅度减轻构件自重。在剪力墙界面连接处，墙体做成“凸”字型企口，增强其抗剪能力。上下剪力墙预留竖向受力钢筋，采用机械连接或焊接连接的方法;剪力墙两侧采用U型环筋扣合锚接。

本课题组采用OpenSees对某县的一个工程实例中的一片实体剪力墙进行建模，通过数值模拟研究其受力性能。并以工程实例中的实体剪力墙为基础，采用OpenSees建立轻质支撑剪力墙有限元模型，对其进行数值模拟分析，得到其滞回曲线、骨架曲线及特征值，研究其是否满足抗震设计要求，并与实体剪力墙的抗震性能进行了对比分析，结果表明二者具有相当的抗震性能[3]。

所取的轻质支撑剪力墙墙体长3000mm，高4200mm，宽200mm，洞口取上部保留墙体的高度为a，下部保留墙体的高度为c，洞口宽度为e，支撑的倾角α≤70°，优化的支撑截面为200mm×300mm，如图1所示。可选用厚度为200mm的填充墙作为墙体材料，布置于墙体与支撑之间的洞口内。同时，为了减少施工现场保温层布置的工序，在预制墙体时直接在外墙表面布置防水保温层，从而解决了外墙保温施工麻烦等问题。

从国内外学者研究可知，加气混凝土砌块是强度高、保温隔热性好、质量轻、可加工性强的一种新型墙体材料，并作为墙体材料在多层、高层和加层建筑中被广泛应用。为了达到良好的隔热性及满足轻质的要求，所以，本文建议在轻质支撑剪力墙洞口中使用加气混凝土砌块做填充墙体。

2? 建筑节能设计计算

2.1 建筑热工设计的概念

①建筑体形系数（S）：建筑物与室外大气接触面积与其所包围的体积的比值。

②维护结构传热系数（K）：在维护结构两侧空气温差为1K的情况下，在单位时间内通过单位面积维护结构的传热量，单位：W/（m2·K）。

③热惰性指标（D）：表征维护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标，单一维护结构，D=RS;多层材料维护结构，D=∑RS。式中R为维护结构材料层的传热阻，S为相应材料层的畜热系数。D值越大，温度波在其中衰减越快，维护结构的热稳定性越好。

④热桥（冷桥）：维护结构中包含金属、钢筋混凝土或混凝土梁、柱、肋等部位，在室内外温差作用下，形成热流密集、内表面温度较低（高）的部位。这些部位形成传热的桥梁，故名热桥（冷桥）。

2.2 轻质支撑剪力墙轻质墙体部位的传热系数计算（不考虑窗户及热桥）

多层平壁的传热系数：

式中Mi——内表面热绝缘系数，取0.11（m2·K/W）;

Me——外表面热绝缘系数，取0.04（m2·K/W）;

δk—第k层材料的厚度（m）;

λk—第k层材料的导热率W/（m·K）。

加气混凝土砌块的导热系数为λ=0.20W/（m·K），则200mm厚的加气混凝土砌块的传热系数

2.3 轻质支撑剪力墙墙体传热性能分析

2.3.1 外墙平均传热系数的计算公式

外墙受周边热桥的影响，其平均传热系数应按下式计算：

式中Km—外墙平均传热系数[W/（m2·K）];

Kp—外墙主体部位传热系数[W/（m2·K）];

KB1、KB2、KB3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/（m2·K）]

如图2所示：Fp—外墙主体部位的面积（m2）;FB1、FB2、FB3—外墙周边热桥部位面积（m2）。

2.3.2 轻质支撑剪力墙与实体剪力墙墙体传热比较

本课题组选取的轻质支撑剪力墙如图3所示。

填充墙部位的传热系数已计算出：Kp=0.87W/（m2·K），

计算结果表明：该轻质支撑剪力墙墙体的平均传热系数为Km=3.24W/（m2·K），此轻质支撑剪力墙墙体的平均传热系数不满足规范，因此，本文建议，要想达到保温效果，需要在轻质支撑剪力墙的外墙表面贴上保温墙板。

如果在墙体外表面贴上厚度为50mm厚的聚苯板，该轻质支撑剪力墙墙体的平均傳热系数为Km=0.625W/（m2·K）。

为了达到墙体的平均传热系数为Km=0.625W/（m2·K），实体剪力墙外表面需要贴上厚度60mm的聚苯板。

3? 结论

①填充墙可选用加气混凝土砌块，满足隔热性能好、强度高、抗震、隔音、节省能源、轻质、环保的要求。

②通过对轻质支撑剪力墙墙体的节能分析，需要在墙体表面贴上保温板，与实体剪力墙相比，达到同样的隔热性，轻质支撑剪力墙贴的保温板比实体剪力墙要薄，说明轻质支撑剪力墙的隔热性能比实体剪力墙墙体的隔热性能好。

参考文献：

[1]涂逢祥.建筑节能形式与政策建议[J].建筑节能，2006，45：33-34.

[2]顾真安.墙材革新：建筑节能之基础[J].高层论坛，2006（01）：16-18.

[3]杨靖.新型装配式轻质人字支撑抗震墙抗震性能分析[D].河南：郑州大学，2016.

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