绿色建筑结构的应用分析

2014-06-06王堂锐

山西建筑 2014年16期

李淼王堂锐

(1.广西柳州建筑设计科学研究院，广西柳州 545001;2.广西科技大学鹿山学院，广西柳州 545001)

0 引言

近年来，全社会的绿色环保意识在不断增强，营造绿色建筑、健康住宅正成为越来越多的开发商、建筑师追求的目标。

绿色建筑的绿色应该体现在各个方面，绿色建筑的结构在全生命周期中，也应做到耗材最少、耗能最少、废弃物排放量最少，以做到对环境的冲击最少，同时还能更好的支持建筑的各种功能要求，给人们创造一个良好的环境，因此绿色建筑的结构选型在整个建筑物的生命周期中显得日益重要。

1 结构选型的传统原则

1)混合结构体系。

混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是用木材建造，柱是用钢筋混凝土建造。由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。混合结构，又可以说是砖混结构。虽然也用钢筋浇柱/梁，但墙体具有承重功能，不能乱拆的特点:质量较框架略差，质量较好，寿命较长。造价略低，适合6层以下，横向刚度大，整体性好，但平面灵活性差。

2)框架结构体系。

框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架，同时承受竖向荷载及水平荷载的结构型式。这种结构具有平面布置灵活，较大程度地满足建筑使用要求的优点。由于这种结构的侧移刚度比较小，在水平作用下抵抗变形的能力较差，存在较大水平作用时，结构就会产生较大的水平位移。为了同时满足承载能力和侧移刚度的要求，就需要设置大截面的柱子，增加建筑的成本，同时也会减少建筑的使用面积。

3)剪力墙结构体系。

剪力墙结构是利用建筑物的纵、横墙体承受竖向荷载及水平荷载的结构。纵、横墙体也可兼作围护墙或分隔房间墙。钢筋混凝土墙板能承受竖向力和水平力，它具有侧向刚度大、整体性好、房间内不外露梁、柱棱角的优点。但是，剪力墙结构具有以下缺点:

a.由于混凝土墙体较多，增加了建筑的自重，成本较高;

b.剪力墙结构中墙体多为构造配筋，配筋率较低，导致结构延性较差;

c.剪力墙结构抗侧刚度大，地震时结构反应剧烈;

d.剪力墙结构中各墙肢轴压比较低，使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥。

2 新型结构体系

2.1 复合混凝土抗震墙结构体系

2.1.1 体系概述

复合混凝土抗震墙结构体系是由复合混凝土抗震墙结构体系结构墙体、装配整体式或现浇楼盖及后浇边缘构件连接而成的装配整体或整体现浇空间结构，是一种混凝土复合轻质抗震墙结构体系，墙体是一种混凝土复合夹芯保温墙体。其核心构件复合混凝土抗震墙结构体系是由复合混凝土抗震墙结构体系网架板(一种钢筋焊接网架保温夹芯板)两侧浇筑混凝土后形成的一种兼承重、保温、隔声于一体的墙体。

2.1.2 建筑结构

1)建筑设计应符合建筑抗震概念设计的要求:建筑的平立面设计宜采用规则的建筑设计方案，平立面外形宜简单、规则、对称，尽量采用地震时扭转小的平面形状，应尽量避免采用严重不规则的设计方案。

2)复合墙板的作用相当于剪力墙，一般用于多层、小高层建筑中，一般在建筑物与室外环境接触的部位布置复合墙，如建筑物外墙和楼梯间，根据建筑功能和结构承载力的要求，可以采用框架柱、剪力墙或异型柱与复合墙分别组合成框架—剪力墙、剪力墙结构体系。

3)该结构体系可用于28 m以下、8度和8度以下抗震设防地区的住宅和有较多纵横墙的公共建筑。

2.2 保温砌模现浇钢筋混凝土网格抗震墙承重体系

2.2.1 体系概述

保温砌模现浇钢筋混凝土网格抗震墙承重体系是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作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、中高层住宅及其他民用建筑使用，并可满足不同气候区的保温、隔热需要。

2.2.2 建筑结构

1)网格墙应在结构的两个主轴方向双向布置，两个方向的网格墙的布置宜均匀对称，优先采用横墙承重或者纵横墙共同承重的受力体系，纵横墙宜相连，应通过组合柱进行连接。网格墙可以贯通房屋全高，也可以下部为普通实心混凝土剪力墙，上部为网格墙。

2)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6 600 mm，层高不宜超过3 400 mm。网格墙间距:非抗震设计6度及7度设防时不宜大于18 m，8度设防时不宜大于15 m。网格墙开设门窗洞口时，上下层洞口宜对齐。由于网格剪力墙的防水性较差，因此网格剪力墙应用于室外地面以上，不宜用在地下室外墙。

3)网格墙建筑适用于非抗震设计和抗震设防烈度为6度～9度地区的房屋建筑。网格墙的抗震设防类别为丙类，其最大适用高度和层数远远超过国内外同类建筑体系(见表1)。

表1 网格墙建筑适用的最大高度和层数限值

2.3 建筑模网混凝土抗震墙结构体系

2.3.1 体系概述

建筑模网混凝土抗震墙结构体系是利用镀锌薄钢板，经开缝并且拉制形成的蛇皮形钢板网作为面板，加竖向槽型加劲肋龙骨，以及横向连接钢筋作为永久性模板，经过配筋浇筑混凝土后形成混凝土抗震墙结构，并且在建筑模网一侧放置轻质保温材料，即可以形成具有外保温的隔热性能良好的节能型建筑模网混凝土墙体。

2.3.2 建筑结构

1)模网体系应竖向布置，不适宜在层间设置水平拼缝。当必须要设置水平拼缝时，需要做加强处理。模网混凝土建筑的开间、进深尺寸宜符合标准模网宽度任意组合的倍数加上外墙的厚度。

2)模网混凝土抗震墙墙肢长度宜等于标准规格模网或组合后的宽度，墙肢可由一片或数片模网组成，门、窗宽度也宜为标准模网宽度或为其倍数，设计人员可自行确定门、窗高度。

3)模网混凝土建筑的层高不宜超过4.2 m。该结构体系多用于多层混凝土抗震墙结构，适用于非抗震地区和抗震设防烈度为6度～8度地区的建筑。不同设防烈度地区，适用高度应符合相关规定(见表2)。

表2 模网混凝土结构的最大适用高度 m

2.4 密肋复合墙结构体系

2.4.1 体系概述

密肋复合墙结构体系主要由预制密肋复合墙板与隐形外框及楼盖现浇而成，由密肋复合墙板与隐形外框组成的墙肢或墙段就是密肋复合墙体。结构主要靠复合墙板、隐形框架受力，在地震作用下可以形成多道抗震防线。

密肋复合墙是以截面及配筋较小的钢筋混凝土为框格，内嵌以粉煤灰等工业废料为主要原料的加气硅酸盐砌块(其他轻质砌块)预制或现浇而成，整个墙板形成整体，然后与隐形框架现浇，形成整体结构共同受力。在结构体系中，密肋墙板不仅可以作为承力构件而且还起到维护、分隔空间以及保温作用，因此，密肋复合墙结构可以有效地减小框架截面尺寸和配筋量，降低结构经济指标。

2.4.2 建筑结构

多层密肋复合墙结构体系，主要适用于不超过8层的住宅及办公用房;框支密肋复合墙结构体系主要适用于12层以下，底部大开间的办公及住宅建筑;中高层密肋复合墙结构体系，主要适用于15层以下住宅、办公等建筑。