泡沫混凝土砌块墙体在框架结构设计中的应用

李长春

李长春

阜新市墙材改革与建筑节能管理办公室辽宁阜新123000

【提要】采用泡沫混凝土砌块墙体，降低结构自重，从而降低结构受到的地震作用，达到降低结构用钢量，降低工程造价，墙体的特性优势明显，节省项目投资的目的。

【关键词】泡沫混凝土砌块墙体地震作用工程造价结构设计

一、泡沫混凝土砌块墙体构造

泡沫混凝土砌块墙体:1.泡沫混凝土内隔墙系统：由在工厂内经过预混、搅拌、浇筑、切割等工艺制成的轻薄内隔墙芯材，在施工现场进行薄抹灰砌筑，最终形成具有轻质、保温、隔声、增加建筑使用面积的内隔墙。2.泡沫混凝土自保温砌块：由在工厂内经过预混、搅拌、浇筑、切割等工艺制成的泡沫混凝土自保温砌块，在施工现场进行薄灰砌筑，最终形成集建筑保温功能与墙体维护功能于一体，墙体无需采取保温措施就可以满足现代建筑节能标准要求，实现保温与墙体同寿命的建筑节能墙材。形成全新的泡沫混凝土砌块墙体建筑构造体系。适用于居住建筑、公共建筑和工业建筑工程的非承重外维护墙、内隔墙，其基本构造见图（1）。

设计方案选用详见：DB21泡沫混凝土隔墙系统技术规程

DB21泡沫混凝土自保温砌块墙体工程技术规程

12CJ34陶粒泡沫混凝土砌块墙体建筑构造

二、泡沫混凝土砌块墙体主要技术指标

泡沫混凝土砌块墙体主要技术指标见表（1）。

泡沫混凝土内隔墙系统

泡沫混凝土自保温砌块

三、泡沫混凝土砌块墙体主要特点

1、重量轻：其绝干容量仅为300-600Kg/m*3，是普通空心砌块的1/4～1/2。由于其容重比水小，可浮在水面上，在建筑中使用该产品，可以减轻建筑物的自重，大幅度降低建筑物的综合造价。

2、保温、隔热：由于其在制造过程中，内部形成了微小的气孔，这些气孔在材料中形成空气层，大大提高了保温隔热效果，使泡沫混凝土的导热系数为0.08-0.11W/MK。保温效果是粘土砖的3-7倍，普通混凝土的10倍。

3、吸声、隔音：泡沫混凝土砌块的多孔结构使其个备了良好的吸声、隔音性能，可以为您创造出高气密性的室内空间，提供给您宁静舒适的生活环境。

4、收缩值小：采用轻质无机骨料为填料，减少水泥用量减少泡沫混凝土收缩，其收缩值小于等于0.9mm/m，收缩值偏小的优良材料确保您的墙体不会开裂。

5、不渗透性：本产品的气孔结构，使其毛细管作用差，吸水导湿缓慢，同体积吸水至饱和所需时间是粘土砖的5倍。（粘土砖体积吸水率8-10%，本产品要求小于10%）

6、环保：制造、运输、使用过程无污染，保护耕地，节能降耗，属绿色环保建材。

7、抗震：同样的建筑结构使用轻质砖比粘土砖提高个抗震级别。

8、耐久：泡沫混凝土砌块长期强度稳定，在对试件大气暴露一年后测试，强度提高了25%，十年后仍保持稳定。

9、可加工性：本产品重量轻，规格大小多样，便于钉、钻、砍、锯、刨镂敷设管线，而且在墙面上使用膨胀管，可以直接固定吊橱、空调、油烟机等，给您的水电安装，家庭装饰带来方便。

10、耐火：耐火度为700度，为一级耐火材料，100mm厚的砌块耐火性能达225分钟，200mm厚的砌块耐火性能达480分钟。

四、工程实例应用比较

某石油机械有限责任公司综合楼,其建筑图见图（2）。<详见附CAD图>

该工程位于为钢筋混凝土框架结构，地上6层，局部7层，结构总高度24.50米，总建筑面积约为6710.85平方米，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.10g。该工程于2011年6月开工建设，2012年10月主体竣工。

本工程结构设计基本参数见表（2）；

结构布置图见图(3)。<详见附CAD图>

五、采用泡沫混凝土砌块墙体与采用普通空心砌块墙体的比较

由于泡沫混凝土砌块墙体密度很小，用于高层建筑将有效减小结构重量，从而降低结构受到的地震作用。对于地震烈度区的筑来说，使用轻质墙材更能显示出其减轻地震作用的良好效果。下面将以某石油机械有限责任公司综合楼这一钢筋混凝土框架结构为例，对采用泡沫混凝土砌块墙体与采用普通空心砌块墙体两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

表（4）列出了建筑中采用泡沫混凝土砌块墙体与采用普通空心砌块墙体两种情况下的结构动力特性比较，从表中可以看出，当采用泡沫混凝土砌块墙体时，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，采用泡沫混凝土砌块墙体时结构的总质量为5533.680吨，采用普通空心砌块墙体时结构的总质量为6873.250吨，两者比较后发现采用泡沫混凝土砌块墙体结构质量减少约19.5％。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

表（5）显示出，建筑中采用轻质墙墙体与采用普通空心砌块墙体两者比较，普通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％。就直观的说明了采用该墙体的减震效果。

从表（6）中能够看出，建筑中采用泡沫混凝土砌块墙体时，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，这也反映出采用泡沫混凝土砌块墙体的优越性。

（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。通过建筑中采用泡沫混凝土砌块墙体与采用普通空心砌块墙体表（7）两者的比较，发现采用泡沫混凝土砌块墙体后，结构配筋用钢量分别减少8％左右，所以降低了结构造价。

通过建筑中采用泡沫混凝土砌块墙体与采用普通空心砌块墙体两者的比较，发现采用泡沫混凝土砌块墙体后，主体建筑下桩数可减少12.0％,从而降低了基础造价。

（6）保温性能的比较

泡沫混凝土砌块墙体为复合材料，内外传导的热桥主要是空气和草木纤维体，导热系数小；与采用普通空心砌块墙体相比较，有更好的节能效果。保温性能的比较见表（9）。

（7）燃烧性能的比较

通过建筑中采用泡沫混凝土砌块墙体与采用普通空心砌块墙体两者均为无机不燃材料，燃烧性能等级相同。燃烧性能的比较见表（10）。

（8）施工进度的比较

泡沫混凝土砌块墙体其施工速度分别是普通空心砌块墙体墙体的12倍。大大地提高施工效率，缩短了工期。施工进度的比较见表（11）。

（10）泡沫混凝土砌块墙体的应用前景

泡沫混凝土砌块墙体已在（上海及江苏）等地进行推广并得到应用；如办公大楼、改造工程及住宅等均取得了很好的效果。相关资料表明，采用泡沫混凝土砌块墙体与使用普通空心砌块墙体相比，质量更轻，结构质量减少约19.5％；其施工速度分别是普通空心砌块墙体墙体的12倍。大大地提高施工效率，缩短了工期。降低工程总造价。本案例中使用泡沫混凝土砌块墙体与传统墙体材料相比较，其工程总造价节约了10%。所以，该泡沫混凝土砌块墙体是一种安全可靠、节能、环保经济的新型内隔墙墙体。可广泛应用于居住建筑、公共建筑和工业建筑工程的非承重外维护墙、内隔墙

结论

通过对泡沫混凝土砌块墙体的介绍、某石油机械有限责任公司综合楼框架结构计算成果分析，以及在设计中采用泡沫混凝土砌块墙体与采用普通空心砌块墙体两者的比较，能够得到以下结论：

采用泡沫混凝土砌块墙体后，结构的自振周期有所降低，对采用普通空心砌块墙体来说结构的总重量减少约19.5％，结构的X向和Y向基底剪力分别减少约14.9％和15.2％。使结构的最大层间位移角有所降低，结构配筋用钢量分别减少8%。设计应用于建筑，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。