一種新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系簡介#

1、中國科技論文在線一種新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系簡介基金項(xiàng)目：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技項(xiàng)目（2013-K2-35） 袁泉1，呂東鑫1，楊逸1，聶嶼1，霍學(xué)朝2作者簡介：袁泉（1974年-），男，副教授，主要研究方向：新型建筑結(jié)構(gòu)體系研究. E-mail: qyuan1.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.5School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044;School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University,

2、Beijing 100044;School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044;School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044;Beijing Kuifang Shiye New Architectural Material Technology Co.,Ltd. Beijing 100024北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044;北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044;北京交通大學(xué)

3、土木建筑工程學(xué)院，北京 100044;北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044;北京魁方時(shí)業(yè)新型建筑材料技術(shù)有限公司，北京 100024100044;1000441520143371315652992310;13801187074010-51684954;北京交通大學(xué)土建學(xué)院建工系216室 100044;北京交通大學(xué)土建學(xué)院建工系215室 100044;qyuan;14121057;14121129;14121067;kf9111袁泉（1974年-），男，副教授，主要研究方向：新型建筑結(jié)構(gòu)體系研究;呂東鑫（1991年-），男，研究生，

4、主要研究方向：新型結(jié)構(gòu)體系;袁泉;呂東鑫;楊逸;聶嶼;霍學(xué)朝Yuan Quan;Lv Dongxin;Yang Yi;Nie Yu;Huo Xuechao袁泉住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技項(xiàng)目（2013-K2-35）1.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51*|*期刊*|* 葉明.工業(yè)化建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)深度解讀J.工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2016（2）：49-51.<CR>2*|*期刊*|*舒贛平，孟憲德，王培.輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系及其應(yīng)用J.工業(yè)建筑，2001，31(8)：1-4.<CR>3*|*期刊*|*Veljkovic，M；Joha

5、nsson，B. Light steel framing for residential buildingsJ. THIN-WALLED STRUCTURES. 2006.44(12)：1272-1279.<CR>4*|*學(xué)位論文*|*夏冰青.輕鋼龍骨復(fù)合承載體系結(jié)構(gòu)性能研究D.南京：南京工業(yè)大學(xué)，2003.<CR>5*|*期刊*|*郁琦桐，潘鵬，蘇宇坤等.輕鋼龍骨玻化微珠保溫砂漿墻體抗震性能試驗(yàn)研究J.工程力學(xué)，2015，32（3）：151-157.<CR>6*|*學(xué)位論文*|*黃智光.低層冷彎薄壁型鋼房屋抗震性能研究D.西安：西安建筑科技大學(xué)， 2011

6、.<CR>7*|*專利*|*霍學(xué)朝.一種抗震房的輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系P.中國（ZL 201420106167.1），2014，9，10.<CR>8*|*專利*|*霍學(xué)朝.一種建筑墻面板安裝用可調(diào)式定位部件P.中國（ZL 201010291460.6)，2011，12，7.<CR>9*|*專利*|*霍學(xué)朝.一種輕鋼龍骨的樓板結(jié)構(gòu)體系及樓板P.中國（ZL 201420106131.3），2014，9，10.<CR>10*|*專利*|*霍學(xué)朝. 一種輕鋼結(jié)構(gòu)抗震房P.中國（ZL 201420102083.0），2014，9，10.<CR>11*

7、|*期刊*|*代學(xué)靈，趙華瑋，李珠等. ?；⒅樵谧员貕w中的應(yīng)用研究J.工程力學(xué)，2010，27(增刊)：172176，183.*|1|袁泉|Yuan Quan|北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044|School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044|袁泉（1974年-），男，副教授，主要研究方向：新型建筑結(jié)構(gòu)體系研究|北京交通大學(xué)土建學(xué)院建工系216室 100044|100044|qyuan13651338079<CR>|2|呂東鑫|Lv Do

8、ngxin|北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044|School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044|呂東鑫（1991年-），男，研究生，主要研究方向：新型結(jié)構(gòu)體系|北京交通大學(xué)土建學(xué)院建工系215室 100044|100044|14121057lt;CR>|3|楊逸|Yang Yi|北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044|School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beiji

9、ng 100044|14121129lt;CR>|4|聶嶼|Nie Yu|北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044|School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044|14121067lt;CR>|5|霍學(xué)朝|Huo Xuechao|北京魁方時(shí)業(yè)新型建筑材料技術(shù)有限公司，北京 100024|Beijing Kuifang Shiye New Architectural Material Technology Co.,Ltd. Be

10、ijing 100024|kf9111種新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系簡介|A brief introduction of a new energy saving light-gauge steel composite plate structure system|住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技項(xiàng)目（2013-K2-35）- 9 -（1. 北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044；2. 北京魁方時(shí)業(yè)新型建筑材料技術(shù)有限公司，北京 100024）摘要：隨著生活水平的提高和節(jié)能環(huán)保意識的增強(qiáng)，人們對住房的舒適性、綠色節(jié)能水平要求越來越高。轉(zhuǎn)變住宅生產(chǎn)方式，全面提升住宅的綜合品質(zhì)

11、和性能，實(shí)現(xiàn)我國住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化成了建筑行業(yè)面臨的頭等大事。本文引進(jìn)一種新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系，介紹了該體系的組成、基本構(gòu)件形式、墻板做法、樓地面和樓蓋構(gòu)造，以及該體系的技術(shù)、性能、環(huán)保、施工、設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)勢，并以中石油農(nóng)場辦公樓為例具體說明了此種體系房屋的建造過程。該結(jié)構(gòu)體系工廠化程度高，不僅具有輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，還很好地解決了結(jié)構(gòu)與保溫一體化、墻體敲擊空鼓等問題，具有良好的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：工程結(jié)構(gòu)；住宅產(chǎn)業(yè)化；輕鋼復(fù)合板；結(jié)構(gòu)保溫一體化中圖分類號：TU392.5A brief introduction of a new energy saving light-gauge steel c

12、omposite plate structure systemYuan Quan1, Lv Dongxin1, Yang Yi1, Nie Yu1, Huo Xuechao2(1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044;2. Beijing Kuifang Shiye New Architectural Material Technology Co.,Ltd. Beijing 100024)Abstract: With the improvement of living standard

13、s and awareness of energy conservation and environmental protection, people's requirements on the comfort of the housing and the level of health and energy-saving become higher and higher. It's more and more important to transform the house produce mode, improve the quality and performance o

14、f residence comprehensively and realize the modernization of housing industry for construction industry. A new energy saving light-gauge steel composite plate structure system was introduced, the composition, basic components' forms, the construction method of walls and floors and the advantages

15、 on technology, performance, environmental protection, construction, design etc. of this structural system were presented. To explain the construction process of the new structural system clearly, the office building of Zhongshiyou farm was taken as an example. This new structural system has high de

16、gree of industrialization, it not only owns the advantages of light-gauge steel structure, but also solves the problems of integration of structure and thermal insulation. Whats more, it makes walls not empty when knocking up. Therefore, the system has a very good promotional value.Key words: engine

17、ering structure; modernization of housing industry; light-gauge steel composite plate; integration of structure and thermal insulation0 引言近年來，國務(wù)院、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部為推動建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提出了一系列明確要求，全國30多個(gè)省、自治區(qū)、市紛紛出臺了指導(dǎo)意見和鼓勵(lì)措施，政策紅利不斷發(fā)放1，各方參與的積極性空前高漲。輕鋼住宅是指以輕鋼構(gòu)件作為主要承重和抗側(cè)力骨架，以輕質(zhì)材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系2。它的靈感來自于木結(jié)構(gòu)，由美國首先使用3。目前，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑在歐美

18、、日本、澳大利亞、新西蘭等國家得到大量應(yīng)用，已成為其主要的建筑結(jié)構(gòu)形式4。國外在輕鋼住宅的制作上實(shí)現(xiàn)了高度的預(yù)制構(gòu)件化及拼裝化，但國內(nèi)輕鋼住宅的發(fā)展還在起步階段，具有極大的發(fā)展空間5。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、空間布置靈活、抗震性能好、可工業(yè)化生產(chǎn)、建設(shè)周期短、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)6。充分發(fā)展和推廣輕鋼結(jié)構(gòu)住宅，不僅是化解我國鋼鐵產(chǎn)能過剩的有效方法，也是實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的重要途徑。然而，當(dāng)前我國的輕鋼結(jié)構(gòu)存在敲擊空鼓、防火防腐能力差、造價(jià)高、產(chǎn)品功能單一等問題。本文介紹一種新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系，該體系由北京魁方時(shí)業(yè)新型建筑材料技術(shù)有限公司研發(fā)，是按照一定的模數(shù)間距布置輕鋼龍骨，龍骨之間布置各

19、種支撐體系，龍骨骨架兩側(cè)覆蓋內(nèi)外墻板，墻體內(nèi)灌注無機(jī)輕質(zhì)保溫漿體的新型低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系不僅具有輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，還很好地解決了結(jié)構(gòu)與保溫一體化、墻體敲擊空鼓等問題，具有顯著的優(yōu)勢。1 新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系1.1 結(jié)構(gòu)體系的組成新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系采用輕鋼構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)骨架，在梁柱及主次梁等節(jié)點(diǎn)部位設(shè)計(jì)插接節(jié)點(diǎn)7。輕鋼梁柱及龍骨安裝完成后，采用北京魁方時(shí)業(yè)新型建筑材料技術(shù)有限公司專利技術(shù)8安裝內(nèi)外裝飾板材。內(nèi)外裝飾板材安裝完成后與輕鋼骨架形成一面空腔墻體，采用?；⒅椤l(fā)泡水泥、發(fā)泡石膏等無機(jī)輕質(zhì)保溫材料進(jìn)行整體澆筑，完成整套體系的主體施工。1.2 新型龍骨體系豎向龍骨

20、由4個(gè)獨(dú)立的L型龍骨組成格構(gòu)式柱，如圖1所示，該格構(gòu)柱中間留有較大空間，便于穿斜撐。開口薄壁梁的靠下部位具有突出的“沿”， 如圖2所示，在梁“沿”上面鋪置板材作為模板，然后進(jìn)行漿體的澆筑，簡化了施工工序。梁的兩側(cè)壁鋼板每隔一段距離預(yù)留橢圓形孔，便于保溫漿體的流動，有利于漿體均勻密實(shí)。圖1 柱構(gòu)造圖Fig. 1 The constructional detail of column圖2梁構(gòu)造圖Fig. 2 The constructional detail of beam1.3 新型連接件除主體結(jié)構(gòu)柱與梁的連接件（如圖3所示）為工廠預(yù)制焊接外，其他次梁及輔助均為螺栓鉚接。主梁構(gòu)件出廠時(shí)，會在與次

21、梁交界處設(shè)置內(nèi)牙套管，如圖4所示，便于次梁與主梁的連接。圖3 C型連接件Fig. 3 C-shaped connecting piece圖4 內(nèi)牙套管Fig. 4 Casing pipe inside the secondary beam1.4 墻板做法（1）外墻做法骨架采用輕鋼結(jié)構(gòu)型材，利用桁架剪力撐輕鋼結(jié)構(gòu)螺絲鉚接，在墻龍骨組合連接方管處預(yù)留拉錨母，便于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安裝。具有斷橋構(gòu)造及裝飾功能的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)安裝完成后，內(nèi)側(cè)固定纖維水泥板，空腔墻內(nèi)澆筑?；⒅椤l(fā)泡水泥、發(fā)泡石膏等無機(jī)輕質(zhì)保溫材料，如圖5所示。根據(jù)地區(qū)要求確定墻體厚度，以滿足各地區(qū)的節(jié)能要求。（2）外圍護(hù)結(jié)構(gòu) 外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)

22、為魁方掛裝板系統(tǒng)，該掛裝板具有裝飾性好，可選種類豐富、密封性能高等優(yōu)點(diǎn)，既可以將其作為維護(hù)結(jié)構(gòu)也可以作為模板，能夠滿足外墻灌注施工要求。（3）內(nèi)墻做法內(nèi)墻一般為100mm厚，采用輕鋼構(gòu)件作為骨架，骨架雙面封防水石膏板或纖維水泥板，中間可澆筑玻化微珠、發(fā)泡水泥、發(fā)泡石膏等無機(jī)輕質(zhì)保溫材料。圖5 外墻構(gòu)造圖Fig. 5 The constructional detail of exterior wall圖6 樓板構(gòu)造圖Fig. 6 The constructional detail of floor1.5 樓地面及樓蓋做法樓面及樓蓋構(gòu)造形式如圖6所示，在按一定模數(shù)間距布置的異形樓面梁“沿”上鋪設(shè)纖

23、維水泥板或硅酸鈣板，其上澆筑?；⒅?、發(fā)泡水泥、發(fā)泡石膏等無機(jī)輕質(zhì)保溫漿體，然后澆筑砂漿、鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)片、涂抹抗裂砂漿，形成整體實(shí)心樓板，該樓蓋不需要支模板，施工方便快捷9。2 新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢2.1 技術(shù)優(yōu)勢（1）整體灌漿技術(shù)這種一次灌注成型技術(shù)，無需二次裝修，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)、保溫一體化，徹底解決了墻體敲擊空鼓問題。灌漿墻體將輕鋼骨架完全包裹，大大提高了結(jié)構(gòu)主體輕鋼龍骨的抗火性能與防腐性能，消除了輕鋼結(jié)構(gòu)房屋耐久性差、防火性差的缺點(diǎn)。與之配套的灌漿墻專用機(jī)械，簡化了施工工序，使之成為一項(xiàng)成套技術(shù)。（2）格構(gòu)式柱龍骨體系格構(gòu)式柱龍骨體系有較大的剛度和良好的穩(wěn)定性，中間留空便于穿斜撐，

24、使得輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)住宅施工方便性和建筑適用性大大增強(qiáng)，可以建造適合我國不同地域特點(diǎn)的建筑。（3）工廠化焊接、現(xiàn)場栓接或釘接的連接件技術(shù)主體結(jié)構(gòu)柱與梁的連接件為工廠預(yù)制焊接，其他均為螺栓栓接或螺釘釘接。主梁構(gòu)件出廠時(shí)，會在與次梁交界處設(shè)置內(nèi)牙套管，便于次梁與主梁的連接。這些連接方式的優(yōu)勢在于，無需現(xiàn)場焊接，只需要螺栓扳手等工具就可以完成主體結(jié)構(gòu)安裝，簡化了施工過程；同時(shí)對組裝件的防銹處理能夠?qū)崿F(xiàn)工廠化，并且不產(chǎn)生強(qiáng)度破壞，增加了使用壽命。2.2 性能優(yōu)勢（1）整體性好該體系成功地將澆筑技術(shù)應(yīng)用于輕鋼結(jié)構(gòu)房屋建設(shè)，使建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與新型無機(jī)材料整體澆筑、渾然一體，凸顯出其保溫、隔熱、防火、防腐的性能

25、優(yōu)勢，確保新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)住宅更加安全、節(jié)能。（2）良好的力學(xué)性能在清華大學(xué)完成3榀墻板抗震性能試驗(yàn)，如圖7所示，結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)體系抗震性能優(yōu)良，滿足8度抗震設(shè)防要求5。在北京交通大學(xué)進(jìn)行了樓板靜載試驗(yàn)，如圖8所示，試驗(yàn)荷載大于規(guī)范荷載3倍以上，并撓度控制在允許范圍內(nèi)。圖7 墻板抗震性能試驗(yàn)裝置Fig. 7 The test equipment of seismic performance test of wall圖8 樓板靜載試驗(yàn)裝置Fig. 8 The test equipment of static load test of floor此外，該結(jié)構(gòu)體系獲得了實(shí)用新型專利一種輕鋼結(jié)構(gòu)

26、抗震房10。（3）良好的保溫性能新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系中填充的無機(jī)保溫材料具有自保溫功能，以?；⒅楸厣皾{為例，容重約為300kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)僅為 0.07W/(mK) 11，滿足墻體輕質(zhì)且保溫的性能要求。而傳統(tǒng)的建筑墻面大部分是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或砌體結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土導(dǎo)熱系數(shù)為1.74 W/(mK)，普通輕質(zhì)砌塊墻體根據(jù)材質(zhì)不同導(dǎo)熱系數(shù)在0.20.8 W/(mK)之間，導(dǎo)熱系數(shù)高。2.3 環(huán)保優(yōu)勢（1）綠色新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系的主要填充材料為?；⒅椤l(fā)泡水泥、脫硫石膏等無機(jī)保溫材料，綠色、環(huán)保、無污染、可回收。（2）利廢墻體主要填充材料中的脫硫石膏，是發(fā)電廠排出的固體廢棄物。按

27、照墻體及樓板屋面平均厚度190mm計(jì)算，每建造100m2輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)房屋所使用的墻體填充材料可以消納脫硫石膏66m3左右。2.4 自建施工優(yōu)勢（1）建造手冊，指導(dǎo)安裝新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系所有需要的組件均為零散包裝，并且具有一套完整的建造指導(dǎo)手冊。在公司技術(shù)人員的指導(dǎo)下，當(dāng)?shù)氐钠胀▌趧恿χ恍韪鶕?jù)圖例位置正確安裝零部件，即可完成自建房屋。（2）工廠化生產(chǎn)，通用性強(qiáng) 新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)，大部分房屋組件都是通用件，滿足自建房要求，適合大批量生產(chǎn)。不僅能夠滿足一般住房需求者的房屋訂購，還可以滿足一些旅游度假地區(qū)的綜合改造、生態(tài)房建設(shè)、新農(nóng)村建設(shè)改造以及地產(chǎn)別墅項(xiàng)目等大宗訂

28、單。（3）組裝結(jié)構(gòu)，簡單易學(xué)新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)的組裝，簡單易學(xué)，一般勞動力經(jīng)廠派技術(shù)人員簡單培訓(xùn)后就可以掌握組裝技術(shù)。組裝過程中不需要其他吊裝機(jī)械輔助，人力就可完成， 墻體、樓地面、屋面灌漿不需要建筑模板就能完成施工。（4）無需腳手架，簡便安全新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系成套技術(shù)的樓板鋪裝簡單，屋面梁搭設(shè)完成后屋面板就鋪設(shè)完成，不需要搭設(shè)腳手架，操作簡便、安全。樓板整澆發(fā)泡水泥或?；⒅?，具有良好的保溫隔聲效果。 2.5 設(shè)計(jì)優(yōu)勢（1）建造風(fēng)格滿足多樣化需求根據(jù)開發(fā)商和居民需求，可以設(shè)計(jì)建造各類歐式、美式、日式及坡屋面等各種復(fù)雜屋面，屋面的各種收邊收角及防水處理有專門構(gòu)造措施，增強(qiáng)建筑物外觀

29、，減少質(zhì)量通病。（2）建筑裝飾實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制輕鋼梁柱及龍骨安裝完成后，可采用北京魁方時(shí)業(yè)新型建筑材料技術(shù)有限公司專利技術(shù)8安裝內(nèi)外陶土板、硅酸鈣板、纖維水泥板等各種風(fēng)格的裝飾板材。這種個(gè)性化定制的裝飾設(shè)計(jì)理念，滿足我國不同民族文化、不同地域風(fēng)情的建筑裝飾需求。（3）利用當(dāng)?shù)刭Y源做建房材料該體系應(yīng)用的建筑材料可分為工廠化生產(chǎn)和當(dāng)?shù)刭Y源利用兩種，結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源建房，可節(jié)省大量成本。3 新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系工程實(shí)例新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)體系在研發(fā)的過程中，開展了試點(diǎn)工程，到目前為止已經(jīng)有三座采用該體系的房屋建成：來廣營茶樓，中石油農(nóng)場辦公樓和順義區(qū)馬坡鎮(zhèn)石家營村新農(nóng)村住宅示范工程。下面以中石油農(nóng)場辦公樓為例說明房屋的建造過程。(a) 柱腳定位安裝(b) 挑空層結(jié)構(gòu)梁安裝(c) 挑空層結(jié)構(gòu)梁底模安裝(d) 首層結(jié)構(gòu)柱及二層地面梁安裝(e) 二層結(jié)構(gòu)梁底模安裝(f) 二層結(jié)構(gòu)柱及頂面結(jié)構(gòu)梁安裝(g) 屋面骨架系統(tǒng)安裝(h) 屋面骨架系統(tǒng)底模安裝(i) 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)裝飾系統(tǒng)安裝(j) 屋面灌漿(k) 墻面及樓地面灌漿(l) 安裝完成圖9 新型節(jié)能輕鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu)房屋建造過程Fig.9 The construction process of