CL结构体系的设计

一、前言

2008年，对于中国的建筑节能来说，是一个里程碑式的年份。随着国家“节能省地型建筑”要求的深入和科技地产的全面绽放，建筑节能以前所未有的覆盖面和深度在建筑领域中掀起一波新的热潮。作为一种新型的复合混凝土剪立墙结构体系，CL结构体系以其与建筑物同寿命的保温方法、混凝土剪力墙应用的新概念、完全取代粘土砖结构、主要部品的工厂化生产、较高的性价比等特点正在成为我国住宅项目建设中不可或缺的建筑结构形式之一。为便于CL结构体系这项新技术的应用，结合山东省工程建设标准《CL结构体系技术规程》DBJ14-043-2007（以下简称《规程》）的编制宗旨及青岛、济宁、淄博、泰安、潍坊等地的施工经验,特对该技术的设计及施工中的特殊要点做出以下说明。

二、CL结构体系概述

CL（Composite Light）建筑体系结构属于复合混凝土剪力墙结构体系，适用于各种热工设计分区的不同抗震等级的民用建筑。其核心构件CL墙板（其构造见表1）是由CL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、隔音于一体的墙体。该墙体主要用于建筑物的外墙、楼（电）梯间墙、分户墙等有保温及隔声要求部位的墙体。墙体中的CL网架板钢筋均为墙体受力钢筋，钢筋的直径、间距及组合规格根据承载要求确定，保温芯板的材质及厚度则根据当地节能标准采用。CL网架板是在生产车间由生产线根据图纸设计要求定制加工，作为墙体受力钢筋、保温层于一体的部品直接提供给施工现场。

CL结构体系是由石家庄晶达建筑体系有限公司1994年在建设部立项后，在全国众多专家协助下历经数载研发的、完全具有自主知识产权的新型自保温体系。2002年12月，建设部鉴定“其综合技术达国际先进水平”。经1999年西安建筑科技大学完成的七层楼1/2模型拟动力试验及2003年清华大学完成的CL复合剪力墙极限承载试验表明，该体系具有足够的可靠度。截止目前，已竣工及在建的CL结构体系工程已达450余万平方米，涉及十省十八市的近百个项目，社会效益和经济效益良好。

表1 CL墙板构造详表

型 号
Ⅰ型CL墙板
Ⅱ型CL墙板
Ⅲ型CL墙板

主要适用范围
多层；40m注1以下高层的非加强部位
40m注1以下高层的

加强部位
40m注1以上高层的

非加强部位

简 图




构造说明
混凝土层a（㎜）
现浇时50㎜厚，预制时40㎜厚

保温板b（㎜）
EPS（XPS）板，厚度根据节能标准确定

现浇混凝土层c（㎜）
100
140≤c≤160
c＞160

钢筋焊接网1
双向φ3@50 （外保护层为30㎜）

斜向焊接腹筋2
φ3，200个/㎡
φ3.5，100个/㎡
根据焊网规格确定

钢筋焊接网3
双向φ4@50

（外保护层为35㎜）
双层双向φ5@100

（保护层均为25㎜）
双向φ8@150 /200

（保护层为25㎜）

钢筋焊接网4
无
双向φ8@150 /200

（外保护层为25㎜）

绑扎水平拉筋5
设计确定

CL网架板生产
完全工厂化生产
钢筋45现场安装


注1、当设防烈度为6度时为40m，当设防烈度为7度时为36m，当设防烈度为8度时为28m。

三、CL结构体系的设计要点说明

1、结构平面布置

CL结构体系属于剪力墙结构。外墙、楼（电）梯间墙及分户墙等需要保温、隔声部位的墙体采用CL墙板，其它不需要保温的内承重墙可以据建筑功能及建筑物高度选用普通剪力墙（长墙和短肢墙），多层时可以采用L形、T形或十字形小墙肢。其它构件，如楼板、楼梯等均为普通现浇混凝土构件，按常规方法进行设计及计算。

2、计算方法及受力分析

CL墙板进行承载力验算时，墙板计算厚度取值可根据条件分别采用下面两种方法。A方法：忽略较薄侧混凝土作用，只取较厚侧混凝土截面厚度，但较薄侧混凝土自重应作为荷载计算；B方法：考虑两侧混凝土协同工作，取混凝土截面厚度之和。当满足一定条件下，如房屋高度在一定限值之内（6度40m、7度36m、8度28m）、边缘构件与墙体同厚、设置构造墙中柱、保温层厚度不大于80mm时，可采用B法，否则采用A法。一般楼（电）梯间墙及分户墙可采用B法，外墙应采用A法。

CL结构属于剪力墙结构，故仍采用建筑结构空间有限元分析与SATWAY等设计软件进行受力分析计算，计算过程同普通剪力墙结构。设计建模时，CL墙板厚度根据计算方法取计算厚度，普通剪力墙按实际厚度计算。当墙体计算配筋为构造配筋时，按表1所示配置；当计算配筋大于构造配筋时，应按计算配筋对CL墙板中的焊网规格进行调整。

3、抗震等级划分

因CL结构体系为剪力墙结构，且剪力墙数量较多，因此在多层部分对丙类建筑的抗震等级做了降低，详见《规程》4.3.1条，其余仍按《高规》相关规定执行。

4、CL墙板截面厚度设计

设防烈度为6度40m、7度36m、8度28m高度限值范围内时，CL墙板截面厚度按《规程》5.2.1条规定执行，加强部位与一般部位竖向截面发生变化时，其构造见图1。当超出上述限值时，CL墙板较后侧混凝土厚度按《高规》中对普通剪力墙厚度规定执行。

5、CL墙板边缘构件设计

CL墙板应设置边缘构件（暗柱），多层时设置构造墙框柱和洞口加强边框，其余应按《规程》5.2.8、6.1.5、6.2.5条规定及《高规》相关规定设置约束（构造）边缘构件。当采用B法时，边缘构件截面尺寸应同墙板总厚；采用A法时边缘构件截面尺寸应同较厚侧混凝土厚度。但在Ⅰ型CL墙板中，因较后侧混凝土只有100mm，所以边缘构件为达到保证钢筋间距的目的，最小截面厚度不应小于140mm，详见图2。

6、CL墙板钢筋连接构造

设防烈度为6度40m、7度36m、8度28m高度限值范围内时，CL网架板与边缘构件的钢筋连接按《规程》6.1.3相关规定执行。超出该限值时，其构造应按《钢筋焊接网混凝土结构设计规程》JGJ114—2003及《钢筋焊接网混凝土楼板与剪力墙构造详图》 04SG309等相关规定执行。

图2 I型CL复合剪力墙角柱构造

7、暗梁的设计要求

当CL墙板采用B法取值时，为保证两侧混凝土协同工作，应在楼板处设置水平暗梁，具体见《规程》6.2.2条规定。采用A法时，同普通剪力墙要求，可不设置暗梁。

8、填充部位构造作法

CL墙板中当结构洞口大于门窗洞口的部位（如窗下墙），以及阳台栏板等外维护部位，为保证保温作法的一致且达到与设计中该部位不受力假设相符，可采取图3的构造方式。其与相邻主体墙的连接采用小于非抗震设防要求的临时固定搭接。

四、CL结构体系施工方法

CL结构体系施工与普通剪力墙结构施工基本相同，其不同之处在于CL墙板的部分施工工艺。目前，CL墙板有两种施工方法：一种为单侧预制，即在CL网架板安装前水平放置，用半干硬性混凝土浇筑较薄侧，吊装就位并将钢筋连接后再将较厚侧混凝土与边缘构件同时浇筑；另一种为两侧现浇，即将CL网架板安装就位后支设模板，然后将两侧混凝土与边缘构件等同时浇筑完毕。

单侧预制可以较容易地控制较薄侧混凝土的浇筑质量，而且浇筑完毕后该侧混凝土可以相当于一侧模板，节省一定费用及施工周期。但是目前，施工现场场地较小，致使预制周期较长，且一侧预制后的CL网架板重量大，对吊装设备要求较高。两侧现浇施工工艺与普通剪力墙基本相同，即将CL网架板安装就位并与边缘构件钢筋连接，然后支设两侧模板，进行混凝土浇筑。目前，该工艺正成为主导工艺在全国，尤其是山东省普遍应用。两侧现浇工艺的技术关键是如何保证两侧混凝土浇筑质量，而保证两侧混凝土浇筑质量的关键是保证保温板不位移。经过多个工程的总结和实践，安装垫块和控制两侧混凝土浇筑量是最有效和手段。

1、安装垫块

垫块可以是CL网架板安装前现场浇筑的混凝土垫块，也可以是安装完毕后现场放置的定制成品塑料卡件。以下以现浇混凝土垫块为例进行说明。

为了减小垫块的干缩和缩短模具的使用周期，应采用低塌落度细石混凝土。混凝土标号应比设计要求提高一个强度等级。因为制作垫块的混凝土用量很少，而且使用较慢，因此建议采用现场随用随拌的原则。但必须注意混凝土应拌和均匀，配比准确。模具采用PVC管或马口铁皮等材料卷制，并根据CL网架板钢筋距离留设豁口。模具之间应尽量避免误差。模具的数量根据使用周期和完成任务量确定。为了便于浇筑时墙体混凝土的通过和避免出现因应力集中而产生干缩裂缝，垫块应作成圆台形状或圆柱形状。垫块厚度（圆台高度）与该侧混凝土层保持一致（一般宜略小5㎜左右）。较厚一侧垫块外表面（圆台上底）直径宜在50~60mm之间；与苯板接触面（圆台下底）直径宜在80~90mm之间。较薄一侧垫块外表面（圆台上底）直径宜在40~50mm之间；与苯板接触面（圆台下底）直径宜在60~70mm之间（见图4）。

垫块应位于钢筋网片网格及斜插筋交叉焊点处；垫块呈矩形或梅花形均匀分布，中心行距及列距均不宜大于500mm。当两侧垫块不能位于斜插筋焊点处时，可另插与CL复合剪力墙墙体总厚度相等的φ5钢筋将两侧垫块连为一体。当较厚侧混凝土厚度大于100㎜时，可只在混凝土较薄一侧浇筑混凝土垫块。

制作垫块时，先将CL网架板水平放置在场地中，将模具按要求扣放在网架板上，模具的豁口与焊网相吻合，模具与苯板接触紧密混凝土垫块宜分两次填加和捣实。完毕后刮去多余混凝土，使垫块高度和模具高度一致，并将顶面抹平。一侧混凝土垫块预制完成后水平放置硬化，可适当浇水养护。至少两天后方可进行另一侧垫块的制作。另一侧垫块制作完成后硬化亦不少于两天方可开始网架板的安装支模。以上时间可根据施工现场气温及外加剂填加情况进行调整。

2、混凝土浇筑

CL复合剪力墙中因钢筋密集，混凝土截面很小，不便采用普通混凝土进行浇筑，也无法采用振捣器进行插入式振捣。因此应采用设计强度等级的自密性高性能混凝土进行浇筑。该自密性混凝土要求坍落度（15s）：260～280mm、扩展度（15s）：600～750mm，且和易性良好，无目视泌水、离析现象。粗骨料最大粒径不应大于10㎜。

CL复合剪力墙中的自密混凝土浇筑时应两边同时进行，不能侧重于一边，以防止CL网架板中保温板因两侧混凝土高差产生的侧压力而导致偏移或变形。自密混凝土适合于泵送，用吊斗浇筑时，应使出料口和模板入口距离尽量小，必要时可加串筒或溜槽，以免产生离析。浇筑时，应及时观测两侧混凝土面高差，并应控制在400mm以内。

因CL墙板较薄侧混凝土截面较小，混凝土浇筑速度太快时容易出现流淌不及时产生的堵塞现象。因此在混凝土浇筑时应控制混凝土的浇筑速度，适当增设浇筑点。当采用泵送混凝土时，应先将混凝土卸在溜槽上，再使其流淌到模板中，从而减少因巨大的落差产生的惯性对CL网架板的冲击力和扩大浇筑点以利于混凝土填充。

CL墙板的自密性混凝土浇筑点应设在角柱、暗柱、构造墙中柱等相对平面刚度较大的位置。浇筑过程中，宜先浇筑较薄侧混凝土到一定高度。为了控制两侧混凝土流量和高差，可通过在较厚侧插入钢管或方木的方法，使两侧某一截面基本相当。墙体相对较长的山墙等部位进行浇筑时，除适当增设浇筑点外，还可通过在较薄侧钢筋焊网两侧插入钢管或PVC管来保证CL网架板的相对位移。

自密性混凝土为了达到表面光洁的目的，可以实行模板外的辅助振动。一般采用皮锤、小型平板振动器或振捣棒随着混凝土的浇筑从下往上振动。在钢筋构造复杂的暗柱或复合剪力墙中部，可在浇筑时采用螺纹钢筋进行适量插捣，插捣时不得触及CL钢网架板的斜插筋。

五、结束语

CL结构体系作为一种新型的节能建筑结构体系正在越来越多的工程中应用。作为一项新技术，需要行业内广大技术人员的不断完善和总结。希望该技术能够在设计及施工过程中充分体现其优势，为国家的节能减排及墙改工作发挥积极的作用。

发图看看啊:time: