大跨度SP板/砌块建筑结构体系的开发应用

摘要：本文介绍了大跨度SP板与混凝土小型空心砌块组合建筑结构体系的特点，并结合一例试验工程说明设计与施工中采取的技术措施。

关键词：大跨度 SP板 混凝土小型空心砌块 设计与施工

一、大跨度SP板/砌块建筑结构体系的开发与研究

采用SP板等预应力混凝土空心板和混凝土小型空心砌块构成的建筑物，具有工业化程度高，产品质量好，节能、节省建筑材料、节约土地、建造速度快等优点，国外已有较为广泛的应用。该种建筑结构体系也被简称为“板块建筑”，中国建筑标准设计研究所从美国引进了SP板/砌块居住建筑体系，并出版了居住建筑设计指南，目前国内还未见有该种体系住宅的建成报道。课题组抓住本市具备生产大跨度SP板及混凝土小型空心砌块的有利条件，借鉴美国SP板/砌块居住建筑的工程作法，探索两种新型建材在非居住建筑中的拓展应用，在工程实践中，设计并建成了大跨度SP板/砌块建筑结构体系的试验建筑，通过工程应用开展对这一新型建筑结构体系的研究与开发。

二、试验工程概况

某物流中心工程，建筑面积11000平方米，单层，层高7.50米，共三幢，各有两跨、三跨，每跨均为18m。设计采用了混凝土小型空心砌块墙体承重（墙厚由高厚比要求控制），390厚;屋面跨度18米，采用380厚SP板;基础沿墙体为钢筋混凝土条形基础。设计时把该工程作为探索大跨度SP板/砌块公共建筑结构体系应用的试验工程，采取了一系列设计施工技术措施，建成投入使用后，达到了预期的效果。

三、大跨度SP板/砌块建筑结构体系设计中的技术措施

3.1　建筑模数问题

砼小型空心砌块标准块尺寸为390×190×190，建筑基本模数，水平向及竖向均取2M，因此建筑物的总长度、门窗洞口的宽度、高度等均按2 M考虑尺寸。当留设伸缩缝时，建筑物总长度增加伸缩缝的宽度尺寸。本试验工程窗洞宽度取2800，高度取1400，门洞宽度取4000，高度取4000。

3.2　建筑物的静力计算与抗震验算

单层SP板/砌块建筑按砌体单层排架进行静力计算与抗震验算。试验工程屋面SP板满足刚度无限大假设，静力计算按弹性方案，静力作用下强度满足规范要求。抗震验算采用底部剪力法，满足7度设防，加速度0.1g的要求。按高厚比要求，墙体厚度取390。

3.3　伸缝缝、控制缝的设置

由于砼小型空心砌块砌体抗剪强度较低，干缩值和线膨胀系数均比粘土砖大，干缩和温度变形将会对墙体产生一定的破坏应力，施工缺陷也会引起墙体裂缝。设计中减小了房屋伸缩缝间距，控制不大于40米。伸缩缝宽50mm，缝内塞聚苯条，外封金属盖板。沿外墙及内纵墙约12～15米在门窗洞边设置了控制缝，从基础梁顶至女儿墙顶。控制缝大样详见图1。控制缝宽10mm，内铺防水卷材，外嵌弹性材料，控制缝处对应位置的圈梁钢筋采取了“V”形弯折处理，以保证圈梁有一定的伸缩变形能力。外挑的檐板每隔12米～15米也设置了伸缩缝。

伸缩缝、控制缝的设置对避免墙体开裂起了至关重要的作用。

3.4　芯柱及圈梁的设置

试验工程在外墙转角、各轴线与外墙的相交处以及门窗洞口的两侧设置了不同类型的芯柱。内插Φ12或Φ16的竖向钢筋，芯柱内的灌孔砼采用了专用砼Cb20，详见图2。

沿墙高共设置了三道圈梁，分别为屋面板处、窗台处、墙高中部。在窗台处的圈梁顶部每隔600设一排水孔，即砌墙时在灰缝中放入浸过油的线绳。同时对墙体的勾缝处理做了要求，选择了利于排水的样式，这些措施都较好地解决了墙体的抗渗问题。

另外，针对砌块墙抗拉与抗剪能力较弱的特点，在墙体内增配了钢筋网片，即在水平灰缝中沿竖向每隔400（两层砌块）设一Φb4冷拔钢丝焊接的钢筋网片。详见图4。钢筋网片在控制缝处断开。

3.5　大跨度SP板的应用

试验工程选用了SP38A18014型SP板，板长18000，板自重5.14KN/m2，板端的连接构造考虑到跨度较大，做了局部的加强处理。其中端跨的板端选用了国标99ZG408页47的节点2的做法，中跨的板端选用了页48节点1的做法，板侧边的连接构造选用了页50的节点1的做法，上述所有节点的拉接配筋均提高为直径Φ14的钢筋，拉接长度由1000提高为3000。

为保证SP板安装后板面平整，顶棚省去抹灰工序，设计中提出了解决SP板存在的起拱度不均的质量通病的有关措施，通过规定混凝土水灰比、板的切割时间、存放时间、堆放位置等控制同一批次SP板的反拱值。

四、大跨度SP板/砌块建筑结构体系的施工措施

4.1　砼小型空心砌块墙体的施工措施：

试验建筑要求砌块停放期必须保证大于28天，出厂强度达到100％，雨天应有遮盖设施，防止雨淋。施工前由施工单位绘制排块图。砌块墙体的砌筑应错孔搭砌，从转角或定位处开始，纵横墙同时砌筑，上下皮砌块的搭接长度应为主砌块的一半190长，水平竖向灰缝的饱满度不应低于90％，水平灰缝的厚度和竖向灰缝的宽度应为10，不得小于8也不得大于12。灰缝用原浆随砌随作勾缝处理，缺砂浆处应补浆压紧压平，灰缝凹进墙面2mm。砌筑墙用双排外脚手架施工，不得在砌筑的墙体上设脚手架眼，遇雨应停止施工并对已砌筑的墙体进行遮盖，砌块墙体的砌筑不得浇水，气候异常炎热干燥时可在砌筑前少量喷水湿润。

砌块墙体的砌筑采用砌块砌筑专用砂浆Mb10，混凝土小型空心砌块砌筑专用砂浆应满足《砼小型空心砌块砌筑砂浆》（JC860-2000）的要求。专用砂浆基本要求：稠度80±5mm，分层度10～20mm，粘附性要求将砂浆抹在砌块端肋上，砂浆不得掉落。砌筑专用砂浆Mb10的配合比为（重量比）：水泥：粉煤灰：砂：水＝1：0.96：6.3：0.80。

4.2　混凝土小型空心砌块墙体芯柱的施工措施：

试验建筑芯柱的灌孔采用混凝土小型空心砌块灌孔专用砼Cb20，砼小型空心砌块灌孔专用砼Cb20应满足《砼空心砌块灌孔砼》（JC861-2000）的要求，基本要求：塌落度180-200，粗集料粒径5～150mm，参考配比为（重量比）：水：粉煤灰：砂：碎石：水＝1：0.18：2.63：3.63：0.48。

芯柱的柱脚必须留设清扫口，灌孔前应清扫芯柱孔洞内壁及芯柱孔道内落下的砂浆等杂物。芯柱钢筋采用搭接绑扎，绑扎钢筋后，清扫口用模板封闭。芯柱砼必须在砌筑强度大于50％后方可浇灌，并应有定量浇灌记录。按照“连续浇灌，分层捣实”的原则操作，每次浇筑的高度应小于1500。砼筑入芯孔后要用小直径振捣棒略加振实，在多余水分被块体吸收后，再行振捣以保证芯柱灌实。

4.3 SP板的安装

要求SP板支承处应平整，水泥砂浆找平后，在板底设置专用的塑胶垫片，灌缝采用C25细石砼，并应在吊装后进行其它工序前尽快实施。在灌缝砼强度达到75％前，板面上不得进行任何施工工作。在SP板安装过程中采用卡具法，将起拱度不均的相邻板在板缝位置用卡具卡住，并用螺丝调整使两板起拱一致，然后浇筑板缝砼，达到强度后再卸掉卡具。

施工安装SP板应相邻跨对称布设，以保证中部纵墙不承受偏心力。

五、结语

试验建筑经过精心设计与施工，已于2004年在淄博竣工，经各方验收，均满足相关规范规程要求，满足业主提出的技术经济指标。设计施工单位还将对试验建筑进行必要的长期的监测，若发现问题将及时分析原因，找出解决办法。

试验建筑是单层结构，下一步在具备条件时，将探讨该建筑结构体系在高层公共建筑或工业建筑中的开发应用，并不断完善设计与施工技术措施。

SP板/砌块居住建筑国外已应用多年，设计理论和构造措施，已为国际许多试验研究所证实，相信在国内也会有越来越多的应用。大跨度SP板/砌块建筑体系还会在公共建筑、工业建筑中得到发展。本文介绍的某物流中心大跨度SP板/砌块公共建筑的建成，标志着大跨度SP板/砌块建筑体系应用范围可进行扩展，为大跨度单层或多层公共建筑的体系选择增加了新的内参考文献： http://www.p623.com 。