張婷

（廣東理工學院）

1 引言

預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，可以有效節(jié)省資源和能源，提高材料在實現(xiàn)建筑節(jié)能和結(jié)構(gòu)性能方面的應用，減少現(xiàn)場施工對場地等環(huán)境條件的要求，減少建筑垃圾對環(huán)境的不良影響，提高建筑功能和結(jié)構(gòu)性能，有效實現(xiàn)國家提倡的“四節(jié)一環(huán)保”綠色發(fā)展要求，實現(xiàn)低能耗、低排放的建造過程，促進我國建筑業(yè)的整體發(fā)展，實現(xiàn)預定的節(jié)能、減排目標。

本研究的輕質(zhì)支撐剪力墻作為一種新型的墻體，經(jīng)濟分析是其推廣和應用的前提。因此，針對輕質(zhì)支撐剪力墻，從經(jīng)濟性能分析著手，與實體剪力墻進行對比，通過敏感性分析，研究影響輕質(zhì)支撐剪力墻造價的主要因素，為推廣輕質(zhì)支撐剪力墻墻提供依據(jù)，論述輕質(zhì)支撐剪力墻推廣與應用的可行性。

2 輕質(zhì)支撐剪力墻的一般構(gòu)造

輕質(zhì)支撐剪力墻是在由邊緣構(gòu)件、斜撐和墻身三部分連接成整體后預制而成，將墻體受力最小的部分用較小的截面斜撐代替，可以大幅度減輕構(gòu)件自重。在剪力墻界面連接處，墻體做成“凸”字型企口，增強其抗剪能力。上下剪力墻預留豎向受力鋼筋，采用機械連接或焊接連接的方法；剪力墻兩側(cè)采用U型環(huán)筋扣合錨接。

圖1 輕質(zhì)支撐剪力墻布置圖

課題組采用OpenSees對某縣的一個工程實例中的一片實體剪力墻進行建模，通過數(shù)值模擬研究其受力性能。并以工程實例中的實體剪力墻為基礎(chǔ)，采用OpenSees建立輕質(zhì)支撐剪力墻有限元模型，對其進行數(shù)值模擬分析，得到其滯回曲線、骨架曲線及特征值，研究其是否滿足抗震設計要求，并與實體剪力墻的抗震性能進行了對比分析，結(jié)果表明二者具有相當?shù)目拐鹦阅躘1]。

所取的輕質(zhì)支撐剪力墻墻體長l 3000mm，高h 4200mm,寬d 200mm,洞口取上部保留墻體的高度為a，下部保留墻體的高度為c，洞口寬度為，支撐的傾角α≤70°，優(yōu)化的支撐截面為200mm×300mm，如圖1所示。可選用厚度為200mm的填充墻作為墻體材料，布置于墻體與支撐之間的洞口內(nèi)。同時，為了減少施工現(xiàn)場保溫層布置的工序，在預制墻體時直接在外墻表面布置防水保溫層，從而解決了外墻保溫施工麻煩等問題。

圖2 實體剪力墻截面尺寸及配筋

圖3 標準層輕質(zhì)支撐剪力墻截面尺寸及配筋

表1 材料用量表

表2 墻體材料造價表

從國內(nèi)外學者研究可知，加氣混凝土砌塊是強度高、保溫隔熱性好、質(zhì)量輕、可加工性強的一種新型墻體材料，并作為墻體材料在多層、高層和加層建筑中被廣泛應用。為了達到良好的隔熱性及滿足輕質(zhì)的要求，所以，本研究建議在輕質(zhì)支撐剪力墻洞口中使用加氣混凝土砌塊做填充墻體。

3 輕質(zhì)支撐剪力墻經(jīng)濟性分析

3.1 輕質(zhì)支撐剪力墻與實體剪力墻工程造價的對比

本研究的工程造價均依據(jù)《河南省建設工程工程量清單綜合單價》(2008)及《鄭州市2015年第二季度材料信息價》。針對輕質(zhì)支撐剪力墻和實體剪力墻，分別計算出了墻體的造價，然后進行分析。其中，鋼材用量表、混凝土用量表、外墻保溫用量表、加氣混凝土砌塊用量表及墻體材料總造價表分別見表1、表2所示。

選取了一個工程實例其中的一片實體剪力墻，墻厚為200mm，剪力墻高4200mm。該墻體包括兩部分：兩端的暗柱區(qū)域和中間的墻體，該剪力墻的截面配筋如圖2所示，中間墻體的截面配筋為：豎向鋼筋為C10@200，水平分布筋為C8@200，拉筋為A6@400×400。剪力墻所用到的混凝土強度等級為C30，鋼筋為普通熱軋鋼筋HPB300，HRB400。

在實體剪力墻墻體中間開一定尺寸的洞口，并布置人字支撐，墻體中間洞口處填充加氣混凝土砌塊。根據(jù)本課題組計算出的結(jié)果，在滿足實體剪力墻的抗震要求條件下，輕質(zhì)支撐剪力墻中墻體的配筋為：洞口兩邊保留部分的墻體配筋與工程實例中的實體剪力墻相同，為C10@200；上下保留部分的墻體配筋為C12@200；支撐取200×300，；配筋取為4C14。合理洞口位置為：上部保留墻體的高度a為1200mm，下部保留墻體的高度c為600mm，洞口寬度e為1600mm。

標準層輕質(zhì)支撐剪力墻內(nèi)墻板的配筋構(gòu)造示意圖如圖3所示，與實體剪力墻墻板的配筋構(gòu)造相比，除了水平分布筋由C8@200變?yōu)镃12@20和C10@300外，支撐亦布置豎向受力鋼筋與箍筋。

圖4 輕質(zhì)支撐剪力墻主要經(jīng)濟指標敏感性分析圖

圖5 輕質(zhì)支撐剪力墻與實體剪力墻對鋼材價格敏感性對比圖

圖6 輕質(zhì)支撐剪力墻與實體剪力墻對混凝土價格敏感性對比圖

根據(jù)輕質(zhì)支撐剪力墻與實體剪力墻的對比，達到相同的隔熱性能，輕質(zhì)支撐剪力墻需要外貼聚苯保溫板50mm，而實體剪力墻需要外貼聚苯保溫板60mm。

3.2 主要經(jīng)濟指標的敏感性分析

在可行性研究中的財務分析和經(jīng)濟效果計算，都是假定各個因素在不變的情況下進行的。但在未來的建設和生產(chǎn)經(jīng)營活動中，隨著時間的推移，這些因素都不可避免的會產(chǎn)生某些波動，從而引起經(jīng)濟效果也相應發(fā)生變化，嚴重的甚至會影響原來對經(jīng)濟評價所作的結(jié)論。為此，就要求在可行性研究階段進行敏感性分析，敏感性分析是對投資項目進行技術(shù)經(jīng)濟分析的一種主要方法。

項目的敏感性分析為決策者提出了可靠的決策依據(jù)，以及在探求解決項目實施的過程中或建成后一些因素發(fā)生變化時如何調(diào)整項目的實施方案和經(jīng)營策略，對降低項目風險、提高投資效益具有非常重要的作用。

1）輕質(zhì)支撐剪力墻主要技術(shù)經(jīng)濟指標敏感性分析對比

為了深入研究影響輕質(zhì)支撐剪力墻成本的主要因素，需要對主要經(jīng)濟指標進行敏感性分析。由以上分析可知，影響輕質(zhì)支撐剪力墻的主要經(jīng)濟指標有：鋼材價格、鋼材用量、混凝土價格、混凝土用量、加氣混凝土砌塊價格、保溫板價格。圖4為新型復合結(jié)構(gòu)主要經(jīng)濟指標敏感性分析圖。

分析以上圖表可以看出，混凝土用量與混凝土價格、鋼材用量與鋼材價格變化幅度基本相等，兩條線基本重合。輕質(zhì)支撐剪力墻墻體材料成本敏感程度的主要指標依次為：混凝土用量與混凝土價格、鋼材用量與鋼材價格、保溫板價格、加氣混凝土砌塊價格。因此，要降低輕質(zhì)支撐剪力墻墻體材料成本，首先要降低混凝土用量或混凝土價格，其次是降低鋼材用量或鋼材價格。

2）輕質(zhì)支撐剪力墻與實體剪力墻同樣墻體材料主要技術(shù)經(jīng)濟指標敏感性分析對比圖5～圖7分別為輕質(zhì)支撐剪力墻與實體剪力墻的鋼材價格敏感性對比圖。

圖7 輕質(zhì)支撐剪力墻與實體剪力墻對保溫板價格敏感性對比圖

從以上圖5～圖7中可以看出，輕質(zhì)支撐剪力墻對鋼材價格的敏感程度略大于實體剪力墻，對混凝土價格及保溫板價格敏感程度小于實體剪力墻。這說明，當鋼材價格變化時，輕質(zhì)支撐剪力墻墻體材料成本變化大于實體剪力墻，混凝土及保溫板價格變化時，實體剪力墻墻體的材料成本變化大于輕質(zhì)支撐剪力墻。

4 結(jié)論

①輕質(zhì)支撐剪力墻墻體材料成本敏感程度的主要指標依次為：混凝土用量與混凝土價格、鋼材用量與鋼材價格、保溫板價格、加氣混凝土砌塊價格。因此，要降低輕質(zhì)支撐剪力墻墻體材料成本，首先要降低混凝土用量或混凝土價格，其次是降低鋼材用量或鋼材價格。

②輕質(zhì)支撐剪力墻對鋼材價格的敏感程度略大于實體剪力墻，對混凝土價格及保溫板價格敏感程度小于實體剪力墻。