高层建筑中窗下墙用混凝土材料代替砌体材料地研究与分析

【摘要】随着建筑行业快速施工技术的发展，施工方法和工艺研究的也越来越深入，但从设计和施工两方面同时考虑加快施工进度的情况的研究还比较欠缺，本文从设计和施工的角度考虑窗下墙用混凝土材料代替砌体材料的可行性，以及这种做法给施工带来的影响。

【关键词】砌体；混凝土；配筋；抗震；施工工艺

1、施工优势

传统的施工工艺流程：1.浇筑主体结构，2.砌筑砌体结构，3.抹灰找平。如果窗下墙用混凝土材料代替砌体材料，就可以和主体结构同时浇筑，从而节省了砌筑砌体所用的材料费和人工费。由于窗下墙和主体结构一起浇筑成型，两者之间能形成较光滑的接触面，从而也节省了抹灰找平所需的人工和材料费。以900mm×1000mm×200mm的墙体为例，从材料成本、人工成本、施工时间三方面进行对比说明：

材料成本：经计算砌体墙的成本为38.04元；200mm厚混凝土墙的成本为60.3元；100mm厚混凝土墙的成本33.5元。

人工费用对比：窗下墙和主体结构一同浇筑，只需在主体支设模板和混凝土浇筑时，让工人顺带做出来，工作量几乎可以不考虑，同时可以省去抹灰人工费用。而用砌块砌筑就需单独的安排人砌筑、抹灰。

工期对比：砌体墙需要在主体结构施工完之后，特意的抽出时间来完成，而同主体一同浇筑的混凝土墙只需在搭设模板的时候，顺带着搭设下该部位的模板，之后和主体结构一同浇筑，几乎不占用施工时间。

2、对梁配筋影响计算分析

通过两个案例分析窗下墙用混凝土材料代替砌体材料对梁的受力及配筋造成的影响

案例一：工程所在地设计地震基本加速度0.15g，设计地震分组为第二组，场地类别为二类，设计特征周期0.40s。建筑底层长为33.9m，宽为18.9m，建筑高度99.300m，地上33层，地下2层；结构体系为剪力墙结构；主楼基础形式为筏板基础。抗震等级为二级。

通过PKPM计算可以得出：900mm高窗下墙的线荷载：200mm厚的砌体墙的线荷载1.98KN/m，100mm厚的混凝土墙2.34KN/m，200mm厚的混凝土墙4.68 KN/m。并且可以得出100mm和200mm厚的混凝土墙的线荷载的增加对梁的配筋的影响可以忽略不计。

案例二：工程所在地设计地震基本加速度0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为二类，设计特征周期0.35s。建筑底层长为29.0m，宽为17.0m，建筑高度77.700m，地上26层，地下1层；结构体系为剪力墙结构；主楼基础形式为筏板基础。抗震等级为三级。

通过PKPM计算可以得出：900mm高窗下墙的线荷载：200mm厚的砌体墙的线荷载1.98KN/m，100mm厚的混凝土墙2.34KN/m，200mm厚的混凝土墙4.68 KN/m。并且可以得出100mm和200mm厚的混凝土墙的线荷载的增加对梁的配筋的影响在应许的范围内。

从以上两个案例对比可以得出：抗震等级三级的梁要比抗震等级为二级的梁受影响大，这说明在抗震等级为二级时，梁的配筋受地震影响较大，抗震等级为三级时，梁的配筋受上部荷载影响较大，但都是在容许的范围内。

3、刚度影响分析

用100mm或者200mm厚的混凝土墙代替200mm厚的窗下砌体墙和主体结构一同浇筑，会对主体结构和相应的梁的刚度造成一定的影响，整体结构地刚度会有所增加，相应的结构的整体位移会减小，这对抗震指标的控制是有利地。但窗下混凝土墙和主体结构一同浇筑，势必会影响连梁的受力和破坏形势。根据《抗规》和《高规》规定：两端与剪力墙在平面内相连的梁，起着调节和保证剪力墙侧向刚度的作用，在发生地震时，连梁担当着第一道防线的作用，其中的大多数先屈服，形成塑性铰，发生塑性变形消耗地震能。以减轻主体结构构件的破坏。连梁的破坏分为两种形式：一种是剪切破坏，该种破坏多数发生在深连梁（跨高比≤2.5），属于脆性破坏；一种是弯曲破坏，其多数发生在浅连梁（跨高比在2～5之间），该种破坏是两端先出现垂直裂缝，并形成塑性铰，通过塑性铰的变形吸收大量地震能，同时，通过塑性铰能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起约束作用，使墙肢保持足够的刚度和强度。如果用200mm厚窗下混凝土墙和主体结构一同浇筑，必然会使原来的浅连梁形成深连梁，影响连梁的破坏形式，进而影响主体结构的安全。

4、应对策略

无论应用何种办法，都要保证结构的受力形式不变或者基本不变。一种是减少对连梁的影响，即用100mm厚的混凝土代替原来的200mm厚窗下砌体墙和主体结构一同浇筑，混凝土墙中只配置少量的构造钢筋，形成主体结构的薄弱部位，在主体结构遭受地震时，使该薄弱部位优先破坏，使剪力墙和连梁尽可能地符合设计的受力形式；一种是不改变结构在地震时的受力形式，在窗下混凝土墙和连梁或剪力墙的横向或竖向接缝部位，填充柔性材料将二者间接连接，达到既不影响剪力墙的刚度，又能实现外墙一次浇筑完成的目的。

5、工程应用实例

5.1工程概况

郑州市某项目建筑面積约20万平米，且位于城市中心繁华地段，为了降低施工成本，加快施工速度，决定采用铝模板施工。为了配合铝模板施工，决定将窗下墙、阳台栏板处的砌体墙用混凝土墙代替。

5.2施工工艺

用200mm厚的混凝土墙代替200mm厚的砌体墙和主体结构一同浇筑，为了保证混凝土墙体和结构墙体脱离开不影响结构的整体性能，需在下边和一侧做隔离处理。本工程水平隔离处理采用卡槽+保温苯板，竖向分隔处理采用成品的PVC一体式结构。

5.3注意事项

1.竖向分隔缝和水平分隔缝必须连续，不得出现混凝土刚性联结。

2.竖向结构分割缝端部必须密封，防止建筑混凝土时，将混凝土材料灌进分割材料的空隙中，起不到柔性连接的作用。

结论：

在高层建筑中用200mm厚的混凝土墙代替窗下砌体墙和主体结构一同浇筑，在窗下混凝土墙和主体结构之间用柔性填充将两者连接，对主体结构的影响可以不考虑，同时还能节约材料，缩短工期，进而达到降低施工成本的目的。

参考文献：

[1]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010

[2]建筑结构荷载规范GB50009-2012

[3]建筑抗震设计规范GB50011-2010

作者简介：

吕仲亮，中建七局有限公司总承包公司，河南郑州；

訾建涛，中建七局有限公司总承包公司，河南郑州。