新型轻质支撑剪力墙经济指标敏感性分析

张婷

（广东理工学院）

1 引言

预制装配式混凝土结构，可以有效节省资源和能源，提高材料在实现建筑节能和结构性能方面的应用，减少现场施工对场地等环境条件的要求，减少建筑垃圾对环境的不良影响，提高建筑功能和结构性能，有效实现国家提倡的“四节一环保”绿色发展要求，实现低能耗、低排放的建造过程，促进我国建筑业的整体发展，实现预定的节能、减排目标。

本研究的轻质支撑剪力墙作为一种新型的墙体，经济分析是其推广和应用的前提。因此，针对轻质支撑剪力墙，从经济性能分析着手，与实体剪力墙进行对比，通过敏感性分析，研究影响轻质支撑剪力墙造价的主要因素，为推广轻质支撑剪力墙墙提供依据，论述轻质支撑剪力墙推广与应用的可行性。

2 轻质支撑剪力墙的一般构造

轻质支撑剪力墙是在由边缘构件、斜撑和墙身三部分连接成整体后预制而成，将墙体受力最小的部分用较小的截面斜撑代替，可以大幅度减轻构件自重。在剪力墙界面连接处，墙体做成“凸”字型企口，增强其抗剪能力。上下剪力墙预留竖向受力钢筋，采用机械连接或焊接连接的方法；剪力墙两侧采用U型环筋扣合锚接。

图1 轻质支撑剪力墙布置图

课题组采用OpenSees对某县的一个工程实例中的一片实体剪力墙进行建模，通过数值模拟研究其受力性能。并以工程实例中的实体剪力墙为基础，采用OpenSees建立轻质支撑剪力墙有限元模型，对其进行数值模拟分析，得到其滞回曲线、骨架曲线及特征值，研究其是否满足抗震设计要求，并与实体剪力墙的抗震性能进行了对比分析，结果表明二者具有相当的抗震性能[1]。

所取的轻质支撑剪力墙墙体长l 3000mm，高h 4200mm,宽d 200mm,洞口取上部保留墙体的高度为a，下部保留墙体的高度为c，洞口宽度为，支撑的倾角α≤70°，优化的支撑截面为200mm×300mm，如图1所示。可选用厚度为200mm的填充墙作为墙体材料，布置于墙体与支撑之间的洞口内。同时，为了减少施工现场保温层布置的工序，在预制墙体时直接在外墙表面布置防水保温层，从而解决了外墙保温施工麻烦等问题。

图2 实体剪力墙截面尺寸及配筋

图3 标准层轻质支撑剪力墙截面尺寸及配筋

表1 材料用量表

表2 墙体材料造价表

从国内外学者研究可知，加气混凝土砌块是强度高、保温隔热性好、质量轻、可加工性强的一种新型墙体材料，并作为墙体材料在多层、高层和加层建筑中被广泛应用。为了达到良好的隔热性及满足轻质的要求，所以，本研究建议在轻质支撑剪力墙洞口中使用加气混凝土砌块做填充墙体。

3 轻质支撑剪力墙经济性分析

3.1 轻质支撑剪力墙与实体剪力墙工程造价的对比

本研究的工程造价均依据《河南省建设工程工程量清单综合单价》(2008)及《郑州市2015年第二季度材料信息价》。针对轻质支撑剪力墙和实体剪力墙，分别计算出了墙体的造价，然后进行分析。其中，钢材用量表、混凝土用量表、外墙保温用量表、加气混凝土砌块用量表及墙体材料总造价表分别见表1、表2所示。

选取了一个工程实例其中的一片实体剪力墙，墙厚为200mm，剪力墙高4200mm。该墙体包括两部分：两端的暗柱区域和中间的墙体，该剪力墙的截面配筋如图2所示，中间墙体的截面配筋为：竖向钢筋为C10@200，水平分布筋为C8@200，拉筋为A6@400×400。剪力墙所用到的混凝土强度等级为C30，钢筋为普通热轧钢筋HPB300，HRB400。

在实体剪力墙墙体中间开一定尺寸的洞口，并布置人字支撑，墙体中间洞口处填充加气混凝土砌块。根据本课题组计算出的结果，在满足实体剪力墙的抗震要求条件下，轻质支撑剪力墙中墙体的配筋为：洞口两边保留部分的墙体配筋与工程实例中的实体剪力墙相同，为C10@200；上下保留部分的墙体配筋为C12@200；支撑取200×300，；配筋取为4C14。合理洞口位置为：上部保留墙体的高度a为1200mm，下部保留墙体的高度c为600mm，洞口宽度e为1600mm。

标准层轻质支撑剪力墙内墙板的配筋构造示意图如图3所示，与实体剪力墙墙板的配筋构造相比，除了水平分布筋由C8@200变为C12@20和C10@300外，支撑亦布置竖向受力钢筋与箍筋。

图4 轻质支撑剪力墙主要经济指标敏感性分析图

图5 轻质支撑剪力墙与实体剪力墙对钢材价格敏感性对比图

图6 轻质支撑剪力墙与实体剪力墙对混凝土价格敏感性对比图

根据轻质支撑剪力墙与实体剪力墙的对比，达到相同的隔热性能，轻质支撑剪力墙需要外贴聚苯保温板50mm，而实体剪力墙需要外贴聚苯保温板60mm。

3.2 主要经济指标的敏感性分析

在可行性研究中的财务分析和经济效果计算，都是假定各个因素在不变的情况下进行的。但在未来的建设和生产经营活动中，随着时间的推移，这些因素都不可避免的会产生某些波动，从而引起经济效果也相应发生变化，严重的甚至会影响原来对经济评价所作的结论。为此，就要求在可行性研究阶段进行敏感性分析，敏感性分析是对投资项目进行技术经济分析的一种主要方法。

项目的敏感性分析为决策者提出了可靠的决策依据，以及在探求解决项目实施的过程中或建成后一些因素发生变化时如何调整项目的实施方案和经营策略，对降低项目风险、提高投资效益具有非常重要的作用。

1）轻质支撑剪力墙主要技术经济指标敏感性分析对比

为了深入研究影响轻质支撑剪力墙成本的主要因素，需要对主要经济指标进行敏感性分析。由以上分析可知，影响轻质支撑剪力墙的主要经济指标有：钢材价格、钢材用量、混凝土价格、混凝土用量、加气混凝土砌块价格、保温板价格。图4为新型复合结构主要经济指标敏感性分析图。

分析以上图表可以看出，混凝土用量与混凝土价格、钢材用量与钢材价格变化幅度基本相等，两条线基本重合。轻质支撑剪力墙墙体材料成本敏感程度的主要指标依次为：混凝土用量与混凝土价格、钢材用量与钢材价格、保温板价格、加气混凝土砌块价格。因此，要降低轻质支撑剪力墙墙体材料成本，首先要降低混凝土用量或混凝土价格，其次是降低钢材用量或钢材价格。

2）轻质支撑剪力墙与实体剪力墙同样墙体材料主要技术经济指标敏感性分析对比图5～图7分别为轻质支撑剪力墙与实体剪力墙的钢材价格敏感性对比图。

图7 轻质支撑剪力墙与实体剪力墙对保温板价格敏感性对比图

从以上图5～图7中可以看出，轻质支撑剪力墙对钢材价格的敏感程度略大于实体剪力墙，对混凝土价格及保温板价格敏感程度小于实体剪力墙。这说明，当钢材价格变化时，轻质支撑剪力墙墙体材料成本变化大于实体剪力墙，混凝土及保温板价格变化时，实体剪力墙墙体的材料成本变化大于轻质支撑剪力墙。

4 结论

①轻质支撑剪力墙墙体材料成本敏感程度的主要指标依次为：混凝土用量与混凝土价格、钢材用量与钢材价格、保温板价格、加气混凝土砌块价格。因此，要降低轻质支撑剪力墙墙体材料成本，首先要降低混凝土用量或混凝土价格，其次是降低钢材用量或钢材价格。

②轻质支撑剪力墙对钢材价格的敏感程度略大于实体剪力墙，对混凝土价格及保温板价格敏感程度小于实体剪力墙。