一、材料選用
原設(shè)計(jì)采用灰砂磚作墻體材料，雖然也是新型墻體材料，但其容重與紅磚一樣，達(dá)不到減輕建筑自重的目的。在做了大量的調(diào)查及對(duì)比，且考慮了諸如砌筑性能、隔音、隔熱性能和施工難度后，決定選擇四個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比計(jì)算如下：
1. 內(nèi)外墻均采用紅磚——僅作對(duì)比參考用;
2. 內(nèi)外墻均采用灰砂磚;
3. 內(nèi)外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊。
4. 外墻采用蒸壓加氣混凝土、內(nèi)墻采用GRC墻板。
選擇這四個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，具體因?yàn)椋?/span>
1. 在未規(guī)定不準(zhǔn)使用紅磚以前，由于紅磚具有性能穩(wěn)定、干縮率低、施工方便而受到廣泛使用，開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位及政府有關(guān)部門(mén)對(duì)其造價(jià)較為熟悉，故以紅磚作參照，對(duì)比分析各種新墻體材料使用的經(jīng)濟(jì)情況;
2. 灰砂磚的大小及砌筑工藝基本與紅磚一致，在目前政府規(guī)定不準(zhǔn)用紅磚的情況下，許多工程項(xiàng)目改用灰砂磚;
3. 采用輕質(zhì)材料作為非承重圍護(hù)墻是政府大力推廣且較有發(fā)展前途的事情，蒸壓加氣混凝土、陶?；炷疗鰤K是目前市場(chǎng)較多的可以用在內(nèi)外墻的新型輕質(zhì)墻體材料，兩種材料干容重、市場(chǎng)價(jià)格基本一致，采用一種砌塊即具有兩種代表性;
4.GRC板是更加輕質(zhì)高強(qiáng)的混凝土板材，由于其是工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝，減輕了現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)量，墻厚度較小，不需抹灰即可達(dá)到規(guī)范要求的垂直度和平整度，且可增加純使用面積。
各種材料的規(guī)格及物理性能詳見(jiàn)附表1。
性能
材料
名稱
產(chǎn)品規(guī)格
物理性能
模量(mm)
容重kg/m3
隔音
性能 (dB)
導(dǎo)熱
系數(shù) (w/mk)
吸水率%
干縮率mm/m
抗壓強(qiáng)度Mpa
抗折強(qiáng)度 Mpa
GRC墻板
90×610×2440
600
40
0.39
8.5
0.62
4.85
5.8
加氣砼砌塊
190×190×390
﹤900
38
0.43
40
0.52
﹥5.0
120×190×390
﹤900
42
灰砂磚
53×115×240
﹤1900
48
0.80
15
0.04
﹥10
二、荷載取值上的對(duì)比
與原設(shè)計(jì)相比，本次計(jì)算在荷載取值上除了對(duì)梁上線荷載(即墻荷載)作了對(duì)應(yīng)的修改外，其余荷載(包括板荷、墻荷、柱荷等)均保持不變。以下為總的墻體工程量及兩方案具體取值的比較：
1、工程量的計(jì)算(標(biāo)準(zhǔn)層)
外墻： 335.04m2 /層
分戶墻： 122.40m2 /層
內(nèi)隔墻： 417.04m2 /層
2、四個(gè)方案荷載取值的比較(/層)
1)灰砂磚(紅磚)方案：
容重取值為19KN / m3
180厚外墻及分戶墻：(335.04﹢122.04)×0.18×19﹦1564.46KN
120厚內(nèi)隔墻： 417.04×0.12×19﹦950.95KN
∑﹦1564.46﹢950.95﹦2515.41KN
2) 內(nèi)外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊方案：
容重考慮吸水率等因素后取值為11 KN / m3
180厚外墻： 335.04×0.19×11﹦700.24kN
180厚分戶墻： 122.40×0.18×11﹦242.35kN
120厚內(nèi)隔墻： 417.04×0.12×11﹦550.50kN
∑﹦700.24﹢242.35﹢550.5﹦1493.1kN
本方案總墻體荷載減少為(2515.41﹣1493.1) /2515.41﹦40.64%
3) 外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊、內(nèi)墻采用GRC墻板：
容重考慮吸水率等因素后取值為：
蒸壓加氣混凝土砌塊：11 KN / m3
GRC墻板：6 KN / m3
180厚外墻： 335.04×0.19×11﹦700.24kN
180厚分戶墻： 122.40×0.18×11﹦242.35kN
90厚內(nèi)隔墻： 417.04×0.09×6﹦225.21kN
∑﹦700.24﹢242.35﹢225.21﹦1167.8kN
本方案總墻體荷載減少為(2515.41﹣1167.8) /2515.41﹦53.57%
三、力學(xué)性能上的對(duì)比
因原設(shè)計(jì)是采用TBSA4.1進(jìn)行計(jì)算的,故為達(dá)到一致的輸出形式,新方案亦以TBSA4.1計(jì)算?？紤]到兩種輕質(zhì)墻體荷載較為接近，故力學(xué)性能對(duì)比時(shí)主要以內(nèi)外墻均采用蒸壓加氣混凝土砌塊方案為依據(jù)。初步計(jì)算后,在所有構(gòu)件截面尺寸不變的情況下,發(fā)現(xiàn)組合后的柱腳最大軸力均得到了不同程度的減少,幅度最大者達(dá)30%,從而按軸壓比0.8對(duì)柱子截面進(jìn)行了修改,并把梁的截面亦作出了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,再行計(jì)算后得出者的差異詳見(jiàn)表2。
項(xiàng)目
新墻體方案
灰砂磚方案
新墻體方案減少
總重(地面以上)
149872KN
207822KN
57950KN，減27.8%
周期 橫向
(第一振型) s縱向
1.418
1.572
1.558
1.722
總地震力 橫向
縱向
4278KN
5594KN
1316KN,減23.5%
3976KN
5252KN
1276KN,減24.5%
基底地震彎矩 橫向
KN.M 縱向
165016
216764
51748KN.m減23.8%
152306
201770
49464KN.m減24.5%
柱腳max軸力(地震)
6108KN
9193KN
3085KN,減33.6%
最大地震位移橫向縱向
1/2431(22.62mm)
1/2178(25.25mm)
10.4%
1/2127(25.85mm)
1/1935(28.43mm)
9.1%
從表看出,新方案與舊方案相比各種力學(xué)指標(biāo)皆得到了不同程度的改善,且周期由原1.572s，降至1.418s，較為接近經(jīng)驗(yàn)值0.08N(0.08×18﹦1.44s)，更趨于合理。
四、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的對(duì)比
為了使造價(jià)計(jì)算有準(zhǔn)確完整的計(jì)算依據(jù)，在整體計(jì)算完成后，分別根據(jù)四個(gè)不同的方案設(shè)計(jì)了三套詳細(xì)的施工圖(因?yàn)榉桨?、2荷載基本一致，故施工圖僅出一套)。
(一)、造價(jià)計(jì)算內(nèi)容：
1、結(jié)構(gòu)部分：
1) 鋼筋混凝土樁、承臺(tái)、地梁;
2) 鋼筋混凝土柱、剪力墻、梁、板。
2、 墻體部分：內(nèi)外墻(或板)，紅磚、灰砂磚墻體內(nèi)面的一般抹灰，蒸壓加氣混凝土砌塊內(nèi)外墻面一般抹灰及掛網(wǎng)，GRC墻板不抹灰。
(二)、造價(jià)計(jì)算依據(jù)
1、 砌筑用M5混合砂漿，內(nèi)墻面用1：1膠質(zhì)水泥砂漿拉毛、1：1：6的水泥石灰混合砂漿抹灰;
2、 蒸壓加氣混凝土砌塊外墻在與砼柱墻梁交界處掛300寬鋼網(wǎng);
3、 定額套用廣州市九一定額，材料價(jià)按2000年廣州市定額站第一季度信息指導(dǎo)價(jià)。
(三)、造價(jià)計(jì)算結(jié)果
1、 方案一(內(nèi)外墻均采用紅磚)：人民幣8259487.25元;
2、 方案二(內(nèi)外墻均采用灰砂磚)：人民幣8331712.21元;
3、 方案三(內(nèi)外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊)：人民幣8191414.39元;
4、 方案四(外墻采用蒸壓加氣混凝土、內(nèi)墻采用GRC墻板)：人民幣7726812.60元。
(四)、造價(jià)計(jì)算結(jié)果綜合情況表如表3所示
方案
類型
外墻材料
內(nèi)墻材料
造價(jià)
名稱
容重
KN/m3
名稱
容重
KN/m3
結(jié)構(gòu)(元)
墻體(元)
總價(jià)(元)
合每M2建筑面積(元)
一
紅磚
19
紅磚
19
7043862.26
1215624.99
8259487.25
684.58
二
灰砂磚
19
灰砂磚
19
7043862.26
1287849.95
8331712.21
690.57
三
蒸壓加氣砼砌塊
9.8
蒸壓加氣砼砌塊
9.8
6624948.47
1566465.92
8191414.39
678.94
四
蒸壓加氣砼砌塊
9.8
GRC板
6
6331139.57
1395673.03
7726812.60
640.43
對(duì)比
情況
方案二比方案一：結(jié)構(gòu)造價(jià)相同，墻體造價(jià)增加72224.96元合5.94%;總造價(jià)增加72224.96元合0.87%。
方案三比方案一：結(jié)構(gòu)造價(jià)減少418913.79元合5.95%，墻體造價(jià)增加350840.93元合28. 86%;總造價(jià)減少68072.86元合0.82%。
方案四比方案一：結(jié)構(gòu)造價(jià)減少712722.69元合10.12%，墻體造價(jià)增加180048.04元合14. 81%;總造價(jià)減少532674.65元合6.45%。
表3說(shuō)明：1、紅磚、灰砂磚、蒸壓加氣混凝土砌塊外墻厚取180mm、內(nèi)墻厚取120mm，GRC板取90mm厚; 2、紅磚、灰砂磚、陶?；炷疗鰤K(蒸壓加氣混凝土砌塊)墻體均考慮了抹灰，GRC板不抹灰。
五、幾點(diǎn)結(jié)論
(一)、對(duì)于一個(gè)18層的一般高層住宅建筑，內(nèi)外墻均采用灰砂磚，結(jié)構(gòu)造價(jià)與用紅磚相同，墻體造價(jià)比用紅磚增加投資約5.94%，結(jié)構(gòu)及墻體合計(jì)造價(jià)增加0.87%。
(二)、對(duì)于一個(gè)18層的一般高層住宅建筑，內(nèi)外墻均采用輕質(zhì)砌塊(蒸壓加氣混凝土砌塊或陶粒砌塊)，可以使結(jié)構(gòu)造價(jià)比用重型材料(灰砂磚或?qū)嵭募t磚)造價(jià)降低約5.95%，但墻體造價(jià)比用紅磚增加投資約28.86%，結(jié)構(gòu)及墻體合計(jì)造價(jià)降低0.82%。
(三)、對(duì)于一個(gè)18層的一般高層住宅建筑，外墻均采用輕質(zhì)砌塊(蒸壓加氣混凝土砌塊或陶粒砌塊)、內(nèi)墻采用GRC板(注：GRC板不抹灰)，可以使結(jié)構(gòu)造價(jià)比用重型材料(灰砂磚或?qū)嵭募t磚)造價(jià)降低約10.12%，但墻體造價(jià)比用紅磚增加投資約14.81%，結(jié)構(gòu)及墻體合計(jì)造價(jià)降低6.45%。因GRC板重量小，節(jié)省較多。
(四)、分析表3結(jié)構(gòu)、墻體的綜合造價(jià)可以看出：灰砂磚比紅磚總造價(jià)略高(約0.87%)。蒸壓加氣混凝土(或陶?；炷?砌塊作內(nèi)外墻;蒸壓加氣混凝土(或陶?；炷?砌塊作外墻、GRC板作內(nèi)墻，總造價(jià)比紅磚節(jié)約0.87%～6.45%。說(shuō)明使用新墻體材料的造價(jià)較使用紅磚節(jié)約或相近。
(五)、由計(jì)算得知，當(dāng)采用了新型墻體材料取代普通磚墻后，建筑物的重量減輕了，構(gòu)件的截面減少了，地震力降低了，從而整體受力有所改善，梁、柱的內(nèi)力也相應(yīng)減少，因而配筋亦適當(dāng)?shù)販p少了，降低了結(jié)構(gòu)造價(jià)。雖然新型墻體材料的單價(jià)比磚墻提高，但綜合起來(lái)還是比較經(jīng)濟(jì)的。
(六)、從每層垂直控制內(nèi)力來(lái)看，新墻體方案較原方案減少總共達(dá)19000KN。按每層控制內(nèi)力8200KN計(jì)算，在基礎(chǔ)方案不變的情況下，原來(lái)準(zhǔn)備減少的兩～三層主樓現(xiàn)完全可以不作修改，從造價(jià)與樓價(jià)相比，不言而喻，對(duì)甲方可是一個(gè)不小的福音。
綜上所述，在高層建筑中使用新型墻體材料，無(wú)論從受力還是經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)，都達(dá)到了一定程度的改善，由此看來(lái)，只要認(rèn)真解決施工中存在的問(wèn)題，新型墻體材料的推廣使用是有生命力的。
