1.1 什么是CL建筑体系
CL建筑体系(Composite Light-weight英文“复合轻型”之缩写)是将一种永恒的节能技术措施融入墙体中,构成的新型复合钢筋混凝土剪力墙结构体系。其将保温层与剪力墙的受力钢筋组合成CL网架板作为墙体的骨架,两侧浇注混凝土后发挥受力和保温的双重作用。实现了墙体改革、建筑节能和建筑工厂化的要求,填补了我国乃至世界建筑领域里的一项空白。
CL建筑体系的最大优势:
建筑物的全生命周期不需对保温层进行维护、维修,解决了目前普遍采用外墙粘贴、外挂保温层技术易产生的裂缝、空鼓、渗漏、脱落等隐患和寿命短所造成后期产生大量建筑垃圾和大量维修投资的问题,并可直接进行CL结构外墙体的各类外墙面装饰工程。
1) 高达65%的保温隔热节能标准;
2) 极限承载力:CL复合混凝土剪力墙= 1.14倍的实体混凝土剪力墙;
3) 极限轴压承载力:“CL—Ⅰ”是“W—1”的1.12倍;“CL—Ⅱ”是“W—1”的1.18倍;
4) CL结构自重比砖混结构减轻50%;
5) CL体系扩大住房使用面积8-10%,即建筑面积100㎡的住宅使用面积从83㎡提升至92㎡左右;
6) CL体系在8度及8度以下设防的地震区足够靠;
7) 比砖混结构(30年)延长使用寿命30年以上。 |
该体系以合理的设计理论、优良的材料组合、现代化的生产手段组合成全新的建筑体系。
该体系适用于:
1)设防烈度为8度及8度以下严寒、寒冷地区多层、小高层及高层所有居住建筑和公共建筑;
2)设防烈度为8度及8度以下夏热冬暖、夏热冬冷地区有保温隔热要求的多层、小高层及高层所有居住建筑和公共建筑;
3)新农村建设“节能省地型”住宅。
1.4 CL建筑结构体系优点
1.4.1 节地
CL建筑结构体系完全取代粘土砖混合结构,可以大量节约土地和烧砖用煤。每个CL建筑结构体系专业化部品生产基地每年可生产60万㎡CL网架板,可以满足100万㎡节能住宅的需要,即每年可节约烧砖毁田600亩。
因CL建筑结构体系比砖混结构增加实际使用面积8~10%,即在使用面积相同的情况下每个基地每年可节约建筑用地100亩。
1.4.2 节材
CL建筑结构体系采用自密实混凝土建造,每个基地每年可以使用粉煤灰3.2万吨,可节约水泥用量1.5万吨。
1.4.3 节能
CL建筑结构体系至少可以达到65%的节能标准。每个基地每年建设的节能住宅可以节约取暖烧煤10000吨,节约空调制冷用电50万千瓦时,节约烧砖用煤5000吨。
1.4.4 节资
CL建筑结构体系为永久性保温,其保温层可以与建筑物同寿命,终生无需维护及更换。与设计寿命为20年的外保温相比,按建筑物50年的使用年限计算,每个基地每年可节约建筑物保温维修资金7000万元,减少建筑垃圾6万立方米。
1.4.5 安全
CL建筑结构体系完全由钢筋混凝土整体浇筑而成,且构造独特,经过试验检验,可以真正做到“大震不倒,中震可修,小震不坏”,是百姓居住最安全的庇护所。而且,CL建筑结构体系耐久性比砌体结构至少多50年,即在使用期内结构不会老化。
1.4.6 舒适
CL建筑结构体系是真正的保温建筑,而且建筑物的蓄热能力强大,不仅能够做到“冬暖夏凉”,而且在停止供暖或制冷后温度变化缓慢,舒适度良好。已有的工程实例表明,在停暖三天后,CL建筑结构体系房间内的温度只降低3度。
1.4.7 经济
由于CL建筑结构体系至少能达到国家规定的65%节能标准,若按分户计量计算,每户每年可节约取暖费用500元,减少空调用电300元,即50年可节约费用至少40000元。
CL建筑结构体系墙体比普通砖混结构薄50%左右,即每户可增加实际使用面积8~10㎡。按实际使用面积计算可以减少购房费用3万元以上。
由于CL建筑结构体系保温是终生无需更换和维修的,每户在50年的使用期内可免去保温维修资金至少为10000元。
1.5 CL建筑体系的发展历程 |
2) 从2000年至今,已在全国建成2000万平方米,在建和设计的1000万平方米;
3) 全国已有14个省、市颁发了《CL结构体系设计规程》和准入文件;
4) 22项国家专利发明和数项省部级大奖。
1.6 建设条件和生产规模
1) 大型生产线项目 = 30 亩工厂用地和 5000 平方米厂房 +设备、技术=年产 60 万平方米网架板,满足 100 万平方米以上的住宅建设的需求。
2) 中型生产线项目 =20 亩工厂用地和 2500 平方米厂房 +设备、技术=年产 25 万平方米网架板,满足 45 万平方米以上的住宅建设的需求。
3) 小型生产线项目 = 15 亩工厂用地和 2000 平方米厂房 +设备、技术=年产 15 万平方米网架板,满足 25 万平方米以上的住宅建设的需求。
第二章 CL建筑结构体系经济指标统计
2.1 主要原材料用量分析 | ||||||
建筑物是由多种原材料如钢筋、水泥、石子等材料组合而成,主要原材料的用量直接关系到建筑本身的造价。表1为2005年石家庄地区多种结构形式原材料用量统计对比。 | ||||||
表1 各种结构原材料用量对比表 | ||||||
结构形式 (层) | 钢筋用量 (㎏/㎡) | 水泥用量 (㎏/㎡) | 砌体用量 (m3/㎡) | |||
砖混结构(6) | 28.1 | 136 | 0.35 | |||
框架结构(6) | 35.8 | 141 | 0.32 | |||
水泥空心砌块(6) | 33.4 | 139 | 0.34 | |||
CL结构(7) | 34.5 | 157 | 0.06 | |||
短肢剪力墙(11) | 49.2 | 170 | 0.27 | |||
CL结构(12) | 46.6 | 168 | 0.19 |
结论:CL建筑结构体系钢筋用量低于框架结构和短肢剪力墙结构,水泥用量低于短肢剪力墙结构,砌体用量低于所有结构。 | |||||||||
2.2 结构自重分析 | |||||||||
建筑物的自重直接关系到建筑物受地震力作用的大小和基础及地基的承载要求。建筑物的自重越大导致地震力作用越大,结构构件增加,需要的原材料用量也增加,尤其是地基处理的费用相差巨大。 | |||||||||
表2 各种结构主体自重对比分析(不计活载) 单位:㎏/㎡ | |||||||||
外 墙 | 内 墙 | 隔 墙 | 梁板柱 | 均 重 | 均重对比 | ||||
砖混结构 | 524~762 | 524~762 | 296 | 350~400 | 1800~2000 | 2.2 | |||
框架结构 | 2 | 224 | 224 | 300~500 | 1300~1500 | 1.5 | |||
短肢剪力墙 | 2 | 224 | 80 | 450~550 | 850~950 | 1.1 | |||
CL结构 | 350 | 350 | 80 | 350~400 | 800~900 | 1.0 |
结论:CL建筑结构体系自重低于其它结构,其土建造价也相应低于其它结构。 | |||||||
2.3 净使用面积分析 | |||||||
作为一种功能性产品,建筑物的唯一目的是使用,而使用的最重要的一个指标就是净使用面积。净使用面积越高即建筑物的利用率越大,经济效益就越高。如普通的砖混结构中,墙体所占面积为总建筑面积的20%~25%,即有效使用率为75%~80%。表3为几种结构形式多层住宅普通户型(100㎡)实际使用面积对比分析。 | |||||||
表3 各种结构形式实际使用面积对比分析 单位:㎜ | |||||||
结构形式 | 外墙厚度 (墙厚+保温+抹灰) | 内墙厚度 (墙厚+抹灰) | 隔墙厚度 (墙厚+抹灰) | 使用面积系数 | |||
砌体结构 | 370+20+40 | 240(370)+40 | 120+40 | 75%~80% | |||
240+50+30 | 240+40 | 120+40 | 77%~82% | ||||
框架结构 | 200+50+30 | 150+40 | 120+40 | 80%~85% | |||
剪力墙 | 160+80+30 | 160+20 | 160+20 | 83%~90% | |||
CL结构 | 150+80+20 | 120(200)+20 | 120+20 | 85%~92% |
结论: CL 建筑结构体系可以比其它结构增加实际使用面积,尤其是比砌体结构增加实际使用面积 5%~10% 。若按每平方米 4000 元售价计算, CL 建筑结构体系在同等建筑面积的前提下,相当于节约购房资金 2~4 万元。 2.4 节能标准及运行费用分析 CL建筑结构体系是一种复合保温体系,其从50%节能标准到65%节能标准增加费用一般只有保温层加厚部分的直接花费,远远低于其它保温做法所增加的费用。而且,CL建筑结构体系的保温层在50㎜厚混凝土的保护下,其保温性能与建筑物同寿命,无需保温层的维护、更换。因我国第一批采用外墙外保温的建筑其外保温还未到20年的设计使用年限,但从既有建筑节能改造和国外相关经验参考计算,在保温层施工完毕后按平均每年的维护费用为1元/㎡、一次更换包括拆除、垃圾清运、保温做法在内费用大约100元/㎡计算,即保温层施工完毕,建筑物至少50年的使用期限内,后期潜在费用按外墙面积计算仍需大约250元/㎡。因此,CL建筑结构体系保温技术在同等节能标准条件下优于外保温系列做法。 2.5 同一建筑不同结构形式造价对比 下表为同一建筑物按不同结构形式以《河北省建筑工程预算综合基价》( 2003 年)为依据进行工程预算所显示的结果。该工程地下一层,地上六层,抗震设防烈度为七度,节能标准为 65% 。 表 4 同一建筑不同结构形式土建造价对比 | ||||||
结构形式 | 砖混结构 | 框架结构 | CL结构 | |||
土建造价(元/㎡) | 0.75 | 726.18 | 713.96 |
以下为部分地区不同时期各种结构土建造价对比统计: |
表5 青岛2001年造价对比 | |||||||
结构形式 | CL结构 | 砌体结构 | 水泥空心砌块结构 | 框架轻板结构 | |||
节能标准 | 50% | 无 | 50% | 50% | |||
层高 | 6层 | 6层 | 6层 | 6层 | |||
单房造价元 | 698 | 590 | 995 | 1150 | |||
钢筋用量 | 38 | 26.9 |
注:此表中有关数据由青岛勘察设计协会提供 | |||||
表6 邢台2005年造价对比 | |||||
名称 | CL结构 | 砖混结构 | |||
单方造价 元/m2 | 6.77 | 585.10 | |||
钢筋用量 kg/m2 | 33 | 24 | |||
水泥用量 kg/m2 | 180 | 170 |
表7 石家庄2007年造价对比 | |||||
名称 | CL结构体系12层 | 短肢剪力墙结构12层 | |||
土建单方造价 (元/m2) | 980.24 | 993.55 | |||
钢筋用量 (kg/m2) | 43.76 | 72 | |||
水泥用量 (kg/m2) | 223 | 200 |
表8 衡水2006年造价对比 | |||||||
加气混凝土 | 粘土实心砖 | 轻质砌块 | CL结构体系 | ||||
钢材(㎏/㎡) | 28.0 | 30 | |||||
水泥(㎏/㎡) | 110 | 170 | 130 | 180 | |||
工日(个/㎡) | 0.44 | 1.13 | 0.5 | 0.5 | |||
砂浆(m3/㎡) | 0.209 | 0.229 | 0.209 | 0.15 | |||
自重(㎏/㎡) | 260 | 748 | 260 | 200 | |||
造价(元/㎡) | 585 | 995 | 659 |
注:本表出自衡水市墙体材料革新办公室阎炳义《关于实心粘土砖及其替代产品生产和使用情况的调研报告》。 | ||||||||
表9 各地CL建筑结构体系工程实例造价统计 | ||||||||
序号 | 工程名称 | 工程地点 | 层数 | 建设时间 | 土建造价 | |||
1 | 创新园1# | 湖北芜湖 | 5 | 2007年 | 767元/㎡ | |||
2 | 鑫怡家园1# | 河北黄骅 | 6 | 2007年 | 740元/㎡ | |||
3 | 世纪花苑7# | 河北唐山 | 10 | 2007年 | 753元/㎡ | |||
4 | 七分部住宅2# | 河北石家庄 | 12 | 2007年 | 980元/㎡ | |||
5 | 时代明珠A | 山东章丘 | 28 | 2008年 | 1200元/㎡ |
2.6 社会效益分析
大型生产线项目建成后:
1)每年可建设100万平方米节能住宅;
2)减少烧砖7.5亿块,节约烧砖用地600亩;
3)节约取暖用煤5.5万吨;
4)节约空调用电1000万度。
结论:建设一个生产基地相当于节约一个小型煤矿。
2.7 成功案例 | |||
工程名称 | 建设地点 | 建筑面积 | 开工时间 |
错埠岭小区 | 山东省青岛市 | 0.6万㎡ | 2000年5月 |
名都花园小区 | 河北省邯郸市 | 4.1万㎡ | 2001年4月 |
钟强花园小区 | 河北省石家庄市 | 5.6万㎡ | 2002年3月 |
北京军区七分部住宅 | 河北省石家庄市 | 1.3万㎡ | 2002年5月 |
河北省邮政宿舍楼 | 河北省石家庄市 | 0.9万㎡ | 2002年7月 |
信通花园小区 | 河北省石家庄市 | 18.1万㎡ | 2003年3月 |
宏源公司住宅楼 | 河北省衡水市 | 1.1万㎡ | 2004年3月 |
阳光国际花园小区 | 河北省邢台市 | 14.2万㎡ | 2004年7月 |
海尔家苑小区 | 山东省青岛市 | 2.2万㎡ | 2004年9月 |
鑫怡佳苑小区 | 河北省黄骅市 | 5.6万㎡ | 2005年3月 |
海湾花园小区 | 山东省青岛市 | 3.9万㎡ | 2005年3月 |
盛唐经典花园小区 | 山东省济宁市 | 7.1万㎡ | 2005年9月 |
阳光丽园小区 | 内蒙古呼和浩特市 | 6.6万㎡ | 2005年9月 |
燕山樱园小区 | 山东省济南市 | 2.6万㎡ | 2006年3月 |
奥林匹克花园 | 山东省泰安市 | 34.1万㎡ | 2006年8月 |
天府名城小区 | 山东省淄博市 | 12.6万㎡ | 2006年9月 |
世纪花苑小区 | 河北省唐山市 | 5.4万㎡ | 2006年9月 |
北京军区七分部住宅 | 河北省石家庄市 | 5.4万㎡ | 2007年3月 |
圣迪亚庄园 | 河北省石家庄市 | 2.0万㎡ | 2007年4月 |
河北工业大学住宅区 | 天津市 | 14.5万㎡ | 2007年4月 |
井陉水利局宿舍 | 河北省石家庄市 | 1.1万㎡ | 2007年5月 |
邢庄安置小区 | 河北省秦皇岛市 | 13.1万㎡ | 2007年8月 |
新矿家园小区 | 山东省泰安市 | 4.0万㎡ | 2007年8月 |
华新家园小区 | 山东省泰安市 | 5.0万㎡ | 2007年8月 |
时代明珠花园 | 山东省济南市 | 10.1万㎡ | 2007年9月 |
太公苑小区 | 山东省淄博市 | 3.5万㎡ | 2007年9月 |
多个省的建设主管部门先后根据试验结果及工程实践编制了相关的技术规程及构造标准图,作为设计、审图、施工、监理的依据。各省现行的技术标准如下:
河北省工程建设标准《CL结构设计规程》 DB13(J)43-2006;
河北省工程建设标准《CL结构工程施工质量验收规程》 DB13(J)44-2003;
河北省省级工法《CL结构体系复合剪力墙现场浇筑施工工法》;
山东省工程建设标准《CL结构体系技术规程》DBJ14-043-2007;
山西省工程建设标准《CL结构体系技术规程》DBJ04-230-2005;
四川省工程建设标准《CL结构设计规程》 DB51/T5044-2007;
四川省工程建设标准《CL结构工程施工质量验收规程》DB51/T5045-2007;
内蒙古工程建设标准《CL结构体系技术规程》DBJ03-24-2006;
辽宁省工程建设标准《CL结构体系技术规程》;
黑龙江公司企业标准《CL结构体系技术规程》Q/HXR001-2007;
天津市工程建设标准《维护结构保温构造(CL墙体保温体系)》 DBJT29-173-2007;
河南省、北京市等工程建设暂按河北省相关规程执行。
2.9 CL建筑体系在新农村建设中的显著优势
CL建筑体系的出现,一举解决了农村住宅中长期存在的占用耕地、高耗能、旱厕、不取暖、房子短寿命、不抗震等诸多问题,显示出无可比拟的优势:
1)不使用传统的农村住宅建筑中必不可少的实心粘土砖。
虽然建筑材料及建筑方式已经发生巨大的改变,但广大农村依然使用实心粘土砖盖房,导致全国平均每个县就有25个到50个砖窑,这些砖窑蚕食我国本就极为稀缺的耕地。CL建筑体系在建房过程中不使用粘土砖,因此它对节约土地,特别是节约耕地的效果是不可估量的。
2)建宅还耕消灭空心村,改变村容村貌。
由于砖房材料、设计落后造成房屋寿命短,导致我国农村存在着众多的“空心村”,旧村落占地现象比比皆是。但应用CL建筑体系后,不仅使该村住宅全部达到节能,节地率达80%,村容村貌得到很大改变,还改变了农村千百年来的旱厕模式,实现了室内水冲厕所,保证了农民的卫生条件,有利于今后农村公用设施的配套建设。
3)节能环保。
使用CL建筑体系建造的房屋,其节能效果高达65%,实际综合节能甚至高达80%。农民冬季取暖、四季做饭、热水洗澡不用煤,全部使用绿色再生资源。仅取暖费一项,每户每年就可节约2000多元钱。