SW建筑体系在多层和高层建筑中的应用研究
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清华大学建筑设计研究院有限公司SW建筑体系项目负责人北京100084；
3.北京华美科博科技发展有限公司北京100070）
[摘要]SW建筑体系为是一种保温、防火与承重结构一体化的建筑技术，属钢筋混凝土剪力墙结构体系；通过工厂化预制钢网夹芯板，运抵施工现场进行钢网夹芯板的安装、夹模固定，然后机械喷射混凝土或浇筑或预制混凝土，形成带边框的夹芯剪力墙承重结构，实现建筑保温与结构一体化；可盖15层及15层以下（≤45m）住宅建筑；采用保温剪力墙温度变形构造可建高度100m以上建筑；已具备在工程实际中应用的条件。
[关键词] SW建筑体系建筑节能与结构一体化全生命周期关键技术研究夹模体系保温节能喷射混凝土施工新法施工流程图
1前言
随着城乡一体化进程的深入，社会对环保理念的进一步深化，绿色建筑深入人心，让老百姓也能住得起、住得好、价格低的好房子迫在眉睫。施工简单、绿色环保、国家支持并能大量推广应用的新的建筑体系一定会受到普通百姓的欢迎。
2013年清华大学与住建部住宅产业化促进中心开展“新型城镇化与住宅产业化相互关系及关键技术研究课题”；2014年清华大学建筑设计研究院有限公司与住房和城乡建设部科技发展促进中心开展“建筑节能与结构一体化全生命周期关键技术研究”。SW建筑体系做为子课题是关键技术之一。
2SW建筑体系概述
（1）SW（sandwichwall英文夹芯墙之缩写）建筑体系由清华大学建筑设计研究院有限公司与北京华美科博科技发展有限公司共同研究、开发的一种新型建筑体系，实现了保温与结构一体化，保温与建筑物同寿命，节能、抗震、防火，是城镇一体化建设理想的建筑体系。
（2）SW建筑体系——是由喷涂或现浇或预制混凝土夹芯墙与暗柱、暗梁和边缘构件现浇相连，形成带边框的夹芯墙，边框对夹芯墙的刚性约束，提高结构的整体性和承载力；边框形成的“构造框架”增加结构抗倒塌能力。其所用钢丝网架夹芯保温板在工厂的专用设备上先行生产，运至施工现场后安装在基础圈梁上，与柱筋、梁筋绑扎并安装柱、梁夹模后，在现场对钢网夹芯板两侧喷涂或现浇或预制C30细石混凝土，然后现场浇筑梁柱，使浇筑的混凝土同喷涂或现浇或预制混凝土墙体密实地连结在一起，构成带边框的夹芯剪力墙结构。
“SW建筑体系”具有优良的节能保温性能，建筑保温与结构一体化，建筑保温与结构同寿命。它不同于目前在建筑主体外部采用“外贴”保温层的节能现状，其最大优势：可使建筑物的全生命周期不需对保温层进行维修、更换。解决了目前普通采用外墙粘贴、外挂保温层技术产生的易裂缝、空鼓、渗漏、脱落等隐患及寿命短造成后期产生大量建筑垃圾和大量维修投资的问题。
注：2014年2月3日，北京某工程一栋楼房外墙的一大片保温层被大风刮掉，并砸中停在楼下的3辆机动车，幸运的是事故中无人受伤。最初是10层到12层的保温层被刮开了，但到了晚上，10层以下的保温层又陆陆续续的被风刮开了。这座居民楼一共23层，从4楼至12楼的保温层都已脱落，露出里面的水泥和绿色的保温层，掉下的保温层碎片散落在楼下。
3SW建筑体系规程
4SW建筑体系研发团队
5申报2015年住房和城乡建设部科学研究项目“建筑节能与结构一体化全生命周期关键技术研究”
2014年清华大学建筑设计研究院有限公司与住房和城乡建设部科技发展促进中心开展“建筑节能与结构一体化全生命周期关键技术研究”，项目由清华大学建筑设计研究院有限公司、住房和城乡建设部科技发展促进中心及北京华美科博科技发展有限公司为主体承担研究工作。组成的产学研联合研究体是支撑本项目的技术基础，产学研结合的体制为项目提供了有力的技术支撑，可以保证项目的顺利开展和各项工作的落实。
清华大学建筑设计研究院是我国知名的建筑设计研究单位，人才济济，技术基础雄厚，并且下辖有建筑工程总承包企业及建筑产业化设计研究分院，承担标准图编制、参与试验研究和生产线设计等工作。清华大学土木工程系全程参与试验及研发工作。
住房和城乡建设部科技发展促进中心，是部科技发展促进中心与部住宅产业化促进中心合并重组而成立的，两中心合并重组后职能为：开展建筑节能、绿色建筑、城乡减排、住宅产业现代化和建筑工业化方面的技术经济政策、法规研究以及相关系数咨询服务和科研工作；组织实施住房城乡建设领域新技术、新工艺、新产品的评估认证和推广；组织开展有关试点示范工作，推进新型建筑工业化和住宅产业化，培育自主创新企业，引导技术进步和创新发展，提升产业化发展水平等。目前“科技成果库”建设工作是中心的重点工作之一，为课题的开展提供了有效平台和研究基础条件。
北京华美科博科技发展有限公司负责生产线的研发工作，具体落实项目的实施和落地，负责技术转移、推广和项目落地后的服务工作。北京华美科博科技发展有限公司是在丰台科技园区注册的高新技术企业，公司冯保莼教授级高工为原北京市建筑设计研究院享受国务院津贴的专家，有六十余年的专业经验，是本项目“夹模喷涂混凝土夹芯剪力墙建筑技术”的第一发明人和技术总负责人。
6SW建筑体系七大创新
（1）抗震性能好。建筑保温与结构一体化，建筑保温与结构同寿命
SW建筑体系是由喷涂或现浇或预制混凝土夹芯墙与暗柱、暗梁和边缘构件现浇相连，形成带边框的夹芯墙，边框对夹芯墙的刚性约束，提高结构的整体性和承载力；边框形成的“构造框架”增加结构抗倒塌能力；墙体抗震试验表明，其极限位移角达到1/120，满足剪力墙结构在大震作用下弹塑性变形要求。SW建筑体系，构造创新、结构受力合理，抗震性能好，该体系的房屋适用高度100m以上，比国内外同类结构有很大突破，技术性能达到国外同行业先进水平，为我国结构体系填补了一项空白，实现了建筑保温与结构一体化，建筑保温与结构同寿命。
（2）喷涂混凝土工艺先进，简单快捷，大量节约模板、原材料和人工
SW建筑体系中研发的喷涂混凝土配合比和湿喷工艺实用可靠，在50mm×50mm钢丝网格上喷涂，易挂网、不流坠、回弹率小于5%，粉尘深度低，表观质量和强度等级符合国家验收要求；现浇梁柱混凝土和夹芯板喷涂混凝土结合牢固，在抗震试验中，变形协调一致、共同工作。夹芯剪力墙成功应用喷涂混凝土，为我国建筑工程结构应用、抗震加固提供有益经验。
（3）墙体温度变形构造国内首创
SW建筑体系保温剪力墙的外叶墙设变形缝，降低温度应力影响，外叶墙退出剪力墙共同受力，减少夹芯结构腹丝数量，提高保温层热工性能。保温剪力墙耐火极限在2.5h以上，墙体保温和结构同寿命，符合GB50016-2014《建筑设计防火规范》，实现了国家“十二五”要求的保温与结构一体防火安全目标。保温剪力墙温度变形构造系国内首创，科学合理、减少应力、避免裂缝，适用建筑高度可达100m以上；热工性能优良，适用面广，为我国严寒地区保温节能75%发展要求提供应用保证。
（4）夹模体系坚固、实用、安全、经济
夹模系夹芯墙现浇暗柱、暗梁及边缘构件专用模板，并设有梳子状固定装置，用于夹紧固定钢丝网架夹芯板，确保夹芯板平面外有良好刚度，轴线定位准确，能承受喷涂混凝土压力而不颤动，不产生位移。夹模的梁、柱模板规格定型，连接件通用互换，夹模支架方便喷涂设备移动运转。夹模体系做到体轻、坚固、实用、安全和经济，有力促进喷涂混凝土夹芯剪力墙建筑的应用和发展，为我国混凝土墙体模板增加一个新品种。
（5）经济实用，应用前景非常广阔
SW建筑体系经济效益好，降低自重和节约材料20%，与传统多层钢筋混凝土剪力墙相比，每平米墙面节约混凝土0.06m3，节约钢材13kg，节省人工1.5个工日，降低工程造价约10-15%；比全现浇剪力墙节省模板60%以上，夹模工具式模板块小重量轻不需要机械吊装，降低了对施工设备的要求，给运输、吊装作业带来了很大方便；墙体大量减少现场绑扎钢筋，加快施工降低成本。钢网夹芯板生产简单，投资少收效快，在缺少建材、运输困难的边远地区更具广阔的应用前景。
（6）多样化的施工工艺
SW建筑体系在喷涂混凝土施工工艺的基础上，又系列开发了预制混凝土钢网夹芯板外叶墙板技术、预制混凝土钢网夹芯板楼板技术、预制混凝土钢网夹芯板屋顶保温板技术等，为SW建筑体系开辟了更广阔的市场前景，实现了住宅工业化生产和机械化施工；实现了产品数字化、标准化、模数化的质的飞跃，开创性的实现了多种形式的生产方式，加强了住宅部品的多用性，优化组合，大大提高了工期并保证了产品质量。
SW建筑体系预制化生产，保证了施工质量，提高了施工工期，实现了住宅工业化生产质的飞跃。
（7）“超低能耗建筑”的系列开发与研究
结合SW建筑体系的技术特点与被动式房屋的技术要求，联合多部门的专家和教授开发出了低能耗新型外墙墙板、屋面和楼板屋顶保温系统，为越低能耗建筑的开发及应用创造了良好基础。系列技术的开发不仅仅是越低能耗的房屋体系，更是符合中国国情的“被动式房屋”技术的高度集成。
7SW建筑体系新结构构成
预制的整间钢网夹芯板，在施工现场，通过专用梁、柱夹模固定在基础圈梁上（框柱距≦4.2m），先喷涂或现浇或预制钢网夹芯板两侧面层混凝土，后浇夹模梁柱混凝土，形成四周带边框的混凝土钢网夹芯轻墙，是新结构的竖向承重系统；在梁顶现浇或整体式预制楼板（屋顶），构成新结构的水平承力系统。
8SW建筑体系施工新法
（1）在工厂，按建筑设计由专用成型机制成的整间（约3×3.6m）SW钢网夹芯板，整间板分无门窗和有门窗板两类，轻板配有梁、柱连接钢筋和洞口加强钢筋。钢网夹芯板为Φ3/Φ4mm的镀锌钢丝，50mm×50mm网格，夹芯材选用聚苯乙烯阻燃泡沫塑料板。
（2）在施工现场，施工基础梁时，预埋连接钢网夹芯板钢筋，预埋加强柱纵向钢筋。整间轻板按设计对位安装在基础梁预埋连接筋之间，找正、支撑好、捆牢。
（3）施工准备：架设单排脚手架和作业平台及应有的环保措施；现场喷涂设备运转可靠，试配喷涂混凝土，混凝土配合比、稠度、粘附力、密实度应满足质量需要。
（4）配置整间钢网夹芯板两端框柱受力钢筋，连接整间钢网夹芯板和框柱连接钢筋；配置钢网夹芯板顶部圈梁或连梁受力钢筋，连接整间板和梁间连接筋。在钢网夹芯板两侧设置混凝土喷涂厚度标和脚手架穿墙孔。
（5）安装框柱、圈梁和连梁浇筑夹模，将钢网夹芯板周边夹紧找平，门窗洞口靠尺框找正后固定牢靠，梁、柱设支撑应方便喷涂作业。
（6）钢网夹芯板两侧先喷界面剂，提高钢网夹芯板表面阻燃和粘结力；然后按一定顺序有条不紊自下而上地进行喷涂混凝土，钢网夹芯板和夹模柱、夹模梁接缝边缘喷涂混凝土必需压实，喷涂混凝土大面需找平，喷射反弹物料及时清理回收；预留喷涂混凝土抗压强度试块。
（7）喷涂2-4小时后，混凝土面层可喷清水养护，养护不少于7天。
（8）钢网夹芯板面层喷涂混凝土2天后，面层混凝土强度达到7.5Mpa后，方可进行浇筑框柱、圈梁、连梁和楼板混凝土，内外墙顶的圈梁、连梁应预埋好和上层钢网夹芯板连接钢筋。
（9）首层圈梁、连梁和楼板混凝土浇筑后，拆除首层夹模，进行二层施工。
钢网夹芯板住宅部品，在工地既可以进行现场喷涂混凝土施工，也可以现场浇筑混凝土施工，也可以在工厂进行预制化规模生产。根据不同的建筑工程要求，可以进行不同的施工模式。
9SW建筑体系施工流程图
10SW建筑体系工程案例
11结语
“SW建筑体系”充分发挥清华大学建筑领域的综合优势，联合多部门专家和教授全面推进住宅产业化科技成果的应用与实施，以标准先行，专利支撑，实现产、学、研、用一体化，推动绿色建筑产业化，引领新型城镇化向科学、低碳、节能、环保、循环可持的发展。
“SW建筑体系”实现了建筑结构与保温一体化，建筑保温与结构同寿命，施工安全有效，周期短，施工难度大幅降低，建造成本有效可控，是低碳节能环保的绿色建筑。
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