同德花园几种墙体材料应用对比
分 析 报 告
前言
同德花园是广州市城市建设开发集团公司在广州市同德围地区规划及兴建的以多层住宅为主的花园式小区，而2—6、9栋则是其中为数不多的高层住宅群之一。主楼部分十八层，另有一层地下室及电梯机房。外围尺寸30.8m×30.8m，为井字型，总建筑面积达9848m2。主体部分首层为设备用房，二层以上为住宅，结构形式为现浇混凝土框架-剪力墙结构，基础采用钻孔灌注桩，最大桩径1.4m。原设计以灰砂砖为填充墙材料，砌体总体积达2355m3。施工图已经在1992年10月全部完成，并在九三年底开始施工。由于该地区为喀斯特地貌之石灰岩地区，溶洞发育严重，在基础施工过程中多次发生大面积塌孔、倾斜等现象，其中2-6的57条桩中塌陷了9条，破坏率高达16%，虽然我们采取了补桩等措施，但施工完的桩只能做小应变动测检验和少数抽芯检查，大应变动测和静载试验因技术上的原因无法进行，当时考虑到如此的地质条件，只靠小应变试验检测，桩的质量难以保证，出于减轻基础的负担考虑，准备将总层数降低二～三层。现为优化结构方案，拟采用轻质墙体材料作为±0.00以上楼层的主要墙体填充材料，以减轻每层的重量。另行计算及调整后，得出两方案在荷载、力学指标与造价及材料上的对比及几点结论，仅供参考。
一、材料选用
原设计采用灰砂砖作墙体材料，虽然也是新型墙体材料，但其容重与红砖一样，达不到减轻建筑自重的目的。于是我们做了大量的调查及对比，且考虑了诸如砌筑性能、隔音、隔热性能和施工难度后，决定选择四个方案进行对比计算如下：
1. 内外墙均采用红砖——仅作对比参考用； 2. 内外墙均采用灰砂砖；
3. 内外墙采用蒸压加气混凝土砌块。
4. 外墙采用蒸压加气混凝土、内墙采用GRC墙板。 选择这四个方案进行对比计算，具体因为：
1． 在未规定不准使用红砖以前，由于红砖具有性能稳定、干缩率低、施工方便而受到广泛使用，开发商、设计单位、施工单位、监理单位及政府有关部门对其造价较为熟悉，故以红砖作参照，对比分析各种新墙体材料使用的经济情况；
2． 灰砂砖的大小及砌筑工艺基本与红砖一致，在目前政府规定不准用红砖的情况下，许多工程项目改用灰砂砖；
3． 采用轻质材料作为非承重围护墙是政府大力推广且较有发展前途的事情，蒸压加气混凝土、陶粒混凝土砌块是目前市场较多的可以用在内外墙的新型轻质墙体材料，两种材料干容重、市场价格基本一致，采用一种砌块即具有两种代表性；
4．GRC板是更加轻质高强的混凝土板材，由于其是工厂化生产、现场拼装，减轻了现场的作业量，墙厚度较小，不需抹灰即可达到规范要求的垂直度和平整度，且可增加纯使用面积。
各种材料的规格及物理性能详见附表1。 性能 材料 名称 GRC墙板 加气砼砌块 灰砂砖 模量（mm） 产品规格 容重kg/m3 600 ﹤900 ﹤900 隔音 性能 导热 系数 物理性能 吸水率% 8.5 40 15 干缩率mm/m 0.62 抗压强度Mpa 4.85 抗折强度 Mpa 5.8 (dB) （w/mk） 40 38 42 0.80 0.39 0.43 90×610×2440 190×190×390 120×190×390 0.52 ﹥5.0 0.04 ﹥10 53×115×240 ﹤1900 48 二、荷载取值上的对比
与原设计相比，本次计算在荷载取值上除了对梁上线荷载（即墙荷载）作了对应的修改外，其余荷载（包括板荷、墙荷、柱荷等）均保持不变。以下为总的墙体工程量及两方案具体取值的比较：
1、工程量的计算（标准层）
外墙： 335.04m /层 分户墙： 122.40m /层 内隔墙： 417.04m /层
2、四个方案荷载取值的比较（/层） 1）灰砂砖（红砖）方案：
容重取值为19KN / m
180厚外墙及分户墙： （335.04﹢122.04）×0.18×19﹦1564.46KN 120厚内隔墙： 417.04×0.12×19﹦950.95KN ∑﹦1564.46﹢950.95﹦2515.41KN 2) 内外墙采用蒸压加气混凝土砌块方案：
容重考虑吸水率等因素后取值为11 KN / m 180厚外墙： 335.04×0.19×11﹦700.24kN 180厚分户墙： 122.40×0.18×11﹦242.35kN
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3222
120厚内隔墙： 417.04×0.12×11﹦550.50kN ∑﹦700.24﹢242.35﹢550.5﹦1493.1kN
本方案总墙体荷载减少为(2515.41﹣1493.1) /2515.41﹦40.64% 3) 外墙采用蒸压加气混凝土砌块、内墙采用GRC墙板：
容重考虑吸水率等因素后取值为： 蒸压加气混凝土砌块：11 KN / m GRC墙板：6 KN / m
180厚外墙： 335.04×0.19×11﹦700.24kN 180厚分户墙： 122.40×0.18×11﹦242.35kN 90厚内隔墙： 417.04×0.09×6﹦225.21kN ∑﹦700.24﹢242.35﹢225.21﹦1167.8kN
本方案总墙体荷载减少为(2515.41﹣1167.8) /2515.41﹦53.57%
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三、力学性能上的对比
因原设计是采用TBSA4.1进行计算的,故为达到一致的输出形式,新方案亦以TBSA4.1计算。考虑到两种轻质墙体荷载较为接近，故力学性能对比时主要以内外墙均采用蒸压加气混凝土砌块方案为依据。初步计算后,在所有构件截面尺寸不变的情况下,发现组合后的柱脚最大轴力均得到了不同程度的减少,幅度最大者达30%,从而按轴压比0.8对柱子截面进行了修改,并把梁的截面亦作出了适当的调整,再行计算后得出者的差异详见表2。
项目 总重(地面以上) 周期 横向 (第一振型) s纵向 总地震力 横向 纵向 基底地震弯矩 横向 KN.M 纵向 柱脚max轴力（地震） 最大地震位移横向纵向 新墙体方案 149872KN 1.418 1.558 4278KN 3976KN 165016 152306 6108KN 1/2431(22.62mm) 1/2127(25.85mm) 灰砂砖方案 207822KN 1.572 1.722 5594KN 5252KN 216764 201770 9193KN 1/2178(25.25mm) 1/1935(28.43mm) 新墙体方案减少 57950KN，减27.8% 1316KN,减23.5% 1276KN,减24.5% 51748KN.m减23.8% 49464KN.m减24.5% 3085KN,减33.6% 10.4% 9.1% 从表看出,新方案与旧方案相比各种力学指标皆得到了不同程度的改善,且周期由原1.572s，降至1.418s，较为接近经验值0.08N(0.08×18﹦1.44s)，更趋于合理。
四、经济指标上的对比
为了使造价计算有准确完整的计算依据，在整体计算完成后，分别根据四个不同的方案设计了三套详细的施工图（因为方案1、2荷载基本一致，故施工图仅出一套）。
（一）、造价计算内容： 1、结构部分：
1） 钢筋混凝土桩、承台、地梁； 2） 钢筋混凝土柱、剪力墙、梁、板。
2、 墙体部分：内外墙（或板），红砖、灰砂砖墙体内面的一般抹灰，蒸压加气混凝土砌块内外墙面一般抹灰及挂网，GRC墙板不抹灰。
（二）、造价计算依据
1、 砌筑用M5混合砂浆，内墙面用1：1胶质水泥砂浆拉毛、1：1：6的水泥石灰混合砂浆抹灰；
2、 蒸压加气混凝土砌块外墙在与砼柱墙梁交界处挂300宽钢网；
3、 定额套用广州市九一定额，材料价按2000年广州市定额站第一季度信息指导价。 （三）、造价计算结果
1、 方案一（内外墙均采用红砖）：人民币8259487.25元； 2、 方案二（内外墙均采用灰砂砖）：人民币8331712.21元；
3、 方案三（内外墙采用蒸压加气混凝土砌块）：人民币8191414.39元；
4、 方案四（外墙采用蒸压加气混凝土、内墙采用GRC墙板）：人民币7726812.60元。 （四）、造价计算结果综合情况表如表3所示
外墙材料 方案 类型 名称 容重 KN/m3 19 内墙材料 容重 KN/m3 造价 合每M2结构(元) 墙体(元) 总价(元) 建筑面积(元) 名称 一 红砖 红砖 19 7043862.26 1215624.99 8259487.25 684.58 二 灰砂砖 三 蒸压加气砼砌块 蒸压加气砼砌块 19 灰砂砖 19 7043862.26 1287849.95 8331712.21 690.57 9.8 蒸压加气砼砌块 9.8 6624948.47 1566465.92 8191414.39 678.94 四 9.8 GRC板 6 6331139.57 1395673.03 7726812.60 640.43 方案二比方案一：结构造方案三比方案一：结构造价减方案四比方案一：结构造价对比 价相同，墙体造价增加少418913.79元合5.95%，墙减少712722.69元合情况 72224.96元合5.94%；总体造价增加350840.93元合10.12%，墙体造价增加造价增加72224.96元合28. 86%；总造价减少68072.86180048.04元合14. 81%；总0.87%。 元合0.82%。 造价减少532674.65元合6.45%。 表3说明：1、红砖、灰砂砖、蒸压加气混凝土砌块外墙厚取180mm、内墙厚取120mm，GRC板取90mm厚； 2、红砖、灰砂砖、陶粒混凝土砌块（蒸压加气混凝土砌块）墙体均考虑了抹灰，GRC板不抹灰。
五、几点结论
（一）、对于一个18层的一般高层住宅建筑，内外墙均采用灰砂砖，结构造价与用红砖相同，墙体造价比用红砖增加投资约5.94%，结构及墙体合计造价增加0.87%。
（二）、对于一个18层的一般高层住宅建筑，内外墙均采用轻质砌块（蒸压加气混凝土砌块或陶粒砌块），可以使结构造价比用重型材料（灰砂砖或实心红砖）造价降低约5.95%，但墙体造价比用红砖增加投资约28.86%，结构及墙体合计造价降低0.82%。
（三）、对于一个18层的一般高层住宅建筑，外墙均采用轻质砌块（蒸压加气混凝土砌块或陶粒砌块）、内墙采用GRC板（注：GRC板不抹灰），可以使结构造价比用重型材料（灰砂砖或实心红砖）造价降低约10.12%，但墙体造价比用红砖增加投资约14.81%，结构及墙体合计造价降低6.45%。因GRC板重量小，节省较多。
（四）、分析表3结构、墙体的综合造价可以看出：灰砂砖比红砖总造价略高（约0.87%）。蒸压加气混凝土（或陶粒混凝土）砌块作内外墙；蒸压加气混凝土（或陶粒混凝土）砌块作外墙、GRC板作内墙，总造价比红砖节约0.87%～6.45%。说明使用新墙体材料的造价较使用红砖节约或相近。
（五）、由计算得知，当采用了新型墙体材料取代普通砖墙后，建筑物的重量减轻了，构件的截面减少了，地震力降低了，从而整体受力有所改善，梁、柱的内力也相应减少，因而配筋亦适当地减少了，降低了结构造价。虽然新型墙体材料的单价比砖墙提高，但综合起来还是比较经济的。
（六）、从每层垂直控制内力来看，新墙体方案较原方案减少总共达19000KN。按每层控制内力8200KN计算，在基础方案不变的情况下，原来准备减少的两～三层主楼现完全可以不作修改，从造价与楼价相比，不言而喻，对甲方可是一个不小的福音。
综上所述，在高层建筑中使用新型墙体材料，无论从受力还是经济来说，都达到了一定程度的改善，由此看来，只要认真解决施工中存在的问题，新型墙体材料的推广使用是有生命力的。
广州城建开发设计院有限公司：董斌、吴国翔
时间：1998年6月
几种墙体材料应用对比分析
