轻质材料芯模混凝土密肋楼板

陕西省建筑科学研究院2011年9月12日“轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板”项目介绍主要内容一

立项背景二

总体思路三

主要技术内容及创新点四

主要技术经济指标的先进性五

知识产权情况六

应用推广和经济效益情况七

市场竞争力情况八科技成果鉴定结论九附图、附照2023/1/112轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍1.1密肋楼板的简介现浇混凝土密肋楼板，是由薄板和间距较小的单向或双向肋形成的大跨度单向或双向楼板，其原理类似一块平板，采用较大间距的双向钢筋网，将其间区格部分的、处在受拉区的混凝土挖掉，所余部分以T形梁机理承受竖向荷载，受力更合理，减轻了自重，更节省材料，跨高比还可做得更大。与传统现浇平板相比，具有刚度大、整体性好等优点，技术经济效果显著。2023/1/113轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍一立项背景1.2国内外密肋楼板研究现状

目前国内密肋楼板和密肋楼盖均有一定程度的应用，形成密肋楼板（或楼盖）的模板有塑料模壳和一次性填充块等。（1）以填充块、填充管材形成空心密肋楼盖。其特点是需支设底部模板，填充块置于混凝土结构中主要是为了形成空腔以减小自重。（2）国外密肋楼板（楼盖）的研究应用起步较早，英国自20世纪70年代起，已在大空间和较大跨度的公共建筑中广泛采用聚丙烯塑料模壳和玻璃钢模壳现浇双向密肋楼盖；瑞典在较大跨度的楼盖中广泛采用玻璃钢模壳双向密肋楼盖。2023/1/114轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍

（3）采用轻质材料填充块形成的单向（或双向）密肋楼板，在西欧和南美的巴西等国家均有广泛的应用。所采用的填充块有加气混凝土砌块、烧结粘土空心砖、聚苯乙烯泡沫块等材料。这种密肋楼板均是用预制肋形构件和填充块形成底模，上部浇筑混凝土后形成密肋楼板。2023/1/115轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍1.3轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼

板简介

轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板，是采用桁架式预制构件和轻质材料芯模作为底模，叠合层钢筋绑扎和混凝土浇筑后，形成现浇密肋楼板。

支撑拆除后，施工阶段作为底模一部分的预制主肋成为现浇密肋楼板的一部分，轻质材料芯模也永久性地内嵌于平板与纵横肋之间，起到保温、隔热、隔声的作用。也就是说，轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板，具有普通现浇密肋楼板节省材料和自重小的优点，同时克服了普通现浇密肋楼板模板量大、支模与拆模工艺复杂、模板成本高、施工周期长、保温与隔声效果差等缺点。2023/1/116轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍1.4项目研究的背景未来15年内，我国城镇新建建筑面积将达到100～150亿m2，而建筑物消耗全社会30%～40%的能源和材料，同时对环境也产生很大影响。

通过技术进步降低成本、提高效益并实现建筑的可持续性能，具有重大的现实意义。现阶段，我国产业实现技术进步的必由之路，是遵循市场导向的技术开发原则，持续不断地进行技术改进（包括技术创造、技术引进、技术更新等），即通过实验室持续不断地将知识转变为技术，进而实现技术的产业化。

2023/1/117轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍1.4项目研究的背景近百年来，建筑行业技术进步的一个关键主题是，如何在保持或提高结构性能（包括强度、刚度和稳定性等）的前提下减轻结构自重，实现结构轻型化，减小结构荷载和荷载效应，以实现节约材料、降低结构造价的目的。这种趋势还将一直保持下去。轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板，具有良好的结构性能，可减轻结构自重、降低结构造价，具有较好的经济效益。轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板技术的研究与应用，就是通过提升技术水平和科技含量，实现建筑的轻型化，符合我国建筑业的产业结构调整方向，有利于我国建筑业健康、可持续向前发展。2023/1/118轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍1.4项目研究的背景目前国内未见“轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板技术”的相关报道，未建立与之相应的设计和施工规范（或规程），设计和施工均无章可循。

综上所述，对“轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板”项目进行研究，为发展和推广这种密肋楼板提供经济技术依据，进而在国内推广这种楼板体系，具有重大的现实意义。2023/1/119轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍⑴对不同跨度、不同支承条件构件分别进行计算分析，选定试件尺寸，进行试件设计；⑵按预先确定的施工工艺对试件进行施工成型；⑶对成型后的试件进行了静力试验；⑷对采用该技术的建筑物的结构性能和经济性能进行比较分析。⑸进行示范建筑设计与施工。通过以上实验研究，为发展和推广这种密肋楼板提供经济技术依据，以便在国内推广这种楼板体系。2023/1/1110轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍1.5项目研究内容

1按相关现行国家规范，选定的设计方法，进行设计，并根据试验结果，对设计方法进行验证和修正。2对施工工艺进行实践检验3检验轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的可靠度4对采用该技术的建筑物的结构性能和经济性能进行比较分析。5在完成以上工作的情况下，为编制项目成果产业化所需的技术规程和标准设计图集等提供技术依据。

2023/1/1111轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍1.6项目研究的目的二总体思路利用各种材料模壳作为模板形成的现浇密肋楼板，存在底面不平整、模板量大、支模与拆模工艺复杂、模板成本高、施工工期长、保温与隔声效果差等缺点；利用加气混凝土砌块、或陶粒混凝土空心砌块、或钢筋混凝土空腔模壳等作为模板形成的密肋楼板，底面平整，但由于使用的填充块材料自重大，与需拆除重复使用的模壳的密肋楼板相比，密肋楼板的自重有所增加。2023/1/1112轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍2.1其他类型的密肋楼板的缺点轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板，通过轻质材料芯模和主肋预制件形成楼板底模，上部钢筋安装后浇筑混凝土形成密肋楼板，相当于去掉了大部分处在受拉区的混凝土，所余部分以T形梁机理承受竖向荷载，受力更合理，大幅减轻了楼板自重，节省了模板、钢筋和混凝土等材料。

经测算，相对于普遍使用的现浇混凝土平板而言，轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板自重降低幅度可达50%以上。2023/1/1113轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍2.2轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的特点对于混凝土框架结构建筑而言，楼板自重占建筑物自重在30%～40%左右，所以楼板自重减轻，会使为支撑和传递楼板荷载的梁、柱和基础截面减小，自重降低，进而使整栋建筑物的自重减小，亦即实现了建筑物的轻型化。

2023/1/1114轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍2.3建筑物轻型化1建筑物自重减小会使结构竖向荷载减小，则竖向荷载作用下建筑物各结构构件的荷载效应（包括内力、变形等）减小。2建筑物自重减小会使结构在地震作用下，地震力减小，相应会使建筑物在地震荷载作用下的效应（包括内力、变形等）减小。

2023/1/1115轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍2.4荷载效应减小

建筑物荷载效应（包括内力和变形等）减小，会使同样建筑高度和平面面积的建筑物，其结构构件（如梁、柱、墙、基础等）的截面和配筋减小。2023/1/1116轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍2.5结构构件截面和配筋减小2.6地基的处理更容易2023/1/1117轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍2.7建筑物造价大幅降低建筑物结构构件（如梁、柱、墙、基础等）的截面和配筋减小，建筑物地基处理更容易更经济，最终使整栋建筑物的造价大幅降低。2023/1/1118轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍2.8保温节能、节材、隔声功能轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板施工完成支撑拆除后，施工阶段作为底模一部分的预制主肋成为现浇密肋楼板的一部分，轻质材料芯模也永久性地内嵌于平板与纵横肋之间，起到保温、隔热、隔声的作用。亦即轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板不但自重小，而且具有节省模板材料、不需拆模、节省劳动量、施工周期短、具有保温与隔声功能等特点。三主要技术内容及创新点⑴按肋梁楼盖的计算理论对板厚160mm、不同跨度、不同支承条件的轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板分别进行了计算分析，在此基础上选定试件尺寸，进行试件设计，对设计方法进行验证和修正。设计时，首先用中国建筑科学研究院PKPM工程部有限元分析软件SATWE对试件进行计算分析，并用常用的简化方法对密肋楼板主肋承载力计算结果进行校核，校核时将主肋按第一类T形截面混凝土受弯构件进行分析。2023/1/1119轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍3.1技术方案和实施步骤⑵按预先确定的施工工艺对试件进行施工成型，对施工工艺进行实践检验。试件的施工制作分为以下几个阶段：芯模设计与生产；主肋预制部分施工和框架梁柱施工；现场密肋楼板施工；楼板底面粉刷。本次试验拟对这种施工工艺进行实际检验。⑶对成型后的试件进行了静力加载试验，检验轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的可靠度。在静力均布荷载作用下，通过测试与构件性能有关的各种参数（跨中挠度、应变、裂缝等），从强度、刚度、抗裂性以及构件的破坏形态等方面来检验构件的实际工作性能、承载能力和相应的可靠度，以验证“轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板”结构设计理论和方法。2023/1/1120轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍3.1技术方案和实施步骤⑷对采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板技术的建筑物和采用现浇平板的建筑物的结构性能和经济性能进行比较分析。对一栋多层建筑物，分别采用轻质材料芯模叠合密肋楼板和普通现浇平板，分别进行结构计算分析和结构设计，并分别绘制结构施工图纸，分别进行施工预算，对二者的结构性能和经济性能进行全面比较和分析。通过对轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的施工工艺和计算理论进行试验验证，对采用该技术的建筑物的结构性能和经济性能进行比较分析，为发展和推广这种密肋楼板提供经济技术依据，以便在国内推广这种楼板体系。2023/1/1121轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍3.1技术方案和实施步骤⑴设计了轻质材料芯模的结构、构造，选择了材料，并设计了生产芯模的金属模具。轻质材料芯模应具有一定的强度和刚度，满足施工期间荷载的要求。⑵设计了钢筋桁架式肋形预制构件。具有一定的强度和刚度，应满足施工期间的强度和刚度要求。芯模和桁架式预制构件形成模板体系。⑶采用SATWE软件对采用轻质材料芯模的混凝土结构进行结构分析.⑷对采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板技术的建筑物和采用现浇平板的建筑物的结构性能和经济性能进行比较分析。2023/1/1122轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍3.2技术开发过程中攻克的关键技术⑴密肋楼板从开始加载到破坏的过程，表现出较好的延性特征；⑵密肋楼板的极限荷载实测值为13.754kN/m2（含自重），为承载力极限状态设计荷载值的2.392倍，有较高的承载力储备。2023/1/1123轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.1轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的结构性能四主要技术经济指标的先

进性⑶密肋楼板从出现宽度为0.05mm的裂缝开始，裂缝数量有所增多，但裂缝宽度一直没有变化，直到达到破坏荷载(13.754kN/m2)时才突然发展为0.45mm，并在下一级荷载下发展到1.50mm宽（构件破坏）；密肋楼板主肋裂缝在腹板下部宽度最大，表现出T形梁的特征。2023/1/1124轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.1轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的结构性能⑷密肋楼板在整个受力过程中实测挠度较小，随着试验加载，实测挠度由计算挠度的11％逐渐增大到计算挠度的30％左右，并在试件破坏后的14小时45分钟内，实测挠度占理论挠度的比值才由30.0%逐渐增加到87.8%。综上所述，密肋楼板具有较好的结构性能。2023/1/1125轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.1轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的结构性能⑴采用密肋楼板的建筑与采用普通平板的建筑相比，结构总质量减小20.2％，相应地地震力减小22.0％～26.0％。⑵由于结构质量和地震力的减小，所以采用密肋楼板的建筑，在比普通平板建筑结构位移不增大（甚至略有减小）的情况下，其基础、框架柱、梁等的截面尺寸可以大幅减小。2023/1/1126轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.2采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的六层框架建筑的结构性能⑶采用密肋楼板的建筑与采用普通平板的建筑相比，抗倾覆性能大幅改善。综上所述，采用密肋楼板的六层框架建筑，与采用普通平板的框架建筑相比，结构性能大幅改善。2023/1/1127轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.2采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的六层框架建筑的结构性能⑴采用密肋楼板的六层框架建筑，与采用普通平板的框架建筑相比，主体结构造价节约20.34％，其中钢材节约18.43％，模板节约40.66％，混凝土节约20.29％，综合工日节约25.68％。⑵采用密肋楼板的六层框架建筑，与采用普通平板的框架建筑相比，由于综合工日和工程量大幅节约，建设工期将大幅缩短。2023/1/1128轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.3采用密肋楼板的六层框架建筑的经济性能和节能、节材等特点⑶与采用现浇平板或模壳成型的现浇密肋楼板相比，采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板的建筑，由于轻质材料芯模作为密肋楼板的一部分留在密肋楼板内，保温、隔热和隔声效果较好，提高了建筑舒适性，减少了层间热量传递和浪费，节约了能源，节约了使用费用。综上所述，轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板具有较好的经济性能，有利于建筑向轻型化方向发展，有利于建筑业大幅降低成本和提高效益，也有利于实现建筑节能、节材和减少建筑对环境的影响，符合我国建筑业产业结构调整的方向。2023/1/1129轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.3采用密肋楼板的六层框架建筑的经济性能和节能、节材等特点⑴国内首次提出轻质材料混凝土叠合密肋楼板结构体系。⑵国内首次采用结构试验方法对轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板结构体系性能进行研究。⑶国内首次对采用密肋楼板的建筑和采用现浇平板的建筑的结构性能和经济性能进行比较分析。⑷结合我国国情，提出了轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板结构体系的计算设计和施工方法，并采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板成套技术进行了示范建筑的设计与施工。2023/1/1130轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.4成果的创造性和先进性综上所述，本研究成果填补了国内空白。与国外技术相比，本研究成果结合我国国情，提出的轻质材料混凝土叠合密肋楼板结构体系具有创新性；解决了密肋楼板结构设计、轻质材料芯模生产、主肋预制部分生产、密肋楼板现场施工等关键技术问题，且满足我国大规范条件下的可靠度水平和计算体系，具有先进性；与国外技术相比，本研究成果应用后的经济效益明显。2023/1/1131轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍4.4成果的创造性和先进性五知识产权情况5.1申请国家发明专利1项2023/1/1132轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍一种轻质密肋楼板和轻质密肋楼盖的施工成型方法受理号：201110229517.45.2实用新型专利4项（已全部获得国家知识产权局授权）

⑴一种用作混凝土楼板模板和填充物的轻质材料模块专利号：ZL201020267184.5⑵一种轻质密肋板和轻质密肋楼盖结构体系专利号：ZL201020267181.1⑶一种用作模板和土木结构组成部分的桁架式预制构件

专利号：ZL201020267207.2⑷一种由轻质材料模块和预制桁架组成的模板体系专利号：ZL201020267166.7（已授权，待领证书）2023/1/1133轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍六应用推广和经济效益情况2023/1/1134轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍6.1应用情况、社会经济效益⑴为促进“轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板”研究成果的产业化，陕西省建筑科学研究院作为主要发起人，发起成立“陕西建研结构工程股份有限公司”。2023/1/1135轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍6.1应用情况、社会经济效益⑵目前“陕西建研结构工程股份有限公司”正在加紧筹备中。该公司成立后的主营业务为：轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板结构技术的研发、设计、生产、施工和技术咨询。这是该研究成果在产学研用结合方面所取得的重大进展。2023/1/1136轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍6.1应用情况、社会经济效益⑶筹备中的“陕西建研结构工程股份有限公司”以“轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板”技术为依托，注册资本为2000万元。这种技术与产业的合作，不是一次性交易，而是要产生长期的利润、税收与就业；同时，对于科技资源丰富的陕西省，这种技术合作还将在科技成果产业化、科研体制改革、产权制度改革等方面起到良好的示范与引领作用。2023/1/1137轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍6.1应用情况、社会经济效益⑷筹备中的“陕西建研结构工程股份有限公司”计划于2012年投产。该公司投产以后，第一年产值将达到6000万元，毛利润1800万元，净利润1200万元；第二年产值将达到10000万元，毛利润3000万元，净利润2000万元；以后每年按50％以上的速度增长。2023/1/1138轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍6.2市场前景预测未来15年我国城镇新建建筑面积将达到100～150亿m2，其中混凝土结构建筑占60％以上，混凝土结构建筑面积约60～90亿m2。混凝土结构建筑的土建造价约占建安总造价的45％～50%；西安地区混凝土结构建筑建安总成本约1950元/平米～2200元/平米，其中土建造价约为780元/平米～1100元/平米，以此测算，未来15年我国城镇混凝土结构建筑的土建造价将达到47000～99000亿元。2023/1/1139轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍6.2市场前景预测在采用普通现浇平板的混凝土结构中，楼板约占混凝土结构梁、板、柱、基础总造价的25％，则未来15年全国适宜于采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板技术的混凝土结构中，采用普通平板时楼板造价约在2500～7000亿元。若全部采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋板，其造价约在1660～4660亿元，按其中50％采用密肋板估计，采用该技术的建筑的市场总规模将达到830～2330亿元。2023/1/1140轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍6.2市场前景预测据此测算未来15年适宜采用轻质材料芯模混凝土叠合密肋板的建筑物，50％采用该技术将产生的社会效益和经济效益，节约社会资金约980～1980亿元，公司将产生企业利润180～550亿元，仅营业税一项，就上缴国家税收30～60亿元。

七市场竞争力优势

1拥有国家知识产权局授权的4项实用新型专利，还有1项发明专利待授权。2主编标准《轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板技术规程》。2023/1/1141轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍7.1知识产权3立项编制陕西省标准设计图集《轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板》。4形成一体化知识产权体系，形成技术垄断地位，保证产品价格的制定权，从而保证项目利润率。

2023/1/1142轻质材料芯模混凝土叠合密肋楼板项目介绍7.1知识产权使用该项目产品的建筑工程，主体结构造价节约20％以上。2023/1/1143轻质材料芯模混