裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)展★

孫 菲

(1.北京建筑大學(xué)北京節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 100044; 2.北京建筑大學(xué)，北京 100044)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)展★

孫 菲1,2

(1.北京建筑大學(xué)北京節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 100044; 2.北京建筑大學(xué)，北京 100044)

結(jié)合裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的功能，論述了外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中外墻體、樓板和屋面板的類型，總結(jié)了目前我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)展中存在的問題，為該結(jié)構(gòu)的研究提供了方向。

裝配式建筑，鋼結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樓板

裝配式建筑是指在設(shè)計階段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、在工廠進(jìn)行工廠化生產(chǎn)、在現(xiàn)場進(jìn)行裝配化施工、可以進(jìn)行一體化裝修、在后期可以對建筑進(jìn)行信息化管理、智能化應(yīng)用的方式，并且全程可以實現(xiàn)節(jié)約能源、節(jié)約材料、節(jié)約用水、節(jié)約土地資源和做到對環(huán)境進(jìn)行保護(hù)[1]。隨著歐美、日等國家和地區(qū)裝配式建筑及鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，近年，我國也正大力發(fā)展裝配式建筑[2]。同時我國又相繼出臺各項政策并在大型報告中提及要大力發(fā)展裝配式建筑，如2016年中國國務(wù)院李克強(qiáng)總理在政府報告中表示：積極的推廣綠色建筑和建材，全力支持發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑。國內(nèi)各地區(qū)也針對綠色建材和裝配式建筑出臺了相應(yīng)的政策。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)指圍合建筑空間四周的墻體、門、窗[2]。主要是建筑結(jié)構(gòu)中圍成建筑空間，用以抵御不利環(huán)境的構(gòu)件。建筑物中常見的圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要是墻體、屋頂、樓板、門、窗等結(jié)構(gòu)。根據(jù)其在建筑物中的位置，圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)。隨著目前裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的大力發(fā)展，圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅中重要的結(jié)構(gòu)組成部分，同時，結(jié)構(gòu)體系圍護(hù)體系既要滿足輕質(zhì)的要求，又要有足夠的剛度和強(qiáng)度，達(dá)到節(jié)能的效果，滿足密封性能、熱工性能、隔聲性能、裝飾性能的要求，故與裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅相配套的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展尤為重要。

1 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的功能

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中主要的功能包括：保溫、隔聲、防潮、防水、防火。在保溫功能方面，作為建筑結(jié)構(gòu)中的主要的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是建筑結(jié)構(gòu)中節(jié)能保溫的關(guān)鍵部位。有研究表明，通過墻體的能量損失是通過門窗的能量損失的3倍左右，所以具有良好保溫功能的墻體對于建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能保溫方面的發(fā)展尤為重要；在隔聲功能方面，安全性、適用性、耐久性是建筑結(jié)構(gòu)必須要滿足的要求，而隔聲功能正是體現(xiàn)了適用性這個功能特點，所以建筑物中的墻體都會具有比較好的隔聲功能，這保證了用戶有較好的工作和生活環(huán)境；結(jié)構(gòu)的防潮、防水功能主要是針對圍護(hù)墻體的氣密性和致密性的要求，某些地區(qū)，潮氣大濕氣重，而且陰雨天氣比較多，外圍墻體的防潮、防水功能是保證居民良好生活的必然條件；《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[4]中明文規(guī)定，甲乙類廠房建筑中墻體部分的耐火極限不能小于2.0 h，而且圖書館建筑結(jié)構(gòu)中的防火墻不能低于3.0 h。可見，墻體在建筑結(jié)構(gòu)中必須要滿足規(guī)范規(guī)定的防火要求，還要滿足墻體在火災(zāi)時的穩(wěn)定性能。

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀

2.1 外圍護(hù)墻體的類型

砌塊是應(yīng)用在早期的鋼結(jié)構(gòu)中較多的墻體材料，但是由于砌塊自身的特點，如自重比較大而且占用建筑空間大，已經(jīng)在逐漸被淘汰。而隨著裝配式建筑以及綠色建材的發(fā)展，綠色、低碳、適合工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場施工裝配化的墻體正在迅速發(fā)展，新型墻體不僅在滿足外圍護(hù)墻體原有功能的基礎(chǔ)上，更是向著具有較好的剛度、強(qiáng)度方面發(fā)展，以下介紹幾種常見的墻體：

1)外掛式的保溫復(fù)合墻體。該墻體常用材料是玻璃棉、巖棉、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料板和聚苯乙烯泡沫板。其中，玻璃棉和巖棉是鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)工程中運用較多的外保溫復(fù)合墻體材料。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料板和聚苯乙烯泡沫板在密封性方面有較好的效果，具有更好的防潮、防水的效果。在建筑結(jié)構(gòu)方面，外掛式的保溫復(fù)合墻體不僅滿足了外圍護(hù)墻體的保溫、隔聲、防潮、防水等的功能，墻體厚度大大降低，建筑結(jié)構(gòu)的有效使用面積得到了很大的增加。由于采用的是外掛式的安裝方式，對于主體結(jié)構(gòu)，尤其是梁、柱以及節(jié)點部位免受日曬、雨淋、風(fēng)蝕等破壞有比較突出的表現(xiàn)。

2)預(yù)制保溫夾心板。這種板一般由XPS擠塑板、混凝土構(gòu)成的內(nèi)墻、內(nèi)外墻的連接件和混凝土結(jié)構(gòu)部分外部的墻面構(gòu)成。XPS擠塑板是一種硬質(zhì)泡沫板，這種板具有比較好的保溫性能，而且在受力性能方面，具有比較好的抗壓性能。XPS擠塑板較多采用工廠預(yù)制，在施工現(xiàn)場可直接安裝。

3)外墻聚合物水泥聚苯保溫板。外墻聚合物水泥聚苯保溫板由基層、粘結(jié)層、防潮層、底層抹灰、增強(qiáng)網(wǎng)片、裝飾面層等六部分組成。這種墻體的主要的特點就是做法構(gòu)造簡單易于施工，可實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。

4)硬泡聚氨酯噴涂外墻外保溫。硬泡聚氨酯噴涂外墻外保溫主要是由膠粉聚苯顆粒和硬保溫部分組成，該墻體在現(xiàn)場的施工方法方便、操作簡單而且費用相對較低，在國外應(yīng)用較為廣泛。

5)?；⒅楸鼗炷翂w。?；⒅榈娜葜氐停夷突饻囟饶苓_(dá)到1 200 ℃，所以玻化微珠保溫混凝土墻體具有輕質(zhì)、耐高溫等特點，同時，該墻體的性能穩(wěn)定且吸水率較低，是目前建筑市場較常用的一種新型的無機(jī)建筑選材。

2.2 樓板與屋面板的類型

樓板和屋面板是建筑結(jié)構(gòu)中的水平構(gòu)件，主要作用是承受豎向荷載，并傳遞水平向的荷載，目前適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的樓板和屋面板的類型主要有：壓型鋼板現(xiàn)澆混凝土組合樓板和屋面板、預(yù)制加氣混凝土樓板和屋面板、纖維水泥鋼結(jié)構(gòu)樓板、ASA泡沫混凝土樓板。

1)壓型鋼板現(xiàn)澆混凝土組合樓板和屋面板。其主要有組合樓板以及非組合樓板兩種，其中壓型鋼板組合中的壓型鋼板不僅可以起到模板的作用，在受力過程中，還可以和混凝土樓板共同承受力的作用。

2)預(yù)制加氣混凝土樓板和屋面板。預(yù)制加氣混凝土板是在歐美、日本等國家和地區(qū)應(yīng)用較多且發(fā)展比較成熟的板，由于預(yù)制加氣混凝土板不能燃燒且不會發(fā)生腐蝕和老化，這樣就保證了它的使用壽命與其他建筑材料的壽命相匹配；并且擁有自重較輕，保溫性能好、隔熱效果好、防潮防水性能優(yōu)越等特征。

3)纖維水泥鋼結(jié)構(gòu)樓板。纖維水泥鋼結(jié)構(gòu)樓板是一種密度較大、可承受荷載且較多應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的樓板，而且纖維水泥鋼結(jié)構(gòu)樓板具有強(qiáng)度高，自重輕，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫性能好，構(gòu)造簡單，可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)模式等的特點。

4)ASA泡沫混凝土樓板。ASA發(fā)泡混凝土樓板通常由發(fā)泡混凝土以及薄壁型鋼經(jīng)過特殊構(gòu)造連接而成。防火性能好，耐火極限可達(dá)4 h，而且在板材內(nèi)會有大量的、密閉的微孔，這一特點能有效的阻止聲音的傳播，而且保溫隔熱效果好。

3 現(xiàn)有裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在問題

1)實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一體化比較困難，無論是從結(jié)構(gòu)的設(shè)計，到工廠的生產(chǎn)，再到施工現(xiàn)場的安裝，目前還不能實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一體化，這嚴(yán)重影響了建筑工業(yè)化的進(jìn)程[5]。

2)目前國家指出墻體材料的發(fā)展應(yīng)向節(jié)能、節(jié)土、環(huán)保方向發(fā)展，而且現(xiàn)在無論是建筑廢料還是工業(yè)廢料，都比較多，急需發(fā)展科學(xué)技術(shù)，發(fā)展多功能墻體材料，并制定相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)[6]。

3)考慮到裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑結(jié)構(gòu)工程的特征，圍護(hù)結(jié)構(gòu)逐漸從傳統(tǒng)承重型向非承重型轉(zhuǎn)變。但是目前與裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套的構(gòu)件發(fā)展還不足以使圍護(hù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅兄匦徒Y(jié)構(gòu)，所以對于配套體系的研究有待提高。

4 結(jié)語

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅是目前我國建筑發(fā)展的趨勢，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的重要組成部分，對它的研究和發(fā)展，是目前我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系研發(fā)的重點與難點，大力推廣外圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系正符合國家節(jié)能減排政策導(dǎo)向，對于國內(nèi)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展具有非常重大的意義，且具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。

[1] GB/T 50905—2014,建筑工程綠色施工規(guī)范[S].

[2] 張愛林，胡婷婷，劉學(xué)春.裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻分類及對比分析[J].工業(yè)建筑，2014，44(8):7-10.

[3] GB/T 50353—2013，建筑工程建筑面積計算規(guī)范[S].

[4] GB 50016—2014,建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[5] 張永強(qiáng).探析建筑工程主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)一體化的施工技術(shù)[J]．黑龍江科技信息，2014(12):220.

[6] 姜曉波.新型墻體材料的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]．天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報，2013，15(4)：108-110.

Development of assembled steel structure residence external envelope structure system★

Sun Fei1,2

(1.BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,BeijingCollaborativeInnovationCenterofEnergyConservationandEmissionReductionTechnology，Beijing100044,China; 2.BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China)

Combining with the assembled steel structure for residential envelope structure, the paper introduces the functions of the assembled steel structure residential external envelope, indicates the external wall plates and roof plate of the external envelope structure, and sums up the problems in the external envelope structure of the assembled steel structure, so as to provide some direction for the research on the study.

assembled building, steel structure, external envelope structure, floor

1009-6825(2017)05-0033-03

2016-12-08★：“本研究由北京建筑大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)與管理產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研究生培養(yǎng)基地資助”，研究生培養(yǎng)-產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)研究生基地(市級)(2015年)項目(31062015001)

孫 菲(1990- )，女，在讀碩士

TU391

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