保溫圍護(hù)外墻體系關(guān)鍵技術(shù)研究

修亞光，張 偉，王育新，儲(chǔ) 楊，楊 陳（中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司， 江蘇 南通 226000）

1 工程概況

本工程包含五大單體，分別為少年宮、戲劇廳、歌劇院、音樂(lè)廳及多功能廳。其效果圖見(jiàn)圖 1。建筑主體采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，屋面架構(gòu)層為鋼結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目根據(jù)使用功能劃分為 5 個(gè)功能廳，即：歌劇廳（地下 3 層，地上 7 層，建筑高度 57.015 m）、戲劇廳（地下 2 層，地上 6層，建筑高度 41.215 m）、少年宮（地上 4 層，建筑高度30.515 m）、多功能廳（地上 4 層，建筑高度 30.915 m）、音樂(lè)廳（地下 2 層，地上 4 層，建筑高度 31.215 m）。建筑屋面系統(tǒng)為直立鎖邊鋁鎂錳金屬屋面，外墻太陽(yáng)輻射吸收系數(shù) 0.50。

圖 1 大劇院效果圖

建筑設(shè)計(jì)階段綜合考慮工程實(shí)體質(zhì)量的控制、項(xiàng)目在使用階段的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)成本、建筑行業(yè)綠色施工的行業(yè)背景以及國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策，外圍護(hù)墻體節(jié)能體系選用了燒結(jié)保溫磚+保溫巖棉體系，外墻體系通過(guò)節(jié)能驗(yàn)算，滿足建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要求。

2 保溫圍護(hù)外墻熱工性能

2.1 保溫外圍護(hù)體系組成

東、西、北 3 個(gè)立面圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用燒結(jié)保溫磚+巖棉板外保溫體系，南側(cè)采用中空玻璃幕墻外圍護(hù)體系。圍護(hù)體系平面圖如圖 2 所示。

圖 2 圍護(hù)體系平面圖

2.2 墻體熱工性能

在設(shè)計(jì)階段，外墻砌體材料經(jīng)過(guò)熱工性能的對(duì)比，最終選擇了導(dǎo)熱系數(shù)為 0.267 W/(m·K) 的保溫磚＋外貼導(dǎo)熱系數(shù)為 0.040 W/(m·K) 的保溫巖棉的復(fù)合外圍護(hù)保溫體系。保溫材料的熱工性能見(jiàn)表 1。

根據(jù)外墻構(gòu)造層材料的不同，選擇了相對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)。保溫巖棉為 1.3，其他材料為 1.0，外墻傳熱系數(shù)K=1/Ro= 0.53 W/(m2·K) ，太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)ρ=0.50，經(jīng)計(jì)算外墻整體的各項(xiàng)熱工性能指標(biāo)均能滿足 GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求，具體見(jiàn)表 2。

表 1 保溫材料的熱工性能

表 2 節(jié)能外墻體系的熱工性能參數(shù)

2.3 冷橋部位熱工性能

退臺(tái)、女兒墻接觸室外空氣部位存在冷橋。由于室內(nèi)外溫差因素導(dǎo)致冷橋部位產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，將會(huì)嚴(yán)重影響室內(nèi)熱工性能，亦會(huì)增加室內(nèi)濕度從而影響室內(nèi)環(huán)境[1]，且會(huì)造成使用過(guò)程中舒適度的下降。本工程在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段對(duì)冷橋部位進(jìn)行如下處理。

墻頂邊梁部位構(gòu)造類型：鋼筋混凝土（300.0 mm）＋巖棉板（110.0 mm）[2]，見(jiàn)圖 3。計(jì)算后，熱工性能見(jiàn)表 3。

圖 3 邊梁冷橋部位構(gòu)造

3 保溫磚體系外墻質(zhì)量保證措施

3.1 砌筑墻體深化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目外墻為弧形墻，門(mén)窗洞口尺寸多變，需應(yīng)用 BIM技術(shù)進(jìn)行圈梁構(gòu)造柱的排磚以及窗洞口的設(shè)置工作，避免施工過(guò)程中排磚不規(guī)范、不美觀的情況。同時(shí)應(yīng)用 BIM 技術(shù)對(duì)外架拉節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置進(jìn)行檢查，避免外腳手架連墻件于墻體出現(xiàn)碰撞問(wèn)題[3]。

本項(xiàng)目保溫磚模數(shù)為 240 mm × 115 mm × 85 mm，排磚后發(fā)現(xiàn)存在部分 1/2 磚、3/4 磚的情況。如用水泥磚等規(guī)格砌體磚會(huì)存在冷橋部位，而如現(xiàn)場(chǎng)直接利用整磚切割則會(huì)造成大量材料浪費(fèi)，最后采用工廠重新開(kāi)模定尺加工 1/2磚、3/4 磚的配套尺寸磚。此舉不僅加快施工進(jìn)度，減少材料浪費(fèi)，同時(shí)也避免冷橋情況。

外架搭設(shè)時(shí)應(yīng)考慮拉節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置，連墻件拉節(jié)點(diǎn)從門(mén)窗洞口穿過(guò)，拉結(jié)于主體結(jié)構(gòu)柱上，避免了在墻體砌筑過(guò)程中留設(shè)腳手洞。保溫磚砌筑、巖棉外保溫施工一次成型，同時(shí)也避免了砌筑過(guò)程中由于連墻件位置影響墻體砌筑而二次搭拆連墻件的情況，確保施工過(guò)程中外架穩(wěn)定安全，施工圖見(jiàn)圖 4、圖 5。

表 3 邊梁的熱工性能

圖 4 排磚圖

圖 5 腳手架連墻件深化圖

3.2 防水防潮構(gòu)造措施

為避免雨水以及潮氣進(jìn)入巖棉板，導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)增大，降低保溫效果，影響外圍護(hù)熱工性能[4]，材料的防水、防潮處理成為工程節(jié)能要求實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。本項(xiàng)目針對(duì)易吸水的巖棉板材料進(jìn)行更換，采用復(fù)合巖棉板代替普通保溫巖棉板，即：巖棉兩側(cè)為水泥壓力板，中間夾心部分為保溫巖棉。相對(duì)普通巖棉板材料而言，防水防潮效果更好。此外復(fù)合巖棉板面層再涂刷防水砂漿、防水涂料，增加外墻體系的憎水性。其次，外墻上部設(shè)置外挑檐口避免雨水直接淋濕外墻板。最后，退臺(tái)部位做法為屋面做法，退臺(tái)范圍設(shè)置防水、保溫、找坡等構(gòu)造層，并設(shè)置虹吸雨水口等反水防潮構(gòu)造，施工示意圖見(jiàn)圖 6。

圖 6 退臺(tái)虹吸雨水防水構(gòu)造

4 施工工序及要點(diǎn)

施工工序?yàn)椋夯鶎忧謇怼鷱椌€立皮數(shù)桿→拉結(jié)筋施工、圈梁及構(gòu)造柱主筋植筋→找平層施工及導(dǎo)墻施工→墻體砌筑→圈梁、過(guò)梁及構(gòu)造柱施工→墻體斜砌頂縫→完工清場(chǎng)。

本項(xiàng)目實(shí)施要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。

（1）砌體墻頂面與鋼筋混凝土梁（板）底面間預(yù)留二次砌筑的空隙，間隙的填充材料選擇是關(guān)鍵要點(diǎn)，間隙填充應(yīng)采用配套的砌筑保溫砂漿。

（2）砌筑時(shí)應(yīng)預(yù)先應(yīng)用 BIM 排砌塊，并優(yōu)先使用整體砌塊，半磚或特殊模數(shù)的磚則根據(jù) BIM 軟件進(jìn)行工程量提取。定模定尺開(kāi)模加工，大幅降低了砌體的損耗率，符合綠色施工節(jié)能、節(jié)材的要求。運(yùn)輸及砌筑過(guò)程中保護(hù)好砌塊的棱角，砌筑材料不應(yīng)有斷磚、碎磚。

（3）砌體的水平灰縫厚度和豎向灰縫寬度均為 8～12 mm?；铱p應(yīng)橫平豎直、砂漿飽滿，正、反手墻面均進(jìn)行勾縫，邊砌邊勾縫，墻面及時(shí)清理?；铱p飽滿度是外墻防滲漏的關(guān)鍵工序。

（4）砌筑時(shí)，首先，用橡皮錘與水平尺校正水平、垂直位置，并做到上下皮砌塊錯(cuò)縫搭接，砌塊錯(cuò)縫搭接的長(zhǎng)度大于等于砌塊長(zhǎng)度的 1/3。其次，應(yīng)用靠尺、線垂等工具經(jīng)常檢查墻體的垂直平整度，并應(yīng)用小木錘或撬杠在砂漿初凝前進(jìn)行修正，避免因砂漿初凝造成灰縫開(kāi)裂。

5 實(shí)施成效

5.1 質(zhì)量成效

本項(xiàng)目在外圍護(hù)保溫墻體結(jié)構(gòu)體系實(shí)施過(guò)程中的質(zhì)量管控措施，在施工質(zhì)量控制方面取得了一定的成效。

（1）外保溫采用復(fù)合保溫巖棉板的體系，使表面感觀平整度更好，耐久性較好，有效避免保溫空鼓脫落的現(xiàn)象發(fā)生。且外飾面建筑做法為防水涂料后涂刷金屬光澤面漆，增加外墻的憎水性。

（2）通過(guò) BIM 技術(shù)應(yīng)用以及施工過(guò)程中控制要點(diǎn)的把控，使得砌筑質(zhì)量規(guī)整、美觀。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目的砌筑外墻節(jié)能體系工藝簡(jiǎn)單、施工便捷，大幅加快了施工進(jìn)度，工期得以有效縮短。通過(guò)應(yīng)用 BIM 技術(shù)排磚，工廠化加工配套模數(shù)砌塊磚，減少了材料的浪費(fèi)。同時(shí)，鑒于該種節(jié)能外墻體系熱工性能好、保溫效果好以及節(jié)能環(huán)保的突出特點(diǎn)，在建筑的運(yùn)營(yíng)使用過(guò)程中亦大幅減少了運(yùn)營(yíng)成本。

6 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合某大劇院項(xiàng)目特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)階段確定了燒結(jié)保溫外墻的節(jié)能體系、保溫材料。通過(guò)熱工性能分析及各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)，表明外墻的各項(xiàng)熱工性能指標(biāo)均能滿足建筑節(jié)能要求。通過(guò) BIM 新技術(shù)應(yīng)用對(duì)砌體的排磚方式進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并對(duì)外貼保溫材料進(jìn)行優(yōu)化，采取防水防潮措施，不僅提高了外圍護(hù)體系的節(jié)能效果，而且也避免了一些傳統(tǒng)做法造成的質(zhì)量問(wèn)題。與此同時(shí)，節(jié)約使用過(guò)程中的運(yùn)營(yíng)成本亦符合可持續(xù)發(fā)展的綠色施工要求。