結構隔熱板建筑體系的應用

□文/唐珮虹 鄭慶桂 王 健 戴自強 李志國

□鄭慶桂/美國美觀建筑有限公司。

□王 健、戴自強、李志國/天津大學。

結構隔熱板建筑體系的應用

□文/唐珮虹 鄭慶桂 王 健 戴自強 李志國

文章針對我國當前建筑節能發展現狀，從環保和可持續發展的理念出發，系統地介紹了結構隔熱板建筑體系的發展和應用現狀。

結構隔熱板；建筑體系；建筑節能

結構隔熱板建筑體系在美國已經是一種成熟的建筑節能體系，其構造簡單、安裝方便、對建筑物基礎要求不高，而且具有可持續發展理念。目前在我國應用較少，適合大城市城郊別墅類及部分農村地區的節能建筑。

1 結構隔熱板的概念

1.1 結構隔熱板

采用EPS板作為芯板，2片面材由粘合劑粘在其上，當這樣做成的板材既承重又隔熱時，稱之為結構隔熱板，見圖1。其厚度為114～311mm，用以滿足不同隔熱程度和承重強度的要求。

圖1 結構隔熱板結構

面材可以是定向木片板材(OSB，也稱歐松板)、纖維水泥板、玻鎂平板等。目前在美國最常用的和測試數據最全是OSB。而纖維水泥板和玻鎂板是業內普遍認為有發展前途的面材。

1.2 結構隔熱板的用途

1）用于商業上大跨度的建筑物，例如大廠房或購物中心。結構隔熱板在這種用途中，一般都要有金屬或木框架做承重框架。

2）既承重又隔熱的屋頂系統。結構隔熱板在這種用途中，墻體可以由任何材料建成，結構隔熱板只用來做屋頂。

3）用于建1～3層的民用住宅，作為承重墻和屋頂。結構隔熱板在這種用途中既承重又隔熱；可以不用任何金屬框架或木框架；尤其是做屋頂時，由于結構隔熱板的強度高，它的跨度可以相對加大。

本文主要介紹第3種用途。

2 結構隔熱板建筑體系

1）設計和剪裁方案。

結構隔熱板在不用任何框架而自成一個建筑體系時，只限于蓋1～3層的低層建筑。板材是在車間里按圖紙剪裁而成，特殊的是結構隔熱板需要有一個板材剪裁方案的設計步驟。分析整棟房子的設計圖，設計出每堵墻和每塊屋頂的板材剪裁方案。最常用的設計軟件是CAD，北美和歐洲市場上也有專門為結構隔熱板剪裁設計使用的3D-CAD/CAM軟件，軟件可以根據房子的設計圖紙，自動算出板材的剪裁方案和所需要的所有零配件清單。

2）板材的生產。

把2片面材和EPS芯板由高分子粘合劑壓在一起，然后按結構隔熱板剪裁方案進行剪裁。剪裁可用人工，也可以用由CAD軟件設計出的剪裁方案直接輸入到全自動剪裁機的控制系統中。這樣裁出來的板材誤差是在毫米級。剪裁好板材的邊上處理，也是在車間里完成的。

3）施工。

在施工工地，成套結構隔熱板的墻體和屋頂板材可以被快速的組裝起來。一棟200m2的房子4人可以在2d之內組裝完畢。水泥地基大約需要2d打成，加上整棟房子的內外裝修時間，最快可以1個月建成一棟房子。結構隔熱板密度很小，大約為20kg/m2(101.6 mm厚)，大部分組裝工作都可以由手工完成，尤其是墻體，只是屋頂和2樓的板材最好由吊車完成。

當然，作為結構隔熱板建筑體系，還要包括：地基、內墻防火、外墻防水、上下水管道、電線設置和冷暖氣。由于結構隔熱板的自重輕，一般來講100mm的一層水泥混凝土做地基就夠了或者是在墻的正下方澆筑水泥混凝土基礎，一樓的地板架在橫梁上。內墻防火是靠在內墻上裝石膏板，石膏板的厚度決定防火時間。外墻防水是在外墻板材上加一層防水塑料薄膜，然后再裝外墻面材。外墻面材的范圍很廣，包括磚、水泥、塑料板、瓷磚、木片等。電線設置是在結構隔熱板的芯板中預先留好通道；上下水管道也設在墻體中；冷暖氣可以根據當地的習慣來安裝。結構隔熱板組裝房屋的良好隔熱性能，對冷暖氣機功率的要求相對降低，但由于房子是完全密閉的，需有一個風扇進行機械換風。

3 結構隔熱板及其房屋的特點

3.1 節能

結構隔熱板建筑體系的最大優勢就是節能。不僅是板材的隔熱系數高，關鍵是房子整體隔熱性能好。結構隔熱板建成的房子，形成一個完全密封的EPS保溫硬殼，房子的整體阻熱系數比傳統的鋼筋水泥和磚瓦結構的建筑可節能75%以上。見表1。

表1 不同厚度結構隔熱板的阻熱系數

3.2 輕質高強

結構隔熱板的自重輕。墻體的厚度大部分是EPS，常用墻體的密度只有16～33kg/m2，對地基的要求很低，見表2。

表2 結構隔熱板的密度

在美國，OSB面材和結構隔熱板板材都按照美國國家標準經過了一系列的嚴格檢測。用結構隔熱板建成的房屋，在龍卷風、地震和臺風中的損失輕微。

3.3 環保

結構隔熱板的面材OSB是由3～5a快速生長木材制成，原材料可再生，可節能和減少環境污染。

3.4 抗震

1995年，在日本神戶7.2級的大地震中，由一家美國公司修建的6棟結構隔熱板建成的房屋完好無損，而其他新的按照嚴格的防震標準建成的建筑都受到嚴重的損害。經此之后，結構隔熱板體系在日本的應用逐漸風行。

除此之外，在災難恢復期，結構隔熱板因其施工周期短而引起政府、建筑商和開發商的注意。2008年5月12日汶川8.0級大地震后，美國科學家聯合會給中國寫了一份建議書，建議在地震災區重建中使用結構隔熱板建筑體系。

3.5 防火

對結構隔熱板建筑體系進行防火測試，在和傳統的木制結構相似的情況下，結構隔熱板建筑體系的防火數據均達到了北美國家的防火標準。

3.6 舒適

結構隔熱板建成的房子隔熱、隔音、密封性能好。

3.7 易于維護

建筑物的設計使用壽命為50a。一旦建成，墻體和屋頂不需要特殊維護。

4 結構隔熱板房屋造價

結構隔熱板房屋造價包括2部分：結構隔熱板成套別墅板材的費用和板材的組裝施工、內外裝修費用。如果所有材料全部進口的話，估算造價2750～3500元/m2。

5 建議

1）結構隔熱板體系特別適合于災后重建地區。該類板材質量輕，宜于長途運輸；同時裝配程度高，可快速建成；節能保溫，綜合性能優越。可作為我國廣大地區的一種具有特殊救災意義的永久性建筑體系。

2）就目前天津地區而言，這種結構隔熱板建筑體系具有推廣應用的可能性。該類建筑總體自重較小，若建成2～3層的別墅類建筑，可大大節約基礎施工的難度和費用。同時該類建筑節能效果較好，不僅可以達到“三步節能”的要求，而且可在此基礎上開發適合“四步節能”的新型建筑體系。

TU551

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1008-3197（2011）04-10-02

2010-11-18

唐珮虹/女，1963年出生，美國高級工程師，博士，天津派爾尼爾科技發展有限公司，從事新型保溫建筑體系研究工作。

□鄭慶桂/美國美觀建筑有限公司。

□王 健、戴自強、李志國/天津大學。