裝配式鋼結構住宅外圍護結構發展★

孫 菲

(1.北京建筑大學北京節能減排關鍵技術協同創新中心，北京 100044; 2.北京建筑大學，北京 100044)

裝配式鋼結構住宅外圍護結構發展★

孫 菲1,2

(1.北京建筑大學北京節能減排關鍵技術協同創新中心，北京 100044; 2.北京建筑大學，北京 100044)

結合裝配式鋼結構住宅外圍護結構的發展現狀，介紹了裝配式鋼結構住宅外圍護結構的功能，論述了外圍護結構中外墻體、樓板和屋面板的類型，總結了目前我國裝配式鋼結構住宅外圍護結構發展中存在的問題，為該結構的研究提供了方向。

裝配式建筑，鋼結構，外圍護結構，樓板

裝配式建筑是指在設計階段進行標準化設計、在工廠進行工廠化生產、在現場進行裝配化施工、可以進行一體化裝修、在后期可以對建筑進行信息化管理、智能化應用的方式，并且全程可以實現節約能源、節約材料、節約用水、節約土地資源和做到對環境進行保護[1]。隨著歐美、日等國家和地區裝配式建筑及鋼結構的發展，近年，我國也正大力發展裝配式建筑[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展裝配式建筑，如2016年中國國務院李克強總理在政府報告中表示：積極的推廣綠色建筑和建材，全力支持發展鋼結構和裝配式建筑。國內各地區也針對綠色建材和裝配式建筑出臺了相應的政策。

圍護結構指圍合建筑空間四周的墻體、門、窗[2]。主要是建筑結構中圍成建筑空間，用以抵御不利環境的構件。建筑物中常見的圍護結構主要是墻體、屋頂、樓板、門、窗等結構。根據其在建筑物中的位置，圍護結構分為外圍護結構和內圍護結構。隨著目前裝配式鋼結構住宅的大力發展，圍護結構作為裝配式鋼結構住宅中重要的結構組成部分，同時，結構體系圍護體系既要滿足輕質的要求，又要有足夠的剛度和強度，達到節能的效果，滿足密封性能、熱工性能、隔聲性能、裝飾性能的要求，故與裝配式鋼結構住宅相配套的外圍護結構的發展對于裝配式鋼結構住宅的發展尤為重要。

1 外圍護結構的功能

外圍護結構在建筑結構中主要的功能包括：保溫、隔聲、防潮、防水、防火。在保溫功能方面，作為建筑結構中的主要的外圍護結構，是建筑結構中節能保溫的關鍵部位。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構的節能保溫方面的發展尤為重要；在隔聲功能方面，安全性、適用性、耐久性是建筑結構必須要滿足的要求，而隔聲功能正是體現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境；結構的防潮、防水功能主要是針對圍護墻體的氣密性和致密性的要求，某些地區，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；《建筑設計防火規范》[4]中明文規定，甲乙類廠房建筑中墻體部分的耐火極限不能小于2.0 h，而且圖書館建筑結構中的防火墻不能低于3.0 h。可見，墻體在建筑結構中必須要滿足規范規定的防火要求，還要滿足墻體在火災時的穩定性能。

2 圍護結構的研究現狀

2.1 外圍護墻體的類型

砌塊是應用在早期的鋼結構中較多的墻體材料，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，已經在逐漸被淘汰。而隨著裝配式建筑以及綠色建材的發展，綠色、低碳、適合工廠化生產、現場施工裝配化的墻體正在迅速發展，新型墻體不僅在滿足外圍護墻體原有功能的基礎上，更是向著具有較好的剛度、強度方面發展，以下介紹幾種常見的墻體：

1)外掛式的保溫復合墻體。該墻體常用材料是玻璃棉、巖棉、硬質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構建筑結構工程中運用較多的外保溫復合墻體材料。硬質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。在建筑結構方面，外掛式的保溫復合墻體不僅滿足了外圍護墻體的保溫、隔聲、防潮、防水等的功能，墻體厚度大大降低，建筑結構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，對于主體結構，尤其是梁、柱以及節點部位免受日曬、雨淋、風蝕等破壞有比較突出的表現。

2)預制保溫夾心板。這種板一般由XPS擠塑板、混凝土構成的內墻、內外墻的連接件和混凝土結構部分外部的墻面構成。XPS擠塑板是一種硬質泡沫板，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制，在施工現場可直接安裝。

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、粘結層、防潮層、底層抹灰、增強網片、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造簡單易于施工，可實現工廠化生產。

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，該墻體在現場的施工方法方便、操作簡單而且費用相對較低，在國外應用較為廣泛。

5)玻化微珠保溫混凝土墻體。玻化微珠的容重低，且耐火溫度能達到1 200 ℃，所以玻化微珠保溫混凝土墻體具有輕質、耐高溫等特點，同時，該墻體的性能穩定且吸水率較低，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構中的水平構件，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構住宅的樓板和屋面板的類型主要有：壓型鋼板現澆混凝土組合樓板和屋面板、預制加氣混凝土樓板和屋面板、纖維水泥鋼結構樓板、ASA泡沫混凝土樓板。

1)壓型鋼板現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)預制加氣混凝土樓板和屋面板。預制加氣混凝土板是在歐美、日本等國家和地區應用較多且發展比較成熟的板，由于預制加氣混凝土板不能燃燒且不會發生腐蝕和老化，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、防潮防水性能優越等特征。

3)纖維水泥鋼結構樓板。纖維水泥鋼結構樓板是一種密度較大、可承受荷載且較多應用于鋼結構的樓板，而且纖維水泥鋼結構樓板具有強度高，自重輕，導熱系數低，保溫性能好，構造簡單，可實現產業化的生產模式等的特點。

4)ASA泡沫混凝土樓板。ASA發泡混凝土樓板通常由發泡混凝土以及薄壁型鋼經過特殊構造連接而成。防火性能好，耐火極限可達4 h，而且在板材內會有大量的、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 現有裝配式鋼結構住宅外圍護結構存在問題

1)實現主體結構與圍護結構的一體化比較困難，無論是從結構的設計，到工廠的生產，再到施工現場的安裝，目前還不能實現主體結構與圍護結構的一體化，這嚴重影響了建筑工業化的進程[5]。

2)目前國家指出墻體材料的發展應向節能、節土、環保方向發展，而且現在無論是建筑廢料還是工業廢料，都比較多，急需發展科學技術，發展多功能墻體材料，并制定相應的評價標準[6]。

3)考慮到裝配式鋼結構住宅建筑結構工程的特征，圍護結構逐漸從傳統承重型向非承重型轉變。但是目前與裝配式鋼結構住宅配套的構件發展還不足以使圍護結構轉變為非承重型結構，所以對于配套體系的研究有待提高。

4 結語

裝配式鋼結構住宅是目前我國建筑發展的趨勢，外圍護結構作為裝配式鋼結構住宅的重要組成部分，對它的研究和發展，是目前我國裝配式鋼結構住宅體系研發的重點與難點，大力推廣外圍護結構體系正符合國家節能減排政策導向，對于國內裝配式鋼結構住宅的發展具有非常重大的意義，且具有巨大的發展潛力和廣闊的應用前景。

[1] GB/T 50905—2014,建筑工程綠色施工規范[S].

[2] 張愛林，胡婷婷，劉學春.裝配式鋼結構住宅配套外墻分類及對比分析[J].工業建筑，2014，44(8):7-10.

[3] GB/T 50353—2013，建筑工程建筑面積計算規范[S].

[4] GB 50016—2014,建筑設計防火規范[S].

[5] 張永強.探析建筑工程主體結構與圍護結構一體化的施工技術[J]．黑龍江科技信息，2014(12):220.

[6] 姜曉波.新型墻體材料的發展現狀及展望[J]．天津職業院校聯合學報，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城鄉建設與管理產學研聯合研究生培養基地資助”，研究生培養-產學研聯合培養研究生基地(市級)(2015年)項目(31062015001)

孫 菲(1990- )，女，在讀碩士

TU391

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