河南省建筑保溫與結構一體化技術研究與集成應用

錢小龍原瑞增王淵

（1.河南省建設科技協會，河南 鄭州 450000；2.河南省建筑科學研究院，河南 鄭州 450000）

河南省建筑保溫與結構一體化技術研究與集成應用

錢小龍1原瑞增2王淵2

（1.河南省建設科技協會，河南 鄭州 450000；2.河南省建筑科學研究院，河南 鄭州 450000）

近年來，隨著建筑保溫節能技術不斷發展，新型的墻體保溫節能材料層出不窮，建筑保溫與結構一體化技術也應運而生，成了建筑保溫與結構一體化體系的發展方向。本文系統闡述在河南省市場上的建筑保溫與結構一體化技術的集成研究，從墻體保溫與結構一體化技術的技術理論、應用現狀、保溫性能、防火性能、質量安全性能等特點闡述在河南地區建筑保溫與結構一體化技術的現狀，以往對推動該技術的發展能起到一定的指導作用。

建筑保溫結構一體化；技術研究；集成

1 研究背景

我國城鎮化水平正在迅速發展，可預見未來建筑行業的發展將迎來鼎盛時期，伴隨著建筑行業的發展，墻體保溫技術也將迎來發展的黃金時期。目前，我國現有的外墻保溫技術主要有四種，分別為外墻自保溫、外墻夾芯保溫、外墻內保溫和外墻外保溫，第一種則是由建筑墻體材料形成的自保溫材料構成，或者說是由墻體材料與保溫材料復合成型的自保溫墻材構成；而后三種則是在主體剪力墻澆筑施工完成后，將其作為基層而在其上復合的一個起保溫隔熱作用的構造層［1］。但是，由于外墻外保溫技術能夠避免冷熱橋的產生，減少建筑能耗，所以在我國不管是新建建筑還是對于既有的建筑進行建筑節能改造，外墻外保溫技術都是建筑墻體節能發展的主要方向。但是，市場上對于生產外墻保溫材料的企業要求技術門檻低，產品質量參差不齊、工程監管不到位，致使建筑外墻隨著使用年限的增加保溫層逐漸開裂，有的甚至脫落，嚴重的會導致產生火災等安全問題，造成人員傷亡，工程質量存在諸多安全隱患。為了解決以上問題，建筑保溫與結構一體化技術應運而生，河南省住房和城鄉建設廳為了推動保溫結構一體化的發展，相繼出臺了（豫政辦〔2013〕57號）、豫建科〔2014〕30號、豫建〔2014〕26號、（豫政〔2010〕72號）、豫建〔2015〕88號等一系列文件，編制了相關的技術規程，并且建立了一批有自主科研能力的生產建筑結構與保溫一體化技術產品的生產基地，建成各類一體化技術試點示范工程800多萬m2，滿足了河南省地區建筑節能的要求。

2 建筑保溫與結構一體化技術的優勢

2.1 解決外墻保溫層脫落的隱患

一般民用建筑外墻外保溫系統設計使用年限為25a，建筑物為50a，因此民用建筑設計使用年限內外墻外保溫系統至少需要更換一次，但是由于市場競爭激烈，低價入圍，保溫產品質量參差不齊，工程質量監督不到位等問題，建筑物在使用過程中出現外墻保溫層的大面積脫落等質量問題，如圖1所示，嚴重影響建筑物的使用，并且這種保溫層開裂、空鼓、脫落的現象在很多地方都有出現，致使工程質量大打折扣，甚至出現外墻保溫層大面積脫落砸傷人或車等安全隱患，使更換保溫層時間大大縮減，產生巨額的維修成本和大量的建筑垃圾。但是，本文介紹的建筑保溫與結構一體化技術可以從根本上解決外墻保溫工程的質量隱患，并且能做到與建筑物同壽命的要求［2］。

圖1 焦作某中學實驗樓

2.2 消除消防安全隱患

目前，市場上的外墻保溫材料大部分是燃燒性能只能達到B級的有機保溫材料，而且保護層厚度也不能滿足現行耐火等級的要求，由于建筑保溫材料耐火等級不足引發的火災已對人們的生命和財產安全構成了巨大威脅，如圖2所示。國家公安部門牽頭編制的規范《GB50016-2014建筑設計防火規范》中明確指出：“建筑的內、外保溫系統，宜采用燃燒性能為A級的保溫材料；設置人員密集場所的建筑，其外墻外保溫材料的燃燒性能應為A級；建筑外墻采用保溫材料與兩側墻體構成無空腔復合保溫結構體時，該結構體的耐火極限應符合本規范的有關規定：當保溫材料的燃燒性能為B1、B2級時，保溫材料兩側的墻體應采用不燃材料且厚度均不應小于50mm。”［3］由于規范對建筑物保溫材料的燃燒性能做出規定，并結合河南省的實際情況，外墻保溫材料能達到A級燃燒性能的幾乎沒有，所以保溫與結構一體化技術應運而生，其保溫層的部分可以由B1、B2級燃燒性能材料構成，兩側墻體應采用不燃材料且厚度均不應小于50mm就能達到要求，因此會提高建筑物外墻整體的耐火性能，消除消防隱患。

圖2 外墻保溫材料引起的火災

2.3 滿足建筑節能的要求及整體性能

建筑保溫與結構一體化技術中的外保溫層與基層墻體的連接方式為剛性連接，這樣就使保溫層能夠有效地與基層墻體共同受力，在滿足建筑節能要求的同時也提高了建筑物的整體性能；另一種建筑保溫與結構一體化技術中的自保溫材料大多是多孔的輕質材料，使墻體隔聲性能得到極大提高。無論是自保溫材料還是通過角鋼把保溫層與基層墻體連接起來的這種形式，都是將保溫層與建筑主體結構連在一起，協同工作，提高了整個建筑的整體性能和耐久性能。

2.4 縮短建筑施工工期，降低建筑維護成本

傳統的外墻外保溫工程是在建筑物主體施工完成之后，再將保溫板或者保溫砂漿通過粘結砂漿、錨固件鏈接在混凝土外墻上，每一道工序都有嚴格的要求，并且每道工序完成驗收后才能進行下一道工序的施工，這一施工工序流程的增加就使工期增長，而采用建筑保溫結構一體化技術，即保溫層與主體結構一同澆筑成型，在主體結構施工完成后，保溫層也施工完成，這樣九大大縮短了施工流程，減少了施工周期；并且，保溫與結構一體化技術還能解決保溫層與建筑物同壽命的問題，減少了后期建筑物保溫層維護的成本，從而達到降低工程成本的目的［4］。

3 河南省建筑保溫與結構一體化技術的應用現狀

河南省在熱工分區上分為夏熱冬冷地區和寒冷地區，目前河南省為貫徹落實中共中央、國務院《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》《河南省綠色建筑行動實施方案》文件精神，推進建筑節能縱深發展，提升建筑能效，大力推廣綠色建筑和節能技術，并且結合河南省實際情況主要推廣四項建筑保溫與結構一體化技術，有CCW體系、CL建筑體系、SW建筑體系以及砌塊墻體自保溫體系，這四種建筑保溫與結構一體化體系均能實現在工廠中完成預制，運到現場進行組裝，達到標準化生產，符合裝配式建筑發展的要求。

3.1 CCW體系

CCW體系又叫做混凝土保溫幕墻體系，CCW體系是由鄭煤集團、河南省第一建筑工程集團有限責任公司共同研發，并且將該項目直接應用到鄭煤集團所開發的項目中。混凝土保溫幕墻體系的組成如圖3所示，最外層是普通混凝土面層和圓鋼，中間層為保溫板材，通過角鋼將保溫混凝土面層與剪力墻綁扎在一起，不承擔主體結構荷載與作用的建筑外墻外保溫構造，包括現澆混凝土保溫幕墻和后置混凝土保溫幕墻［5］。

現澆混凝土保溫幕墻體系是在工廠階段將保溫板、鋼絲網架、角鋼預制好，到施工現場吊裝，通過角鋼把保溫板、鋼絲網架與主體結構鋼筋連接在一起，并且在施工過程中同步施工完成主體結構與保溫結構，按照《GB50016-2014建筑設計防火規范》的要求保溫板材可選用B1、B2級的EPS板或者XPS板；后置混凝土保溫幕墻體系是在施工過程中將連接件預埋到墻體內，鋼絲網架板安裝完成后，進行混凝土涂抹，該體系適用于新建民用建筑和既有民用建筑節能改造混凝土保溫幕墻工程的設計、施工及驗收。

圖3 CCW體系

3.2 CL建筑體系

CL建筑結構體系也稱為復合保溫鋼筋焊接網架混凝土剪力墻，是將一種永恒的節能技術措施融入墻體中構成的新型復合鋼筋混凝土剪力墻建筑體系，鋼筋焊接網架（簡稱CL網架板）由一層或兩層及以上起受力或構造作用的鋼筋焊網，用對拉絲扣組合成型的鋼筋網架與保溫層鋼絲網架相互連接一起形成一種空間骨架構造，并且將保溫層置于墻體中間偏外側的CL網架板作為墻體的骨架，在兩側同時澆筑混凝土，從而達到保溫與建筑同壽命的無空腔復合結構體。其構造形式如圖4所示。CL建筑結構體系是把保溫層作為澆筑混凝土的永久性模板，使該體系形成空間的剪力墻結構，能讓承重剪力墻與外側保溫層結構協同工作，使建筑物擁有良好的整體剛度，并具兼保溫隔熱的功能、滿足建筑物能耗要求等優點。但是，在施工過程中還存在一些問題，如模板支設難度大、板縫處理要求高等。適用于非抗震設防地區和8度及8度以下嚴寒、寒冷地區和夏熱冬暖、夏熱冬冷地區有保溫隔熱、隔聲要求的30層以內所有居住建筑和公共建筑的內墻和外墻。

圖4 CL建筑體系

3.3 SW建筑體系

SW建筑體系是北京華美科博科技發展有限公司與清華大學建筑設計研究院有限公司共同研究、開發的一種新型建筑結構體系。該技術是將保溫板一側或兩側用雙層鋼筋網架作支撐，通過插絲穿透保溫板并留有一定長度做成“SD焊接鋼筋網架保溫板”，將其內置于結構墻體鋼筋外側，同時采用Φ6鋼筋連接保護層、保溫層和結構層，主體結構層與保護層形成兩個獨立空間，依次由內向外循環澆筑結構層與保護層，形成夾芯保溫鋼筋混凝土墻體，如圖5為SW建筑體系示意圖。該體系抗連續倒塌能力較好，工廠預制構件能達到70%左右，符合建筑工程標準化、住宅產業化的發展要求，該體系適用于非抗震地區和抗震設防烈度8度及以下地區。

圖5 SW建筑體系

3.4 自保溫砌塊墻體

自保溫墻體分為非承重砌體自保溫體系和承重自保溫結構體系，砌塊墻體自保溫體系是采用砌塊墻體并對熱橋采取保溫隔熱處理措施構成的滿足建筑節能標準要求的墻體保溫體系，砌塊墻體的材料主要包括蒸壓加氣混凝土砌塊、泡沫混凝土砌塊、復合保溫砌塊、燒結保溫砌塊等，要求砌塊墻體厚度不小于200mm，且耐火極限不小于2h，墻體砌筑應采用專用砌筑砂漿，專用砌筑砂漿和抹灰砂漿的抗壓強度不應低于5MPa，導熱系數不應高于0.20W/（m·K），墻體中的鋼筋混凝土梁、柱等熱橋部位外側應做保溫處理。該墻體不僅保溫隔熱性好、自重輕，而且施工簡單方便。但砌塊壁厚較小，承載力較低，只適用于層數不多、抗震性要求不高的建筑或用于框架結構填充墻。

4 結語

當前，我國建筑保溫措施普遍為外墻外保溫，采用外墻粘貼或外掛等保溫技術措施，這種措施經過長時間凍融循環會使保溫層產生空鼓、裂縫、滲漏、脫落等問題，并且與建筑物的設計使用年限相同步，導致建筑物在使用過程中產生大量維修費用和建筑垃圾，同時也不能滿足現行防火規范的設計要求。然而，采用建筑保溫與結構一體化技術，以上問題便可迎刃而解。該技術是對建筑外保溫技術和施工方法的一次重大變革，將建筑保溫層與承重墻體融為一體，協同工作，增加建筑物的整體性能，從根本上解決了結構節能和結構防火的問題，并且把工程現場的濕作業向工廠化、標準化轉變，提高了建筑外墻保溫的工程質量，避免了二次施工；解決了建筑保溫系統的壽命周期與建筑物同壽命的問題。目前，河南省對建筑保溫與結構一體化技術推廣政策、相關規定已經明確，建筑保溫與結構一體化技術將成為全面推進節能建筑墻體保溫工程技術研究的主導方向和必然趨勢。隨著技術的日益成熟，該技術會越來越廣泛地得到關注，并且相應的配套產品會形成巨大的市場需求，將會有很好的市場前景。

［1］韋延年.論墻體保溫與結構一體化技術的研究與應用［J］.建筑節能，2015（10）：52-57.

［2］周會潔，孫維東，孫亞洲.建筑保溫與結構一體化技術的應用發展現狀［J］.長春工程學院學報，2015（16）：4.

［3］朱洪祥，孫增桂，朱傳晟.建筑節能與結構一體化技術集成研究［J］.建設科技，2012（10）：30-33.

［4］周衛國.創新驅動建筑保溫與結構一體化工作［J］.建設科技，2014（8）：53.

［5］喬洪智.創新研發建筑節能與結構一體化技術［J］.建設科技，2016（23）：23.

Research and Integrated Application of Building Insulation and Structure Integration Technology in Henan

Qian Xiaolong1Yuan Ruizeng2Wang Yuan2
（1.Henan Construction Technology Association，Zhengzhou Henan 450000；2.Henan Provincial Academy of Building Research，Zhengzhou Henan 450000）

In recent years,with the continuous development of energy-saving building insulation technology,a new type of wall heat preservation and heat insulation material emerge in endlessly,building insulation and structure integration technology also arises at the historic moment,has become the development direction of building insulation and structure integration system.This paper elaborated the building thermal insulation on the market in henan province and the structure of the integration of technology integration research,from the technical theory of wall insulation and structure integration technology,application status,insulation,fire prevention performance,quality and safety performance characteristics such as elaborated in the status quo of the building insulation and structure integration technology in henan,it is important to promote the development of the technology.

building insulation structure integration；technical study；integrate

TU761.12

A

1003-5168（2017）05-0118-04

2017-04-15

河南省重大科技專項項目“綠色低能耗成套關鍵技術研究及集成示范”（141100310301）。

錢小龍（1989-），男，碩士，工程師，研究方向：建筑節能；原瑞增（1984-），男，碩士，工程師，研究方向：綠色建筑及裝配式建筑關鍵技術；王淵（1988-），男，碩士，工程師，研究方向：綠色建筑及裝配式建筑關鍵技術。