LSP板內嵌輕鋼龍骨裝配式墻體系統的應用研究

唐 勇 高佩娜 賀昱華 朱鵬飛 常傳清 曹景洲

(國網甘肅省電力公司慶陽供電公司，甘肅 慶陽 745000)

裝配式建筑具有建設周期短、節約勞動力、環境影響小等特點，符合國家推廣的住宅產業化發展戰略。隨著近年來國內裝配式建筑的現代工業技術迅猛發展，建筑裝配式不僅應用在住宅建筑中，同時也大量應用在電力工程中，在電網建設領域，國家電網也提出了“兩型三新一化”建設技術要求[1]。為提高建筑工業化水平，圍護結構中的外墻裝配化程度是一項重要指標。目前，加氣混凝土復合墻板技術工藝比較成熟，具有輕質、高強、節能、防火等優點，在我國已經有較多的應用，裝配式墻板之間需要選擇合理的節點安裝方式以保證墻板優良的保溫性能和基本力學性能[2]。

在嚴寒地區，由于溫度低、風沙大，傳統的壓型鋼板復合板耐久性、使用性較差，從而影響裝配式變電站廠房的正常使用。LSP板具有優異的保溫、防火、耐久性能，可以很好地滿足使用要求，并且與之配套的LSP板內嵌輕鋼龍骨裝配式墻體系統是一種裝配化程度較高的安裝方式，可以很好地保證LSP板的保溫性能。基于LSP板裝配式墻體優異的使用性能和裝配性能，針對高海拔地區變電站建筑的使用特點，提出了一種新的預制裝配式墻板門窗洞口加強龍骨構造措施，既可以保證LSP板內嵌輕鋼龍骨裝配式墻體系統的使用性能和裝配性能，還可以提高高海拔地區LSP板墻體系統變電站廠房結構的安全可靠性。

1 LSP自鎖水平拼裝板

1.1 LSP板的材料組成

LSP(Level Self-locking Panel)水平自鎖墻板是一種新型輕質復合墻板。該板材以輕集料微孔混凝土無機材料為基材，直接澆筑成型或以巖棉保溫板、阻燃型聚苯板等為填充芯材，基材四面包裹芯材阻斷基材與空氣接觸，通過整體無間隙復合而成的輕質墻體材料制品，并采用耐堿玻璃纖維網格布進行增強，四邊均設有拼裝榫頭或榫槽。其基材以低收縮性的復合快硬硫鋁酸鹽水泥為主要凝膠材料，以陶粒、膨脹珍珠巖等輕集料為骨料，以短切纖維為增強材料，以多種外加劑為功能調節材料，在水泥中引入微小泡沫而制成的輕集料微孔混凝土。該墻板材料各項物理性能優良，是制造填充墻體的理想新型材料[3]。LSP板的構造如圖1所示。

1.2 LSP板的物理性能

LSP板為復合保溫板，無熱橋，它具有良好的保溫性能。對于標準規格的LSP板，其當量導熱系數不大于0.06 W/(m·K)。對于LSP板的砌體傳熱系數，95 mm厚≤0.63，120 mm厚≤0.50，200 mm厚≤0.30，250 mm厚≤0.24[4]。

LSP板具有良好的防火性能，對于聚苯保溫板芯材其燃燒性能等級為B1極，產品耐火極限不小于3 h。對于巖棉保溫板芯材其燃燒性能等級為A級，產品耐火極限不小于3 h[4]。

LSP板具有較高承載力、剛度和穩定性，按GB/T 23451要求進行試驗，其抗彎荷載大于1 000 N，經過5次30 kg沙袋沖擊后板面無裂痕，且具有良好的抗凍能力，在長期自重荷載、風荷載和氣候變化的情況下，板面未出現裂紋、變形、脫落等破壞現象。

1.3 LSP板的主要規格

為方便外墻設計和現場裝備，LSP板由工廠統一加工成一定模數的標準板，墻板和保溫層的厚度根據墻板長度和寬度的不同有一定的差異。其中標準板的具體規格如表1所示，非標準板可按設計要求制作。

2 LSP板裝配式墻體系統

2.1 結構組成及連接構造

LSP水平自鎖墻板系統又稱LSP板內嵌輕鋼龍骨裝配式墻體系統，它是以LSP板為墻體材料，通過與其配套的連接件，在成墻時形成剛柔相濟的組合結構墻體系統，將LSP板與建筑主體牢固連接在一起而形成多功能一體化墻體系統。墻體裝配示意圖如圖2所示(以200厚標準板為例)。

表1 LSP標準板的尺寸規格 mm

LSP板墻體系統的主要結構構件包括：通長輕鋼龍骨、龍骨連接件、龍骨連墻件、承重鋼托件以及LSP板。其中輕鋼龍骨是由鍍鋅鋼帶冷壓而成，其截面形式與LSP墻板榫口形式相同。墻體系統主要結構構件如表2所示。

表2 LSP板墻體系統主要結構構件

編號截面圖使用位置1輕鋼龍骨(厚度0.4 mm)2承重鋼托件(厚度3 mm)3水平與豎向龍骨連接件(厚度1 mm)4龍骨連墻件(厚度1 mm)

LSP墻板采用自鎖拼裝，四周凹凸榫咬合連接，榫槽內填抹專用粘結砂漿，砂漿厚度和飽滿度應滿足要求。

按照規范要求[1]每隔一定的距離設置水平通長輕鋼龍骨來增強墻體與主體結構的連接。墻內輕鋼龍骨設置在LSP板塊的拼裝榫槽內，用龍骨連墻件通過螺栓或螺釘與主體鋼柱進行可靠連接。在門窗洞口處需要加設豎向輕鋼龍骨，豎向輕鋼龍骨采用龍骨連接件通過螺釘或者鉚釘與水平龍骨可靠連接。

對于拼裝的墻板位于主體結構外立面時，從下到上不超過3 m(或每層)設置一道鋼托件來承受上部外墻荷載。

LSP板拼裝高度大于4.0 m，長度大于兩倍墻高時，設置輕鋼龍骨水平系梁和輕鋼龍骨構造柱，即通過自攻螺釘將兩條輕鋼龍骨對扣連接[5]，如圖3所示。

2.2 門窗洞口加強龍骨構造措施

對于變電站廠房建筑，門窗洞口較多且洞口尺寸一般較大，輕鋼龍骨不足以承受洞口上部荷載，將會導致門窗在使用后期出現較大變形。同時在高海拔、風沙較大的地區，外墻會承受較大的風荷載，洞口輕鋼龍骨之間的連接可靠性降低。

針對以上問題，提出了一種適用于高海拔、較大風沙地區變電站廠房建筑的新型加強龍骨構造措施，即在大尺寸洞口處采用方鋼管代替洞口四周的輕鋼龍骨，此構造措施相當于混凝土結構中的門窗過梁。同時加強龍骨圍繞廠房一圈，形成了類似圈梁的構造，提高了廠房的抗震性能，如圖4所示。

水平加強龍骨通過節點板與結構鋼柱連接，節點板與節點板之間采用螺栓連接，如圖5所示。豎向加強龍骨采用相同型號不同規格的方鋼管與水平加強龍骨焊接，豎向加強龍骨下部與預埋鋼板焊接。

當拼裝的LSP板達到加強龍骨高度時，在加強龍骨的內外表面都應用LSP板緊貼，以防止熱橋效應的出現影響保溫效果，如圖6所示。

對于主體結構為鋼結構的建筑，由于鋼梁軸線與外墻軸線距離較大或由于鋼梁的截面形式(如工字梁)不能設置承重鋼托件時，加強龍骨構造可以代替鋼托件。

綜上所述，加強龍骨構造措施不僅可以保證LSP板內嵌輕鋼龍骨裝配式墻體系統的使用性和裝配性能，還可以提高高海拔、風沙較大地區LSP板墻體系統變電站廠房結構的安全可靠性。

3 結語

帶有加強龍骨構造措施的LSP板裝配式墻體系統是在LSP板內嵌輕鋼龍骨裝配式墻體系統基礎上的創新，在滿足嚴寒地區裝配式變電站廠房的保溫、防火、防風沙、裝配簡單快捷要求的同時，還可以提高變電站廠房墻體系統的使用性和安全性。

我國地域遼闊，擁有許多不同的氣候特點，可針對不同地區的氣候特點，選擇適合本地區的復合墻板，設計新的安全、節能裝配式墻體系統和節點型式，進一步推動我國電網領域的建筑工業化水平。