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 楊，楊 陳（中國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、音樂廳及多功能廳。其效果圖見圖 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、維護(hù)成本、建筑行業(yè)綠色施工的行業(yè)背景以及國家可持續(xù)發(fā)展的國策，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)過熱工性能的對比，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表 1。

根據(jù)外墻構(gòu)造層材料的不同，選擇了相對應(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、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，將會嚴(yán)重影響室內(nèi)熱工性能，亦會增加室內(nèi)濕度從而影響室內(nèi)環(huán)境[1]，且會造成使用過程中舒適度的下降。本工程在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段對冷橋部位進(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]，見圖 3。計(jì)算后，熱工性能見表 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)格砌體磚會存在冷橋部位，而如現(xiàn)場直接利用整磚切割則會造成大量材料浪費(fèi)，最后采用工廠重新開模定尺加工 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)從門窗洞口穿過，拉結(jié)于主體結(jié)構(gòu)柱上，避免了在墻體砌筑過程中留設(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，確保施工過程中外架穩(wěn)定安全，施工圖見圖 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)過程中需要重點(diǎn)解決的問題。本項(xiàng)目針對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，退臺部位做法為屋面做法，退臺范圍設(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，施工示意圖見圖 6。

圖 6 退臺虹吸雨水防水構(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、過梁及構(gòu)造柱施工→墻體斜砌頂縫→完工清場。

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。灰縫應(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。灰縫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)縫搭接的長度大于等于砌塊長度的 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 BIM 技術(shù)應(yīng)用以及施工過程中控制要點(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)營使用過程中亦大幅減少了運(yùn)營成本。

6 結(jié) 語

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。通過熱工性能分析及各項(xiàng)檢測指標(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 BIM 新技術(shù)應(yīng)用對砌體的排磚方式進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并對外貼保溫材料進(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)量問題。與此同時(shí)，節(jié)約使用過程中的運(yùn)營成本亦符合可持續(xù)發(fā)展的綠色施工要求。