裝配式變電站建筑墻板的選型★

劉 勇 鄭玉超 魏珍中

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013)

0 引言

裝配式建筑是指將建筑結構的部分或全部構件經工廠加工制造后運輸至現場，通過可靠連接方式安裝而成。鋼結構作為裝配式建筑的主要結構體系之一，具有輕質、高強、抗震性好、布局靈活、構件截面尺寸小、易裝配、施工期短、使用面積高等優點，且有利于工業化生產、標準化制作，與之配套的墻體材料可以采用輕質、節能環保的新型材料，符合國家提倡的可持續發展要求，因此成為了我國建筑裝配式的重點發展項目。

另外，國家政策的支持為裝配式建筑的發展提供了內驅力。2013年1月1日，國務院辦公廳轉發了發展改革委和住房城鄉建設部的《綠色建筑行動方案》，明確提出將“推廣建筑工業化，發展綠色建筑”列為十大重大任務。2016年9月，《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》(國辦發[2016]71號)發布，要求裝配式建筑提速發展。同時，在GB/T 51129—2017裝配式建筑評價標準提出非承重圍護墻非砌筑比例不小于80%，內隔墻非砌筑比例不小于50%的裝配化要求[1]。2018年5月，國家電網公司正式頒布《國家電網公司輸變電工程通用設計(2017年版)》，通用設計中廣泛采用模塊化設計方案，采用裝配式建筑物。

對比一般民用與工業建筑用裝配式建筑墻板，變電站中有特殊要求：

1)變電站安全性要求高，一旦發生火災事故造成停電，經濟損失巨大。

2)變電站建設工期緊，要求墻板應方便快速安裝。

3)從外觀效果角度，各供電公司業主對美觀性要求越來越高。

4)配電樓無人值守，僅放置電氣設備，與民用建筑比，對保溫效果要求不高。

5)墻板更換涉及變電站停電或帶電作業，需在設計使用年限內減少更換次數，不得不更換時應方便快捷，縮短施工周期。由于變電站墻板的特殊性，合理選擇變得尤為重要。

本文總結了裝配式建筑常用外墻及內隔墻體系存在的問題，分析了不同墻板性能的優缺點，為裝配式變電站建筑內、外墻板選擇提供參考依據。

1 外墻板的組成成分

當前國內常用的裝配式鋼結構外墻體系包括壓型鋼板復合墻板、鋁鎂錳板復合墻板、纖維水泥復合條板、三明治外墻掛板、蒸壓加氣混凝土條板和單層鋼筋混凝土外墻掛板。

1.1 金屬復合墻板

1.1.1壓型鋼板復合墻板

壓型鋼板復合墻板是以壓型鋼板為面層材料的復合墻板，鋼板內側涂以防水涂料，滿足防水和隔汽的要求。內、外側金屬板外表面可以涂覆各類質感的飾面涂料，滿足建筑內外墻裝飾的需要，并起到保護墻材的作用[2]。

1.1.2鋁鎂錳板復合墻板

金屬復合板是利用各種復合技術將性能不同的金屬在界面上實現冶金結合而形成的復合材料[3]。鋁鎂錳板復合墻板由鋁鎂錳板和保溫材料構成，鋁鎂錳板是在熔煉鋁時添加鎂錳金屬形成了鋁合金板。相比于壓型鋼板復合墻板，鋁鎂錳板復合墻板具有質量輕、耐腐蝕、可塑性強和耐久性高等優點，但是其熔點較低，耐高溫性能差。

1.2 水泥基復合墻板

1.2.1纖維水泥復合條板

纖維增強水泥(簡稱FRC)是以水泥凈漿或砂漿為基體，以纖維為增強體所組成的復合材料[4]。其中高密度纖維水泥板(密度1.5 g/cm3～2.0 g/cm3)除具有普通纖維水泥板防火、隔音、環保、安裝快捷等優點外，其防潮、防水也有較大提高，使用壽命也大大延長。

1.2.2三明治外墻掛板

三明治板以預制混凝土夾心保溫外墻板為主，由內外葉混凝土墻板、夾心保溫層和連接件組成的預制混凝土外墻板，保溫材料可以是巖棉、聚苯乙烯、聚氨酯、珍珠巖、礦棉、玻璃棉等。構造示意圖如圖1所示[5]。

1.3 水泥基單層墻板

1.3.1蒸壓加氣混凝土條板

蒸壓加氣混凝土板(又稱ALC輕質條板)可用于外墻板和內隔墻，是以砂、粉煤灰、石灰、水泥為主要原料，摻加鋁粉為發氣劑，通過配料、攪拌、澆筑、預養、切割、蒸壓養護而成，內配置經防腐處理的不同數量鋼筋網片。

1.3.2單層鋼筋混凝土外墻掛板

單層鋼筋混凝土外墻掛板是未經特殊處理，采用普通混凝土或輕骨料混凝土與鋼筋，由工廠制作而成的外墻掛板，因其出色的工業化產品質量，較好地解決了傳統建筑外墻漏水、裂縫等頑疾。

2 外墻板性能對比

對于裝配式鋼結構建筑物外墻，一方面，要具備足夠的力學性能以及優良的保溫、隔熱和防水等性能，根據規范[6-8]對板材的基本性能進行了總結(如表1所示)；另一方面，要同時考慮其施工要求以及工程造價等綜合性能(如表2所示)。

表1 基本性能特點

由規范對比可知，不同墻板對面密度、燃燒性能、抗凍性和干燥收縮值規定基本一致。同時規范主要強調了板件的力學性能，而對其保溫隔熱性能和含水率及吸水率僅有部分規范對其進行要求，主要因為部分板材的保溫隔熱性能是由夾心保溫材料的選擇確定；含水率主要由地區干燥程度確定，不同地區對其要求不同。另外，在JC/T 2356—2006對于混凝土外墻掛板中對板材的抗沖擊性能及抗壓強度要求較高，因此此類板材受力性能較好。

表2 外墻體系綜合分析對比

結合變電站特殊要求，高密度纖維水泥板，具有3 h耐火極限和防水效果，有效的保證了變電站的安全性能；耐久性高，可以減少更換次數；施工速度快，可以減少施工周期。綜合對比其工程造價和板材性能后，證明高密度纖維水泥板綜合性能較好，更加符合變電站對墻板的要求，宜作為裝配式變電站的外墻板。

3 內墻板的組成及綜合性能比較

裝配式鋼結構建筑常用內墻體系包括輕鋼龍骨石膏板、纖維水泥板復合墻板、ALC輕質條板隔墻。

3.1 內墻板的組成成分

輕鋼龍骨石膏板是由輕鋼龍骨和石膏板組成，輕鋼龍骨以優質的連續鍍鋅板帶為原材料，經過冷彎工藝軋制而成的建筑用金屬骨架，用紙面板石膏板、裝飾石膏板等輕質板材做飾面的非承重墻體。纖維水泥板復合墻板和(蒸壓加氣混凝土條板)ALC輕質條板的組成同上文外墻板板材。

3.2 內墻板的綜合性能比較

表3 內墻體系綜合分析對比

對比內墻板材綜合性能(如表3所示)，輕鋼龍骨石膏板的工程造價低于纖維水泥板復合墻板造價，同時輕鋼龍骨石膏板無現場作業和墻面抹灰處理，可以大幅度縮短施工周期，另外受力性能及保溫隔熱性能良好。因此內隔墻宜選用輕鋼龍骨石膏板。

4 目前內外墻板存在的問題

4.1 外墻板問題

1)外墻板與裝配式建筑各系統匹配度問題。

工程實踐中，由于主體結構的梁柱尺寸偏差較大，與表面質量好的墻板不相匹配，部分仍需抹灰找平，沒有體現免抹灰的優勢。設計時沒有充分考慮墻板的模數，導致現場墻板切割作業增加。墻板的部分外露連接件在裝修時未提前考慮設計，水電開槽仍主要在現場進行[9]。

2)外墻板裝配連接節點問題。

外墻板的熱工性能指標與節點構造之間缺乏研究，擁有優良的保溫傳熱性能的同時，又能達到所需要的基本力學性能指標變得尤為重要[10]。同時，外墻板之間存在大量的平縫和豎縫，這些節點縫是外圍圍護結構防水的關鍵部位，如何合理的選擇材料防水與構造防水措施是保持連接處密閉性的關鍵[11]。

3)外墻板開裂問題。

外墻板除了要抵抗重力、風荷載和材料內力外，溫度應力尤為重要，由于外墻受光面每天的溫差能達到50 ℃，溫度應力會造成外墻開裂，從而發生漏水，由于板材內部進水后很難排出，在北方還會有凍融產生的凍脹問題。

4.2 內墻板問題

鋼結構是柔性結構，而板材剛度較大，導致結構變形不協調，從而帶來各種條板及砌塊的裂縫問題。

5 結語

本文對內外墻板進行綜合對比分析，得到如下結論：在裝配式變電站墻板體系中，外墻體系宜選用高密度纖維水泥板；內隔墻體系宜選用輕鋼龍骨石膏板。墻板的選用符合綠色環保節能節材，建筑綜合成本大為降低，社會經濟效益明顯，滿足國家可持續發展要求，更好的推動了裝配式建筑的發展。