陽臺斷橋構造在裝配式鋼結構住宅體系中的應用*

張正庭，王亞斯，鄭建敏，吳宏磊

(1.上海市建筑科學研究院有限公司，上海 201108； 2.龍元明筑科技有限責任公司，上海 200336； 3.同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

0 引言

建筑外圍護結構系統是決定建筑保溫隔熱、氣密性、水密性、耐久性等綜合性能要求的關鍵部位，也是解決建筑滲水、漏氣、熱橋等質量通病尚需進一步研究的重點和難點。目前，國內設計根據現行規范要求基本可滿足相關性能指標要求，但連接構造和施工工藝未優化，設計理念無法在實際工程中真正得到落實，實際效果并不理想。陽臺熱橋部位作為薄弱環節之一，問題尤為凸顯，需重點優化處理。

基于現有陽臺部位斷橋應用技術和產品工藝，提出一種適宜裝配式鋼結構住宅體系應用的陽臺斷橋構造，并結合理論計算和現場檢測綜合評估，對比分析常規陽臺做法和考慮陽臺斷橋做法的熱橋分布及熱損失情況，驗證陽臺斷橋構造應用具備科學性和可操作性。

1 陽臺斷橋構造設計

1.1 設計關鍵

陽臺部位熱橋主要分布在陽臺板與室內樓板連接位置。在傳統建筑施工中多采用保溫材料包覆的處理方式，并未能從根本上解決陽臺處熱橋問題。此處熱橋處理關鍵在于如何實現結構斷橋，通過主體結構突破設計和施工工藝優化，確保建筑外圍護結構系統保溫層的連續性，實質性解決和避免熱橋引起的結露、霉變等問題，營造更舒適、健康的居住環境。

結構斷橋的設計理念源于被動房設計。目前陽臺斷橋構造有2種形式，但均存在應用瓶頸：①預制隔熱模塊應用 預制隔熱模塊作為1個連接元件，連接室內樓板和陽臺板，實現陽臺板與主體結構完全脫離，從根本上阻斷熱橋。考慮預制隔熱模塊加工生產和結構抗震性能設計等綜合問題，此種處理方式在國內應用較少。②混凝土結構建筑陽臺斷橋技術應用 通過結構受力計算，實現陽臺板與主體結構局部脫離，滿足結構安全和功能要求的同時，有效改善陽臺部位熱橋問題。但此種處理方式在國內多應用于工法展示和設備平臺部位熱橋處理。

因此，針對陽臺斷橋應用技術需解決和改進的問題，提出一種裝配式鋼結構住宅體系陽臺斷橋構造，最大限度地利用鋼結構建筑體系特點，實現結構斷橋，并適宜在國內鋼結構住宅體系中應用和推廣。

1.2 斷橋構造形式確定

裝配式鋼結構住宅體系陽臺斷橋構造由鋼梁、室內樓板、陽臺板、ALC自保溫外墻板、墻板固定連接件等組成，如圖1所示。

圖1 裝配式鋼結構住宅體系陽臺斷橋構造

結合鋼結構主體受力結構形式，以兩端外挑鋼梁為支撐，室內樓板和陽臺板均采用鋼筋桁架樓承板。摒棄保溫材料決定保溫性能的傳統觀念，通過結構設縫處理方式，實現陽臺板與主體結構局部斷開，室內外熱量傳遞由面面傳導方式優化為點面傳導方式，不對墻體自身造成破壞，確保墻體保溫系統完整性和連續性，有效解決熱橋問題。結合保溫隔熱和防水等功能需求，結構設縫寬度設計為140mm(125mm保溫材料厚度+15mm厚防水處理)，確保ALC墻板上下貫通式連接。

1.3 斷橋構造施工處理

綜合考慮建筑體系特點和現場施工情況，鋼梁、室內樓板、外墻板、陽臺板先后施工，落實前期設計理念和使用需求，解決熱橋問題的同時實現施工便捷性和可操作性。陽臺斷橋構造現場施工如圖2所示。

圖2 陽臺斷橋構造現場施工

2 陽臺斷橋技術優化綜合測評分析

2.1 陽臺斷橋效果測評方案

考慮現行規范要求尚未對陽臺斷橋效果提出量化指標要求，現采用理論計算和現場檢測并行方式，對陽臺斷橋優化技術進行綜合評估，分析和判定陽臺斷橋技術優化后阻斷熱橋的效果。測評方案如表1所示。

表1 陽臺斷橋效果測評方案

2.1.1理論計算

針對常規陽臺板做法(陽臺板與室內樓板未斷開)和考慮斷橋構造做法2種形式，采用熱橋線傳熱系數計算軟件PTemp模擬計算，對比分析冬季工況條件下二者熱橋分布及熱損失情況，驗證陽臺斷橋技術優化后是否可實現比較良好的熱橋阻隔目標。

室內樓板、陽臺板均采用鋼筋桁架樓承板形式，現場澆筑120mm厚混凝土；外圍護結構為蒸壓加氣混凝土(ALC)復合墻體，包括125mm厚ALC外墻板、空氣夾層、75mm厚ALC內墻板。在不影響模擬結果的前提下，為符合PTemp軟件的計算要求，陽臺板簡化為120mm厚鋼筋混凝土板，外圍護結構簡化為200mm厚ALC墻板，陽臺板與樓板之間設置10mm寬麻絲嵌縫。計算模型如圖3所示。

圖3 2種陽臺板做法計算模型

采用冬季工況條件進行理論計算和分析，冬季室外計算溫度設定為-2.0℃，室內計算溫度設定為18℃。

2.1.2現場檢測方案

現場檢測時間安排在9月晴好天氣，采用紅外熱像法檢測陽臺熱橋部位內、外表面溫度分布情況。檢測時段室外空氣溫度33～35℃，室內24h開啟空調，室內空氣溫度24℃，確保室內、外10℃溫差工況，便于檢測和顯像。現場檢測情況如圖4所示。

圖4 陽臺紅外熱像現場檢測

2.2 綜合測評結果分析

理論計算結果如圖5，6所示，分別為2種做法的溫度分布情況和熱橋線傳熱系數情況。結果顯示，常規陽臺板做法，由外至內溫度分布變化明顯，熱橋部位溫度在8.0～11.3℃，熱橋線傳熱系數(含外墻主體)為0.56W/(m·K)；考慮斷橋構造，熱橋部位溫度在8.0～14.7℃，熱橋線傳熱系數(含外墻主體)為0.43W/(m·K)。

圖5 溫度分布情況

圖6 熱橋線傳熱系數情況

由此可知，相較于常規陽臺板做法，考慮斷橋構造做法的熱橋部位溫度更接近室內溫度，無明顯熱流；線傳熱系數可降低23%。

由現場檢測結果可知，陽臺板西側位置溫度集中分布在33.5～35.3℃，中側位置溫度集中分布在35.0～35.7℃，東側位置溫度集中分布在34.1～35.8℃。由此可知，陽臺板與主體結構連接處和周邊溫度差均<1.0℃，大部分區域均<0.5℃，檢測范圍內未見明顯熱工缺陷。

3 結語

通過理論計算和現場檢測綜合評估，裝配式鋼結構住宅體系陽臺斷橋構造具備如下優勢。

1)熱橋部位溫度更接近室內溫度，無明顯熱流。

2)相較于常規陽臺板做法，在冬季工況條件下，熱橋線傳熱系數可降低23%。

3)通過紅外熱像現場檢測，陽臺板與主體結構連接處和周邊溫度差均<1.0℃，無明顯熱工缺陷。

由此可見，結合裝配式鋼結構建筑體系特點，陽臺斷橋構造應用可實現陽臺部位良好的阻隔熱橋目標，驗證了技術優化具備科學性和可操作性。