裝配式鋼結構住宅中新型復合保溫板外墻系統構造方案研究

李 偉

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

外墻系統是住宅結構的主體，是發展節能、改造建材的重要課題，其裝配程度對住宅工業的發展具有舉足輕重的作用，同時，它的隔熱性能也會對能耗產生很大影響。因此，對適合于裝配式鋼結構房屋的外墻進行系統研究，是推動建筑行業工業化的一個重要任務。

1 裝配式鋼結構住宅外墻系統的特點

（1）由于裝配式鋼結構房屋的墻體不能承載重量，只能起到圍擋、隔斷的作用，所以，其設計沒有受到結構的約束，可靈活地布置空間。此外，作為居住建筑，其需要滿足內部的美學和使用需求。

（2）裝配式鋼結構房屋是一種工業化的建筑形式，其外墻體系應該是工廠內的預制，并在工地上進行機械組裝。

（3）由于裝配式房屋的外墻都是在廠房內預制而成，其結構比傳統的磚墻結構復雜。在住宅中使用的材料因其物理性質的提高，使墻體結構的結點結構變得更為重要。

2 新型復合保溫板外墻系統設計要求

2.1 建筑設計要求

為了使裝配式鋼結構住宅具有美觀、實用、經濟等特點，必須符合下列建筑設計要求：

（1）為了保證裝配式建筑外墻壁板的合理設計，應采取垂直安裝的形式。在排板時，按從窗洞口到兩端依次排列的排板順序，兩側都要用完整的板料，沒有開孔的墻要從一端到另一端按順序排列。

（2）新型保溫隔熱板與主體結構的接觸面應采用柔性接頭，填充料選擇彈性材質；新型保溫隔熱層與門窗孔間的空隙需要用高強保溫材料，如聚苯微粒等。然后，用建筑密封膠將墻體與鋼梁、鋼柱等不同材質的接縫、墻體與墻體的板縫進行防水。采用3～5 mm 的抗裂砂漿將耐堿網格布加壓成一層，耐堿網格布的兩邊均有100mm 以上的寬度。

（3）復合隔熱外墻板的結構設計要符合建筑節能要求，在熱橋發生的地方，如陽臺板、室外空調隔板、外墻門窗洞口、各種外墻突出構件等都要進行保溫。

（4）對于具有高耐火、耐腐蝕性能的鋼梁和鋼柱，必須在鋼結構上直接噴涂耐火性、耐腐蝕性能好的涂層，然后在鋼結構上包一層A 級的耐火石膏板或硅酸鈣板。

（5）采用內嵌式吊頂，既能確保內部的美感，又能提高實用價值。

2.2 結構設計要求

裝配式建筑的墻板系統是一種不受力的墻體，但它還要承受其他的風荷載，所以，它必須具有一定的抗彎、抗剪、抗風壓和抗震能力，從而確保其結構的安全性。為了達到這一目的，必須符合下列規定：

（1）新型保溫材料的強度等級不小于A3.5，材料選用HPB300 鋼，其抗張強度設計值為270N/mm2，而彈性模量為2.1×105N/mm2。

（2）為了適應主體結構的層間變形，應采用新型保溫復合墻體與主體結構的滑動連接方法。

（3）新型復合保溫板外墻體系采用接頭與主體結構相連，所以，在設計時要充分考慮鋼板在不同荷載情況下的承載能力及變形，接頭承載能力必須符合有關規定。

（4）新型復合保溫板的兩端均采用圓形鋼套與本體相結合，可經受水平地震和風荷載。各圓鋼套管的抗拔承載力設計不小于5kN。

3 新型復合保溫板外墻系統熱橋處理方法

3.1 鋼絲網抹灰外掛專用復合保溫板

鋼管束混凝土剪力墻是將若干根U 形鋼管相互連接，然后將其灌注到鋼管中，從而構成一種鋼管束剪力墻。這種結構既有較高的換熱系數，容易形成熱橋，又有大面積的管束外壁平滑，不宜直接外掛大面積的保溫材料，故要采用特殊的復合保溫材料，以避免出現熱橋和外層保溫脫落。在鋼管束壁上噴上一層耐火漆，在外壁上沿豎直方向每600mm 焊接一根通長角鋼，然后在外壁釘上一根鋼絲網，用水泥砂漿抹平，將600mm 的特殊復合絕熱板粘貼到粉刷外面，特殊的復合保溫板下側置于一根通長的角鋼上，用塑料錨桿將其緊固，再在外面用保溫漿料平整，在管束內部鋪上加氣混凝土耐火材料。專用復合保溫板結構如圖1 所示。

圖1 專用復合保溫板結構

3.2 防火板外掛專用復合保溫板

采用扁平鋼管混凝土框架-支承結構與鋼管混凝土異形柱-支承結構系統的熱橋處理方法是相同的，為耐火材料在外懸掛特殊的復合絕熱材料，即在鋼梁、異形柱、扁平的鋼管混凝土柱上噴上防火漆，再使用硅酸鈣或石膏模型防火板，并在室外懸掛一種特殊的復合保溫材料，其保溫芯材和保溫漿的厚度與外墻面的保溫、保護層相同。在所有裝配完畢后，用保溫漿將其完全覆蓋，并在防火板與工字鋼梁之間的空隙處鋪設一種巖棉保溫材料，以加強保溫效果。異形柱熱橋處理軸測圖如圖2 所示。

圖2 異形柱熱橋處理軸測圖

4 新型復合保溫板外墻系統構造設計

4.1 新型復合保溫板外墻系統連接構造

采用兩種不同的焊接方法將兩種不同的拉結構件分別焊接到鋼梁下翼緣底面和樓板預埋件上，并對其進行調整。將新型復合絕熱板吊裝至預定位置，將復合絕熱板的下端支撐于樓板，壁板下端用螺栓將其與焊接于樓板預制件的拉結件連接，墻體上端用螺栓將板中的上部預制件與焊接于鋼梁的拉結構件連接；壁板的軸線位置由設置在拉結件上的長圓孔調整，并可控制壁板之間的縫隙寬度。

4.2 勒腳與散水

勒腳是指外墻與戶外地板或散水接觸的墻面。為確保勒腳處的防潮，勒腳必須與散水、墻身防潮層形成封閉的防潮體系，并在與散水和墻面的連接處用聚苯乙烯塑料條進行封口，然后用建筑密封膠嵌縫；由于鋼結構大樓的地下部分采用了鋼筋混凝土結構，其外墻勒腳采用鋼筋混凝土墻體，而一樓的外壁板則是直接安裝在地面上，并由拉結件與地面的預埋構件相結合，以確保勒腳處的絕熱，因此，需要在勒腳外側粘貼一種特殊的復合保溫材料。

4.3 窗洞口與陽臺板

4.3.1 窗洞口構造設計

窗孔結構設計要求窗框與外墻面板之間的接縫必須具備優良的絕熱、密封、安全等特點。窗框與墻板的連接處采用保溫、氣密性和水密性處理，對墻體的熱工性能有很大影響，所以，在窗口處要進行周密的保溫設計，以防止發生熱橋。洞口和上室外側均采用30 mm 的絕熱泥漿。在孔洞頂部到鋼梁之間的間距為600 mm 時，采用50mm×50mm×3mm 的長角鋼和50mm×50mm×3mm 的角鋼與鋼梁相結合，角鋼每600mm 布置一根，并在支架的兩側填入石棉，以達到熱工要求，鋼梁外側的硅酸鈣耐火材料板向下延伸，將巖棉包住。在制作外挑式窗臺時，采用50mm×50mm×3mm 的長角鋼和50mm×50mm×3mm 的角鋼，形成一個支架，在支架的內部填入石棉，達到熱工要求，然后將15厚的硅酸鈣板覆蓋在支架和巖棉周圍，在支架上加上30 層的絕緣漿液。

4.3.2 陽臺板構造設計

挑出式封閉陽臺要注意出挑部位墻體與主體結構的連接和出挑部位的隔熱構造設計，防止發生熱橋。上、下兩層樓面延伸而成的露臺，復合保溫外壁與地面的預埋件由拉結件相連，為了保證散熱性能，在突出部分的上部或下部安裝一種特殊的復合絕熱材料。

4.4 女兒墻施工

在進行女兒墻構造設計時，必須保證其與主體結構的安全、可靠的銜接，并注意保溫防水構造，防止雨水滲漏和熱橋對外墻的熱力學性能的影響。由于墻體與鋼梁之間的位置關系，這種新型保溫板不能直接延伸到房屋的樓板上，因此，在不大于1 200mm 的情況下，可采用加氣混凝土砌塊在樓板上直接砌筑，在樓板上安裝鋼筋混凝土壓頂，然后按地震構造的需要安裝柱子；將30厚度的絕熱漿噴于女兒墻上，并在其外側增設一種專用的保溫隔熱材料，該保溫材料一直延伸到直立的鋼梁上，以達到對女兒墻和鋼梁的保溫要求。當墻體高度超過1 200mm 時，應在室內壁板內安裝預制件，將復合保溫板放置在室內，板下端由拉結構件與房屋內的預制構件進行焊接，上部與200mm 的鋼筋混凝土壓頂板相結合，并在房屋面板下方的鋼梁上粘貼一種特殊的復合保溫材料。

4.5 變形縫與陰陽角

4.5.1 變形縫

外墻變形縫的結構處理應以確保裂縫兩側構件的自由變形為前提，同時不受雨水的侵襲和隔熱的影響。當變形縫為角縫，寬度＜200mm 時，在拐角處用普通的加氣混凝土板，而在接縫處，用50～150 厚度的發泡聚苯乙烯絕緣膠條，接縫應采用鍍鋅鋼板或鋁合金板，并在板外粘貼特殊的保溫材料；當變形縫為角縫，寬度≥200mm 時，在拐角一邊用普通的加氣混凝土板，而在縫的兩邊都要用特殊的復合絕熱板，縫邊可用鍍鋅鋼板或鋁合金板做蓋縫；當變形縫為平面縫，寬度為30～50mm 時，應在縫中填充隔熱板；當變形縫為平縫，寬度＜200mm 時，在兩邊的墻壁上粘貼50～150 厚度的泡沫聚苯乙烯絕緣條，縫線應采用鍍鋅鋼板或鋁合金板；當變形縫為平面縫，寬度≥200mm 時，在縫的兩邊用鋼鉤將隔熱板固定在基礎墻上，縫線應采用鍍鋅鋼板或鋁合金板。

4.5.2 陰陽角

陰陽角是建筑物上的凹角，必須在這里連續設置外保溫，以防止出現熱橋，從而影響到墻體的散熱性能。在陰角的一邊是復合保溫外墻，一邊是普通的ALC 面板，在兩個面板的連接處加上200m 的耐堿纖維網格作為防水材料，然后在ALC面板的外面加上一層保溫隔熱層；在陽角處采用復合絕熱鋼板，一端再加復合保溫板，起到消除熱橋的作用。墻板連接部位是墻體系統防水的薄弱環節，應采取材料防水和構造防水兩種方法。

5 結語

大力發展裝配式鋼結構住宅對推動建筑業的工業化進程具有重要意義。然而，目前我國在建筑工程中還存在許多限制因素，因此，必須對其進行歸納和總結，對新型復合保溫板外墻系統的結構技術進行深入探討，為住宅建筑工程的設計與施工提供技術支持。