從CL建筑體系的三個“一體化”談建筑節(jié)能發(fā)展方向

1 前言

十余年來，我國的建筑節(jié)能技術飛速發(fā)展，建筑節(jié)能不僅已經(jīng)成為現(xiàn)今建設領域的重要組成部分，更將是未來建設領域科技發(fā)展的橋頭堡。關于未來維護結(jié)構(gòu)中的墻體保溫措施，其保溫材料、保溫形式、構(gòu)造做法、保溫體系的各項指標等正越來越多的成為行業(yè)內(nèi)討論和關注的焦點。下面將以CL建筑體系技術為例，簡單分析建筑節(jié)能中墻體保溫的發(fā)展方向。

2 CL建筑體系技術概述

CL建筑體系是一項包括鋼筋焊接網(wǎng)架復合剪力墻的材料組合、受力分析、構(gòu)造措施、施工工藝、設備配套、生產(chǎn)控制等在內(nèi)的技術體系。

CL建筑體系屬于復合剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其核心構(gòu)件是一種在工廠內(nèi)定制生產(chǎn)的“鋼筋立體焊接網(wǎng)架保溫夾芯板”（簡稱“CL網(wǎng)架板”）。通過施工現(xiàn)場兩側(cè)澆筑混凝土后形成的集受力、保溫于一體的現(xiàn)澆鋼筋混凝土復合剪力墻，該種復合剪力墻主要用于建筑物的外墻、不采暖樓（電）梯間墻、分戶墻等有保溫、隔聲要求部位的墻體。該復合剪力墻與其它室內(nèi)普通剪力墻及現(xiàn)澆樓板（屋蓋）共同構(gòu)成建筑物的主體。

近年來，該技術在十余個嚴寒、寒冷及夏熱冬冷地區(qū)的工程中大量應用，并被列為第四步節(jié)能的儲備技術之一。CL建筑體系技術之所以被廣泛接受，并被寄予希望成為未來建筑墻體保溫的主要做法之一，是與該技術能夠同時兼顧多個方面的技術要求密不可分的。

3 符合節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化要求

3.1 實現(xiàn)節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化的意義

目前,建筑墻體節(jié)能措施以外墻外保溫為主，尤其是2000年以來，北方進入大面積外貼薄抹灰技術時代。但是，眾多的外保溫技術設計使用年限為25年，與建筑物主體結(jié)構(gòu)50年甚至70年的設計使用年限相比，存在嚴重不匹配的現(xiàn)象。而且，由于外保溫持續(xù)升溫的價格戰(zhàn)，和施工質(zhì)量的不易監(jiān)控性，致使外保溫短期內(nèi)開裂、脫落、空鼓現(xiàn)象普遍發(fā)生。上述問題會導致在10年以后，我國將面臨開始進入大面積的既有建筑節(jié)能改造時期。每年約近千億的巨額維修更換費用，近億立方米的建筑垃圾，建筑功能的半停滯對幾千萬人正常工作、生活的影響等社會問題，將嚴重干擾我國的經(jīng)濟發(fā)展和社會和諧。因此，建筑墻體保溫措施與主體結(jié)構(gòu)一體化，已經(jīng)成為墻體節(jié)能發(fā)展的第一前提。

3.2 節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化的技術要求

節(jié)能與結(jié)構(gòu)實現(xiàn)一體化的關鍵，是保溫層的保護層的耐久性與主體結(jié)構(gòu)相同、保溫做法與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)件的耐久性與主體結(jié)構(gòu)相同，從而滿足正常使用年限相同的目的。

3.3 CL建筑體系節(jié)能措施的結(jié)構(gòu)一體化進程

CL建筑體系中的復合剪力墻，其保溫層外側(cè)是50mm厚現(xiàn)澆高性能混凝土層，內(nèi)配φ3@50的鋼筋焊接網(wǎng)（配筋率為0.28%）。該構(gòu)造做法關于耐久性的構(gòu)造措施較主體結(jié)構(gòu)要求嚴格，不僅在全壽命周期內(nèi)對保溫層起到保護作用，還可以一定程度上提高主體結(jié)構(gòu)的耐久性。此外，該復合剪力墻中配置了不少于100個/ 的斜插鋼筋，通過與保溫板兩側(cè)的鋼筋焊接網(wǎng)焊接成空間立體網(wǎng)架，將兩側(cè)混凝土有效拉接成一體，即使遭遇高于設防烈度的地震作用也不會產(chǎn)生較大破壞。此外，為進一步提高該連接措施的耐久性，斜插鋼筋穿過保溫板的部分，除嚴格鍍鋅外還進行了二次鍍塑處理。

4 滿足節(jié)能與消防安全一體化需要

4.1 節(jié)能與消防安全一體化的必要性

隨著行業(yè)內(nèi)關于建筑消防安全的法規(guī)陸續(xù)出臺，以及幾次重大火災的警示作用，消防安全已經(jīng)成為建筑節(jié)能不可逾越的底線。與短短幾個月的施工期相比，具有高密度人口、重要財產(chǎn)、大量易燃物聚集等易發(fā)生重特大事故條件的至少50年的建筑使用期更顯漫長與重要。由于聚苯乙烯類保溫板如EPS、XPS等可燃類板材具有價格低、導熱系數(shù)小、生產(chǎn)便捷等特點，長期以來一直在墻體節(jié)能材料中占據(jù)著絕對主導的地位。隨著我國建筑物高度的節(jié)節(jié)攀升，本來就供應量小、價格偏高、穩(wěn)定性差的以巖棉板為代表的不燃物保溫材料，更難以跟上建筑節(jié)能市場飛速發(fā)展的步伐。而目前普遍應用的外墻保溫技術，其可燃保溫層的外側(cè)保護層厚度較薄、密閉性差，極易發(fā)生明燃并迅速蔓延，同時產(chǎn)生大量的有毒氣體。另外，正在開展的既有建筑的節(jié)能改造，為避免發(fā)生重大人員傷亡及財產(chǎn)損失的事故發(fā)生，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定“公共建筑在營業(yè)、使用期間不得進行外保溫材料施工作業(yè)，居住建筑進行節(jié)能改造作業(yè)期間應撤離居住人員”，將建筑節(jié)能與百姓的正常生活置于兩難境地。因此，滿足消防安全前提的建筑節(jié)能成為了必然的發(fā)展趨勢。

4.2 節(jié)能與消防安全一體化的技術要求

解決建筑保溫的消防安全問題，可以從兩個不同的方向入手。第一個途徑就是控制保溫材料的燃燒性能，即嚴格使用燃燒性能分級達到A級的保溫材料；第二個途徑就是加強可燃保溫材料的防火構(gòu)造措施，如設置防火隔離帶或加強保溫層外保護層的耐火極限等。對于第一種途徑，可以簡單地通過權威部門發(fā)布的材料選用目錄控制；而對于第二種途徑，則需要控制整個保溫系統(tǒng)，即保溫層的保護層、保溫做法與主體結(jié)構(gòu)的連接措施均達到與結(jié)構(gòu)構(gòu)件相同的耐火極限要求。

4.3 CL建筑體系保溫的消防安全措施

作為構(gòu)造防火技術的代表，CL建筑體系采取了提高高溫狀態(tài)下構(gòu)件完整性的措施，如保溫板兩側(cè)的混凝土層通過斜插鋼筋及附加鋼筋與梁、板、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件拉結(jié)成一體；自密實混凝土的低含水率、細而密的高配筋鋼筋焊接網(wǎng)可以避免或延遲混凝土層在持續(xù)高溫作用下的爆裂以及緩解鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強度下降。

該技術可提高高溫狀態(tài)下構(gòu)件的絕熱性以保證火災對大面積結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。受到高溫作用時，密閉的混凝土保護層可以將保溫板與空氣隔絕，避免或延遲保溫層燃燒、傳播蔓延及氣體釋放。作為復合夾心墻體，即使保溫板熱熔后，密閉的空腔結(jié)構(gòu)也較實體墻體絕熱性優(yōu)良。

該技術可提高高溫狀態(tài)下構(gòu)件穩(wěn)定性及承載力。通過構(gòu)造措施形成整體的空心復合墻增加了構(gòu)件穩(wěn)定性；墻體配置多層鋼筋焊接網(wǎng)可避免因鋼筋集中高溫失效而發(fā)生失穩(wěn)；由于加厚鋼筋焊接網(wǎng)的混凝土保護層所以提高了墻體的耐火極限。

2010年9月，經(jīng)國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心測試，CL建筑體系復合墻體的耐火極限達4h以上，該試驗表明保溫措施的耐火極限已經(jīng)遠高于該部位結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限要求。

5 實現(xiàn)節(jié)能與產(chǎn)業(yè)化一體化的目標

5.1 提高建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化的目的

導致目前外墻保溫工程質(zhì)量參差不齊的主要原因就是產(chǎn)業(yè)化程度低。作為主控項目和隱蔽驗收工程，外墻外保溫施工從原材料控制、施工過程監(jiān)管到保溫工程的批量驗收，難以實現(xiàn)一站式管控的目標。眾多的過程因素和手工操作的不穩(wěn)定性，造成工程質(zhì)量不統(tǒng)一，為以后保溫層在遭受多次自然環(huán)境影響后產(chǎn)生開裂、脫落、空鼓等質(zhì)量通病埋下隱患。而且，行業(yè)整體的產(chǎn)業(yè)化程度較低，降低了行業(yè)的準入門檻，導致了行業(yè)內(nèi)的無序競爭、惡意低價競標。因此，提高建筑節(jié)能的產(chǎn)業(yè)化程度進程，全面實現(xiàn)節(jié)能與產(chǎn)業(yè)化的一體化目標，是建筑節(jié)能行業(yè)發(fā)展的最終出路。

5.2 實現(xiàn)節(jié)能與產(chǎn)業(yè)化一體化的技術要求

保溫工程產(chǎn)業(yè)化的最低要求，應該將包括保溫板、連接件等保溫系統(tǒng)的主要部分在工廠內(nèi)定制完成，減少或避免施工現(xiàn)場因保溫做法施工帶來的工期延長和二次作業(yè)。

5.3 CL建筑體系的產(chǎn)業(yè)化程度

CL建筑體系的核心構(gòu)件，是包括墻體受力鋼筋、保溫板在內(nèi)的一種成型網(wǎng)架板。該網(wǎng)架板是根據(jù)施工圖設計要求，在工廠內(nèi)根據(jù)不同工程、不同部位設計特點經(jīng)過生產(chǎn)線流水作業(yè)訂制加工而成。即能保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，又能實現(xiàn)節(jié)能工程的一站式監(jiān)管。該技術減少了施工現(xiàn)場鋼筋綁扎的工作負擔，且保溫做法是隨著主體結(jié)構(gòu)的施工同時完成，可以節(jié)省掉整個外保溫施工工序，從而大大縮短工期。

結(jié)語：

CL建筑體系是一項綜合建筑節(jié)能領域未來發(fā)展方向的新型技術，該技術近年來被建筑節(jié)能領域快速認可和接收，也體現(xiàn)了我國相關領域的發(fā)展趨勢和行業(yè)傾向。雖然我國的節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化等相關課題剛剛提出，還沒有相關的技術指標或行業(yè)標準予以規(guī)范，但是，山東、河北、內(nèi)蒙等省一體化工作的實質(zhì)性展開，已經(jīng)為我國未來的建筑節(jié)能發(fā)展方向邁出探索性的第一步。