河南省建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)研究與集成應(yīng)用

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（1.河南省建設(shè)科技協(xié)會(huì)，河南 鄭州 450000；2.河南省建筑科學(xué)研究院，河南 鄭州 450000）

河南省建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)研究與集成應(yīng)用

錢小龍1原瑞增2王淵2

（1.河南省建設(shè)科技協(xié)會(huì)，河南 鄭州 450000；2.河南省建筑科學(xué)研究院，河南 鄭州 450000）

近年來，隨著建筑保溫節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展，新型的墻體保溫節(jié)能材料層出不窮，建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，成了建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化體系的發(fā)展方向。本文系統(tǒng)闡述在河南省市場(chǎng)上的建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的集成研究，從墻體保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的技術(shù)理論、應(yīng)用現(xiàn)狀、保溫性能、防火性能、質(zhì)量安全性能等特點(diǎn)闡述在河南地區(qū)建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，以往對(duì)推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展能起到一定的指導(dǎo)作用。

建筑保溫結(jié)構(gòu)一體化；技術(shù)研究；集成

1 研究背景

我國(guó)城鎮(zhèn)化水平正在迅速發(fā)展，可預(yù)見未來建筑行業(yè)的發(fā)展將迎來鼎盛時(shí)期，伴隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，墻體保溫技術(shù)也將迎來發(fā)展的黃金時(shí)期。目前，我國(guó)現(xiàn)有的外墻保溫技術(shù)主要有四種，分別為外墻自保溫、外墻夾芯保溫、外墻內(nèi)保溫和外墻外保溫，第一種則是由建筑墻體材料形成的自保溫材料構(gòu)成，或者說是由墻體材料與保溫材料復(fù)合成型的自保溫墻材構(gòu)成；而后三種則是在主體剪力墻澆筑施工完成后，將其作為基層而在其上復(fù)合的一個(gè)起保溫隔熱作用的構(gòu)造層［1］。但是，由于外墻外保溫技術(shù)能夠避免冷熱橋的產(chǎn)生，減少建筑能耗，所以在我國(guó)不管是新建建筑還是對(duì)于既有的建筑進(jìn)行建筑節(jié)能改造，外墻外保溫技術(shù)都是建筑墻體節(jié)能發(fā)展的主要方向。但是，市場(chǎng)上對(duì)于生產(chǎn)外墻保溫材料的企業(yè)要求技術(shù)門檻低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、工程監(jiān)管不到位，致使建筑外墻隨著使用年限的增加保溫層逐漸開裂，有的甚至脫落，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生火災(zāi)等安全問題，造成人員傷亡，工程質(zhì)量存在諸多安全隱患。為了解決以上問題，建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，河南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳為了推動(dòng)保溫結(jié)構(gòu)一體化的發(fā)展，相繼出臺(tái)了（豫政辦〔2013〕57號(hào)）、豫建科〔2014〕30號(hào)、豫建〔2014〕26號(hào)、（豫政〔2010〕72號(hào)）、豫建〔2015〕88號(hào)等一系列文件，編制了相關(guān)的技術(shù)規(guī)程，并且建立了一批有自主科研能力的生產(chǎn)建筑結(jié)構(gòu)與保溫一體化技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)基地，建成各類一體化技術(shù)試點(diǎn)示范工程800多萬m2，滿足了河南省地區(qū)建筑節(jié)能的要求。

2 建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 解決外墻保溫層脫落的隱患

一般民用建筑外墻外保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用年限為25a，建筑物為50a，因此民用建筑設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)外墻外保溫系統(tǒng)至少需要更換一次，但是由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，低價(jià)入圍，保溫產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，工程質(zhì)量監(jiān)督不到位等問題，建筑物在使用過程中出現(xiàn)外墻保溫層的大面積脫落等質(zhì)量問題，如圖1所示，嚴(yán)重影響建筑物的使用，并且這種保溫層開裂、空鼓、脫落的現(xiàn)象在很多地方都有出現(xiàn)，致使工程質(zhì)量大打折扣，甚至出現(xiàn)外墻保溫層大面積脫落砸傷人或車等安全隱患，使更換保溫層時(shí)間大大縮減，產(chǎn)生巨額的維修成本和大量的建筑垃圾。但是，本文介紹的建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)可以從根本上解決外墻保溫工程的質(zhì)量隱患，并且能做到與建筑物同壽命的要求［2］。

圖1 焦作某中學(xué)實(shí)驗(yàn)樓

2.2 消除消防安全隱患

目前，市場(chǎng)上的外墻保溫材料大部分是燃燒性能只能達(dá)到B級(jí)的有機(jī)保溫材料，而且保護(hù)層厚度也不能滿足現(xiàn)行耐火等級(jí)的要求，由于建筑保溫材料耐火等級(jí)不足引發(fā)的火災(zāi)已對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了巨大威脅，如圖2所示。國(guó)家公安部門牽頭編制的規(guī)范《GB50016-2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中明確指出：“建筑的內(nèi)、外保溫系統(tǒng)，宜采用燃燒性能為A級(jí)的保溫材料；設(shè)置人員密集場(chǎng)所的建筑，其外墻外保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)；建筑外墻采用保溫材料與兩側(cè)墻體構(gòu)成無空腔復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)體時(shí)，該結(jié)構(gòu)體的耐火極限應(yīng)符合本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定：當(dāng)保溫材料的燃燒性能為B1、B2級(jí)時(shí)，保溫材料兩側(cè)的墻體應(yīng)采用不燃材料且厚度均不應(yīng)小于50mm。”［3］由于規(guī)范對(duì)建筑物保溫材料的燃燒性能做出規(guī)定，并結(jié)合河南省的實(shí)際情況，外墻保溫材料能達(dá)到A級(jí)燃燒性能的幾乎沒有，所以保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其保溫層的部分可以由B1、B2級(jí)燃燒性能材料構(gòu)成，兩側(cè)墻體應(yīng)采用不燃材料且厚度均不應(yīng)小于50mm就能達(dá)到要求，因此會(huì)提高建筑物外墻整體的耐火性能，消除消防隱患。

圖2 外墻保溫材料引起的火災(zāi)

2.3 滿足建筑節(jié)能的要求及整體性能

建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)中的外保溫層與基層墻體的連接方式為剛性連接，這樣就使保溫層能夠有效地與基層墻體共同受力，在滿足建筑節(jié)能要求的同時(shí)也提高了建筑物的整體性能；另一種建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)中的自保溫材料大多是多孔的輕質(zhì)材料，使墻體隔聲性能得到極大提高。無論是自保溫材料還是通過角鋼把保溫層與基層墻體連接起來的這種形式，都是將保溫層與建筑主體結(jié)構(gòu)連在一起，協(xié)同工作，提高了整個(gè)建筑的整體性能和耐久性能。

2.4 縮短建筑施工工期，降低建筑維護(hù)成本

傳統(tǒng)的外墻外保溫工程是在建筑物主體施工完成之后，再將保溫板或者保溫砂漿通過粘結(jié)砂漿、錨固件鏈接在混凝土外墻上，每一道工序都有嚴(yán)格的要求，并且每道工序完成驗(yàn)收后才能進(jìn)行下一道工序的施工，這一施工工序流程的增加就使工期增長(zhǎng)，而采用建筑保溫結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)，即保溫層與主體結(jié)構(gòu)一同澆筑成型，在主體結(jié)構(gòu)施工完成后，保溫層也施工完成，這樣九大大縮短了施工流程，減少了施工周期；并且，保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)還能解決保溫層與建筑物同壽命的問題，減少了后期建筑物保溫層維護(hù)的成本，從而達(dá)到降低工程成本的目的［4］。

3 河南省建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

河南省在熱工分區(qū)上分為夏熱冬冷地區(qū)和寒冷地區(qū)，目前河南省為貫徹落實(shí)中共中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》《河南省綠色建筑行動(dòng)實(shí)施方案》文件精神，推進(jìn)建筑節(jié)能縱深發(fā)展，提升建筑能效，大力推廣綠色建筑和節(jié)能技術(shù)，并且結(jié)合河南省實(shí)際情況主要推廣四項(xiàng)建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)，有CCW體系、CL建筑體系、SW建筑體系以及砌塊墻體自保溫體系，這四種建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化體系均能實(shí)現(xiàn)在工廠中完成預(yù)制，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，符合裝配式建筑發(fā)展的要求。

3.1 CCW體系

CCW體系又叫做混凝土保溫幕墻體系，CCW體系是由鄭煤集團(tuán)、河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司共同研發(fā)，并且將該項(xiàng)目直接應(yīng)用到鄭煤集團(tuán)所開發(fā)的項(xiàng)目中?；炷帘啬粔w系的組成如圖3所示，最外層是普通混凝土面層和圓鋼，中間層為保溫板材，通過角鋼將保溫混凝土面層與剪力墻綁扎在一起，不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)荷載與作用的建筑外墻外保溫構(gòu)造，包括現(xiàn)澆混凝土保溫幕墻和后置混凝土保溫幕墻［5］。

現(xiàn)澆混凝土保溫幕墻體系是在工廠階段將保溫板、鋼絲網(wǎng)架、角鋼預(yù)制好，到施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝，通過角鋼把保溫板、鋼絲網(wǎng)架與主體結(jié)構(gòu)鋼筋連接在一起，并且在施工過程中同步施工完成主體結(jié)構(gòu)與保溫結(jié)構(gòu)，按照《GB50016-2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求保溫板材可選用B1、B2級(jí)的EPS板或者XPS板；后置混凝土保溫幕墻體系是在施工過程中將連接件預(yù)埋到墻體內(nèi)，鋼絲網(wǎng)架板安裝完成后，進(jìn)行混凝土涂抹，該體系適用于新建民用建筑和既有民用建筑節(jié)能改造混凝土保溫幕墻工程的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收。

圖3 CCW體系

3.2 CL建筑體系

CL建筑結(jié)構(gòu)體系也稱為復(fù)合保溫鋼筋焊接網(wǎng)架混凝土剪力墻，是將一種永恒的節(jié)能技術(shù)措施融入墻體中構(gòu)成的新型復(fù)合鋼筋混凝土剪力墻建筑體系，鋼筋焊接網(wǎng)架（簡(jiǎn)稱CL網(wǎng)架板）由一層或兩層及以上起受力或構(gòu)造作用的鋼筋焊網(wǎng)，用對(duì)拉絲扣組合成型的鋼筋網(wǎng)架與保溫層鋼絲網(wǎng)架相互連接一起形成一種空間骨架構(gòu)造，并且將保溫層置于墻體中間偏外側(cè)的CL網(wǎng)架板作為墻體的骨架，在兩側(cè)同時(shí)澆筑混凝土，從而達(dá)到保溫與建筑同壽命的無空腔復(fù)合結(jié)構(gòu)體。其構(gòu)造形式如圖4所示。CL建筑結(jié)構(gòu)體系是把保溫層作為澆筑混凝土的永久性模板，使該體系形成空間的剪力墻結(jié)構(gòu)，能讓承重剪力墻與外側(cè)保溫層結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，使建筑物擁有良好的整體剛度，并具兼保溫隔熱的功能、滿足建筑物能耗要求等優(yōu)點(diǎn)。但是，在施工過程中還存在一些問題，如模板支設(shè)難度大、板縫處理要求高等。適用于非抗震設(shè)防地區(qū)和8度及8度以下嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)和夏熱冬暖、夏熱冬冷地區(qū)有保溫隔熱、隔聲要求的30層以內(nèi)所有居住建筑和公共建筑的內(nèi)墻和外墻。

圖4 CL建筑體系

3.3 SW建筑體系

SW建筑體系是北京華美科博科技發(fā)展有限公司與清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司共同研究、開發(fā)的一種新型建筑結(jié)構(gòu)體系。該技術(shù)是將保溫板一側(cè)或兩側(cè)用雙層鋼筋網(wǎng)架作支撐，通過插絲穿透保溫板并留有一定長(zhǎng)度做成“SD焊接鋼筋網(wǎng)架保溫板”，將其內(nèi)置于結(jié)構(gòu)墻體鋼筋外側(cè)，同時(shí)采用Φ6鋼筋連接保護(hù)層、保溫層和結(jié)構(gòu)層，主體結(jié)構(gòu)層與保護(hù)層形成兩個(gè)獨(dú)立空間，依次由內(nèi)向外循環(huán)澆筑結(jié)構(gòu)層與保護(hù)層，形成夾芯保溫鋼筋混凝土墻體，如圖5為SW建筑體系示意圖。該體系抗連續(xù)倒塌能力較好，工廠預(yù)制構(gòu)件能達(dá)到70%左右，符合建筑工程標(biāo)準(zhǔn)化、住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展要求，該體系適用于非抗震地區(qū)和抗震設(shè)防烈度8度及以下地區(qū)。

圖5 SW建筑體系

3.4 自保溫砌塊墻體

自保溫墻體分為非承重砌體自保溫體系和承重自保溫結(jié)構(gòu)體系，砌塊墻體自保溫體系是采用砌塊墻體并對(duì)熱橋采取保溫隔熱處理措施構(gòu)成的滿足建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的墻體保溫體系，砌塊墻體的材料主要包括蒸壓加氣混凝土砌塊、泡沫混凝土砌塊、復(fù)合保溫砌塊、燒結(jié)保溫砌塊等，要求砌塊墻體厚度不小于200mm，且耐火極限不小于2h，墻體砌筑應(yīng)采用專用砌筑砂漿，專用砌筑砂漿和抹灰砂漿的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于5MPa，導(dǎo)熱系數(shù)不應(yīng)高于0.20W/（m·K），墻體中的鋼筋混凝土梁、柱等熱橋部位外側(cè)應(yīng)做保溫處理。該墻體不僅保溫隔熱性好、自重輕，而且施工簡(jiǎn)單方便。但砌塊壁厚較小，承載力較低，只適用于層數(shù)不多、抗震性要求不高的建筑或用于框架結(jié)構(gòu)填充墻。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國(guó)建筑保溫措施普遍為外墻外保溫，采用外墻粘貼或外掛等保溫技術(shù)措施，這種措施經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間凍融循環(huán)會(huì)使保溫層產(chǎn)生空鼓、裂縫、滲漏、脫落等問題，并且與建筑物的設(shè)計(jì)使用年限相同步，導(dǎo)致建筑物在使用過程中產(chǎn)生大量維修費(fèi)用和建筑垃圾，同時(shí)也不能滿足現(xiàn)行防火規(guī)范的設(shè)計(jì)要求。然而，采用建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)，以上問題便可迎刃而解。該技術(shù)是對(duì)建筑外保溫技術(shù)和施工方法的一次重大變革，將建筑保溫層與承重墻體融為一體，協(xié)同工作，增加建筑物的整體性能，從根本上解決了結(jié)構(gòu)節(jié)能和結(jié)構(gòu)防火的問題，并且把工程現(xiàn)場(chǎng)的濕作業(yè)向工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)變，提高了建筑外墻保溫的工程質(zhì)量，避免了二次施工；解決了建筑保溫系統(tǒng)的壽命周期與建筑物同壽命的問題。目前，河南省對(duì)建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)推廣政策、相關(guān)規(guī)定已經(jīng)明確，建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)將成為全面推進(jìn)節(jié)能建筑墻體保溫工程技術(shù)研究的主導(dǎo)方向和必然趨勢(shì)。隨著技術(shù)的日益成熟，該技術(shù)會(huì)越來越廣泛地得到關(guān)注，并且相應(yīng)的配套產(chǎn)品會(huì)形成巨大的市場(chǎng)需求，將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景。

［1］韋延年.論墻體保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.建筑節(jié)能，2015（10）：52-57.

［2］周會(huì)潔，孫維東，孫亞洲.建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀［J］.長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（16）：4.

［3］朱洪祥，孫增桂，朱傳晟.建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)集成研究［J］.建設(shè)科技，2012（10）：30-33.

［4］周衛(wèi)國(guó).創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化工作［J］.建設(shè)科技，2014（8）：53.

［5］喬洪智.創(chuàng)新研發(fā)建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)［J］.建設(shè)科技，2016（23）：23.

Research and Integrated Application of Building Insulation and Structure Integration Technology in Henan

Qian Xiaolong1Yuan Ruizeng2Wang Yuan2
（1.Henan Construction Technology Association，Zhengzhou Henan 450000；2.Henan Provincial Academy of Building Research，Zhengzhou Henan 450000）

In recent years,with the continuous development of energy-saving building insulation technology,a new type of wall heat preservation and heat insulation material emerge in endlessly,building insulation and structure integration technology also arises at the historic moment,has become the development direction of building insulation and structure integration system.This paper elaborated the building thermal insulation on the market in henan province and the structure of the integration of technology integration research,from the technical theory of wall insulation and structure integration technology,application status,insulation,fire prevention performance,quality and safety performance characteristics such as elaborated in the status quo of the building insulation and structure integration technology in henan,it is important to promote the development of the technology.

building insulation structure integration；technical study；integrate

TU761.12

A

1003-5168（2017）05-0118-04

2017-04-15

河南省重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目“綠色低能耗成套關(guān)鍵技術(shù)研究及集成示范”（141100310301）。

錢小龍（1989-），男，碩士，工程師，研究方向：建筑節(jié)能；原瑞增（1984-），男，碩士，工程師，研究方向：綠色建筑及裝配式建筑關(guān)鍵技術(shù)；王淵（1988-），男，碩士，工程師，研究方向：綠色建筑及裝配式建筑關(guān)鍵技術(shù)。