装配式钢结构住宅配套外墙分类及对比

张帆

（山西二建集团有限公司，山西太原 030013）

0 引言

近年来，在国家相关政策的扶持下，工业化建筑、绿色建筑和大规模保障房项目得到大力推广，装配式钢结构住宅也因此进入新的发展期。与传统建筑工程项目中墙体砌筑的方式相比，装配式钢结构住宅不仅能降低资源的消耗、大幅节省人工成本，并且能有效地提高建筑工程的质量。装配式钢结构住宅中的配套外墙是住宅建筑围护结构中的重要组成部分，其整体质量的好坏会对房屋的整体质量产生直接的影响。虽然目前装配式钢结构住宅主体的建筑工艺已经较为成熟，但其配套外墙的施工技术却还存在一定不足。建材市场中有大量的墙体材料种类，但能够应用在装配式钢结构外墙的材料种类仍不多。为提高装配式钢结构住宅的整体质量，应重点突破难点，促进我国建筑行业更好地发展。

1 装配式钢结构住宅概述

1.1 装配式钢结构住宅的特点

装配式钢结构住宅的主要结构是指由钢件或钢构件构成的建筑物。施工之前施工单位和设计人员会直接与钢件生产厂家进行沟通并建立合作关系，使其按照既定设计图纸生产符合建筑需求的钢件或钢构件，在完成制作和加工后直接运输到施工现场进行组装。该种住宅融合了钢结构和装配式各自的优点，既保留钢结构质量轻、抗震性能好、空间布置灵活性高的特点，又突显装配式结构大幅降低设计和施工周期的优点。极大程度地提高了施工效率，使建筑工程的建设与行业的发展保持统一步调，共同提速[1]。

1.2 装配式钢结构住宅在保障性住房建设中的优势

保障性住房是政府为改善中低收入、住房困难家庭的居住条件而建设的统一标准住房，建设任务重，施工周期短，装配式钢结构住宅的施工特性，使其在保障性住房项目的建设中发挥多种优势：

（1）我国是世界上人口最多的国家，城市人口非常密集，人多地少，保障性住房是为了大规模地解决低收入家庭的住房难题，因此，在建设中应选择施工效率高、周期短且质量良好的建筑形式，装配式钢结构住宅在各个方面都能满足保障性住房建设的需求，为国家惠民举措的有效实施提供强有力的支持[2]。

（2）装配式钢结构住宅对政策的依赖性很强，并且具有较为严格的结构标准化程度，保障性住房的建设需求与装配式钢结构住宅的建设需求都得到满足，二者互相促进。并且在大规模工业化生产的条件下，还能有效减少装配式钢结构住宅的投入成本，提高政府资金的利用率。

2 装配式钢结构住宅配套外墙技术

外墙在装配式钢结构建筑所有部品中占据的比例非常大，约有70%，因此，外墙的综合性能对装配式钢结构住宅的整体质量来说非常重要。对照世界发达国家的建筑行业发展轨迹，不难发现建筑工业化必然会成为我国建筑业的必经之路，虽然目前国内新建建筑物中绿色建筑面积的比重已有大幅提升，但还是很难与传统形式的建筑住房数量相较量，很大原因是与结构主体相配套的外墙技术还不成熟[3]。

随着科技的发展，建筑行业中也有大量的新型材料被广泛应用，很多新型材料也能很好地与装配式钢结构住宅主体进行适配，例如空心砖和各类多功能的新型墙体等。很多新型材料是将工业废渣、煤矸石、粉煤灰等工业废料进行回收和二次加工后生产而得，对保护环境有极大的促进作用，并且装配式钢结构逐渐受到钢件的属性影响，连接墙体的方式不能按照传统用水泥砂浆进行粘结的方式施工，而是改为拉结钢筋、螺栓、焊接、连接件等方式连接，新型材料也能与多样化的施工形式完美适配[4]。

装配式钢结构住宅配套外墙技术的重难点就在于如何能有效革新外墙材料，同时还能研究相应的连接技术与其适配，使外墙既能满足建筑的施工和使用要求，又能具备足够的安全性。若想实现该目的，应将外墙和结构主体的配合度作为思考的重点，同时利用外墙材料的轻质和节点安装快速高效等优势，使其在生产制作和安装方面高度工业化，使装配式钢结构住宅能充分发挥其独有的优势。

表1 新型外墙材料构造形式及加工方式的分类

2.1 外墙材料

装配式钢结构住宅配套外墙材料的构造形式和加工方式的类别如表1 所示。

2.2 外墙材料的选择

虽然目前市面上有多种可供选择的外墙材料，但是能与装配式钢结构住宅建筑适配的材料种类并不多，为最大限度发挥外墙材料的性能优势，应重点关注外墙材料的选择问题，选购时应秉承以下三个原则：

（1）满足建筑的使用需求。与其他形式的建筑结构不同，装配式钢结构住宅配套外墙在建筑结构中并不承担主要承载作用，而是一种围护构建，其受力方面应能承受墙体自重、风荷载和地震作用。在此基础上，还应具备防潮、防水、保温、隔热、隔音等功能特性，使住宅建筑的各项标准与施工标准相符[6]。

（2）适应装配式施工。装配式钢结构住宅的建造工艺与传统砌筑建筑有很大不同，在选择配套外墙材料时，应充分考虑材料的质量、尺寸和构造方式等因素，确认其是否便于运输，以使施工能够快速、高效地开展。

（3）造价合理。外墙材料在装配式钢结构住宅部品中占据的比例很大，所以在外墙材料上的成本投入会极大地影响建筑的整体成本，在选择材料时，应全面考虑会影响造价的环节和因素，如设计、生产、运输、贮存、施工方式等，选择综合性价比最高的材料，以全面提升企业的经济效益[7]。

2.3 外墙节点连接的构造要求

除外墙材料的选择外，还应着重重视外墙节点的连接，高强度的外墙连接能使建筑在发生地震时保障外墙稳定性，避免出现因连接不牢发生坠落引发二次灾害的危险。同时，虽然装配式钢结构住宅中主要承担荷载的结构是钢框架结构，但是外墙能在钢框架受水平力的作用时发挥一定的抗侧力能力，外墙节点能保障二者共同作用。所以外墙节点应是外墙施工中的关注重点，在连接外墙节点时，至少应满足以下条件：

（1）外墙节点连接后，应能有效传递墙体自重，使外墙传力的要求得到满足。

（2）外墙节点连接后，能在平面内和平面外产生一定程度的唯一，能通过柔性变形消耗能量，加强建筑抵抗地震侵害的能力。

（3）应尽量优化节点连接件的制作和安装工序，尽量采用栓接的连接方式，规避湿作业和焊接作业。

（4）在确保节点连接件的质量已经满足建筑受力的基础上，可适当降低节点连接件的质量，从而降低外墙的整体质量。

3 存在问题

（1）目前国内装配式钢结构住宅配套外墙技术还有很大改进空间，成本数量较少。

（2）与外墙技术适配的标准图集数量不足，且已有图集以企业性为主，对装配式钢结构住宅配套外墙的通用化和标准化帮助不大。

（3）在连接件的安装施工中，湿作业、现场焊接连接链、频繁安装连接件的现象还非常普遍。由于少数连接件施工工艺复杂，生产具有一定难度，在安装过程中也很难保证精度。

（4）不同的生产厂家生产的材料价格相差很大，很难保证材料的整体质量。

4 建议

（1）在发展装配式钢结构住宅建筑时，应全面考虑建筑的综合性能、结构体系、外墙等配套技术的成熟程度等因素，优先选择发展100m 以下高度的工业化装配式多高层钢结构住宅。

（2）装配式钢结构住宅的发展不是一日之功。政府、研究与设计单位、生产制造商、建筑企业等与之有关的部门和企业应加强联系、加大研究力度，根据建设经验共同对配套部品进行研发。

（3）总结经验和技术，对现有装配式钢结构住宅配套外墙试点工程进行深入研究，推动外墙标准图集的建设，为建设企业提供切实可行的建设指导，同时在市场中大力发展新型墙体材料，为装配式钢结构住宅的广泛建设提供基础保障。

5 结语

综上所述，相比传统砌筑建筑工程，装配式钢结构住宅具有安装速度快、抗震能力强、自重更轻、造价更低、绿色环保等诸多优点。其发展与国家发展绿色建筑产业的目标相符，在建筑工业化进程中有非常积极的作用，势必会推动建筑行业获得更好地发展。