阳台断桥构造在装配式钢结构住宅体系中的应用*

张正庭，王亚斯，郑建敏，吴宏磊

(1.上海市建筑科学研究院有限公司，上海 201108； 2.龙元明筑科技有限责任公司，上海 200336； 3.同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海 200092)

0 引言

建筑外围护结构系统是决定建筑保温隔热、气密性、水密性、耐久性等综合性能要求的关键部位，也是解决建筑渗水、漏气、热桥等质量通病尚需进一步研究的重点和难点。目前，国内设计根据现行规范要求基本可满足相关性能指标要求，但连接构造和施工工艺未优化，设计理念无法在实际工程中真正得到落实，实际效果并不理想。阳台热桥部位作为薄弱环节之一，问题尤为凸显，需重点优化处理。

基于现有阳台部位断桥应用技术和产品工艺，提出一种适宜装配式钢结构住宅体系应用的阳台断桥构造，并结合理论计算和现场检测综合评估，对比分析常规阳台做法和考虑阳台断桥做法的热桥分布及热损失情况，验证阳台断桥构造应用具备科学性和可操作性。

1 阳台断桥构造设计

1.1 设计关键

阳台部位热桥主要分布在阳台板与室内楼板连接位置。在传统建筑施工中多采用保温材料包覆的处理方式，并未能从根本上解决阳台处热桥问题。此处热桥处理关键在于如何实现结构断桥，通过主体结构突破设计和施工工艺优化，确保建筑外围护结构系统保温层的连续性，实质性解决和避免热桥引起的结露、霉变等问题，营造更舒适、健康的居住环境。

结构断桥的设计理念源于被动房设计。目前阳台断桥构造有2种形式，但均存在应用瓶颈：①预制隔热模块应用 预制隔热模块作为1个连接元件，连接室内楼板和阳台板，实现阳台板与主体结构完全脱离，从根本上阻断热桥。考虑预制隔热模块加工生产和结构抗震性能设计等综合问题，此种处理方式在国内应用较少。②混凝土结构建筑阳台断桥技术应用 通过结构受力计算，实现阳台板与主体结构局部脱离，满足结构安全和功能要求的同时，有效改善阳台部位热桥问题。但此种处理方式在国内多应用于工法展示和设备平台部位热桥处理。

因此，针对阳台断桥应用技术需解决和改进的问题，提出一种装配式钢结构住宅体系阳台断桥构造，最大限度地利用钢结构建筑体系特点，实现结构断桥，并适宜在国内钢结构住宅体系中应用和推广。

1.2 断桥构造形式确定

装配式钢结构住宅体系阳台断桥构造由钢梁、室内楼板、阳台板、ALC自保温外墙板、墙板固定连接件等组成，如图1所示。

图1 装配式钢结构住宅体系阳台断桥构造

结合钢结构主体受力结构形式，以两端外挑钢梁为支撑，室内楼板和阳台板均采用钢筋桁架楼承板。摒弃保温材料决定保温性能的传统观念，通过结构设缝处理方式，实现阳台板与主体结构局部断开，室内外热量传递由面面传导方式优化为点面传导方式，不对墙体自身造成破坏，确保墙体保温系统完整性和连续性，有效解决热桥问题。结合保温隔热和防水等功能需求，结构设缝宽度设计为140mm(125mm保温材料厚度+15mm厚防水处理)，确保ALC墙板上下贯通式连接。

1.3 断桥构造施工处理

综合考虑建筑体系特点和现场施工情况，钢梁、室内楼板、外墙板、阳台板先后施工，落实前期设计理念和使用需求，解决热桥问题的同时实现施工便捷性和可操作性。阳台断桥构造现场施工如图2所示。

图2 阳台断桥构造现场施工

2 阳台断桥技术优化综合测评分析

2.1 阳台断桥效果测评方案

考虑现行规范要求尚未对阳台断桥效果提出量化指标要求，现采用理论计算和现场检测并行方式，对阳台断桥优化技术进行综合评估，分析和判定阳台断桥技术优化后阻断热桥的效果。测评方案如表1所示。

表1 阳台断桥效果测评方案

2.1.1理论计算

针对常规阳台板做法(阳台板与室内楼板未断开)和考虑断桥构造做法2种形式，采用热桥线传热系数计算软件PTemp模拟计算，对比分析冬季工况条件下二者热桥分布及热损失情况，验证阳台断桥技术优化后是否可实现比较良好的热桥阻隔目标。

室内楼板、阳台板均采用钢筋桁架楼承板形式，现场浇筑120mm厚混凝土；外围护结构为蒸压加气混凝土(ALC)复合墙体，包括125mm厚ALC外墙板、空气夹层、75mm厚ALC内墙板。在不影响模拟结果的前提下，为符合PTemp软件的计算要求，阳台板简化为120mm厚钢筋混凝土板，外围护结构简化为200mm厚ALC墙板，阳台板与楼板之间设置10mm宽麻丝嵌缝。计算模型如图3所示。

图3 2种阳台板做法计算模型

采用冬季工况条件进行理论计算和分析，冬季室外计算温度设定为-2.0℃，室内计算温度设定为18℃。

2.1.2现场检测方案

现场检测时间安排在9月晴好天气，采用红外热像法检测阳台热桥部位内、外表面温度分布情况。检测时段室外空气温度33～35℃，室内24h开启空调，室内空气温度24℃，确保室内、外10℃温差工况，便于检测和显像。现场检测情况如图4所示。

图4 阳台红外热像现场检测

2.2 综合测评结果分析

理论计算结果如图5，6所示，分别为2种做法的温度分布情况和热桥线传热系数情况。结果显示，常规阳台板做法，由外至内温度分布变化明显，热桥部位温度在8.0～11.3℃，热桥线传热系数(含外墙主体)为0.56W/(m·K)；考虑断桥构造，热桥部位温度在8.0～14.7℃，热桥线传热系数(含外墙主体)为0.43W/(m·K)。

图5 温度分布情况

图6 热桥线传热系数情况

由此可知，相较于常规阳台板做法，考虑断桥构造做法的热桥部位温度更接近室内温度，无明显热流；线传热系数可降低23%。

由现场检测结果可知，阳台板西侧位置温度集中分布在33.5～35.3℃，中侧位置温度集中分布在35.0～35.7℃，东侧位置温度集中分布在34.1～35.8℃。由此可知，阳台板与主体结构连接处和周边温度差均<1.0℃，大部分区域均<0.5℃，检测范围内未见明显热工缺陷。

3 结语

通过理论计算和现场检测综合评估，装配式钢结构住宅体系阳台断桥构造具备如下优势。

1)热桥部位温度更接近室内温度，无明显热流。

2)相较于常规阳台板做法，在冬季工况条件下，热桥线传热系数可降低23%。

3)通过红外热像现场检测，阳台板与主体结构连接处和周边温度差均<1.0℃，无明显热工缺陷。

由此可见，结合装配式钢结构建筑体系特点，阳台断桥构造应用可实现阳台部位良好的阻隔热桥目标，验证了技术优化具备科学性和可操作性。