ALC 墙板作为遮阳构件的创新应用

谢伟昌

（广东省建科建筑设计院有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

蒸压轻质加气混凝土（autoclaved lightweight concrete, ALC）墙板，主要生产原材料为钙质和硅质，半个世纪以前已经在国外开始普及和使用，应用技术相对成熟，其主要优点有耐火耐寒、质量轻盈、安装简易、节能环保、可钉可凿及价格低廉等，因此在建筑生产活动中常作为围护墙及内隔墙的筑建材料，是一种可持续发展的绿色建筑材料。

我国南方地区以热带亚热带季风气候为主，全年气温较高，太阳直射时间长，使得建筑在使用过程中的能耗较高，在目前节能及绿色建筑理念的倡导下，建筑设计中常用的降耗手段为设置遮阳措施。根据相关研究[1]，建筑遮阳是指通过设置遮阳构件防止太阳光直射建筑外墙或室内，防止炫光并有效减少室内得热，现代主要的遮阳形式有水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳及挡板式遮阳，目前我国遮阳构件主要采用钢筋混凝土、砌体砌块或铝合金百叶进行制作，有材料成本大、人工费用高及施工时间长等缺点。本文通过结合实际案例，提出ALC 墙板作为垂直式遮阳措施，并分析其可行性和优良性，为装配式建筑实际设计及施工提供进一步的借鉴。

1 应用项目

本次应用项目为广东某教育建筑项目，建筑功能为教学楼，地上5 层，首层层高4.5m，2～5 层层高4.0m，总建筑面积约为18680m2，建筑高度为22.89m，主体结构采用为框架结构，按装配式建筑进行设计及施工。

教学楼采用回字形布局，主要房间为大开间课室，为确保使用过程中不产生炫光和保证室内温度，外立面设计中采用了大面积的垂直遮阳造型措施。装配式ALC 遮阳板平面布置如图1 所示。在传统施工工艺中，这种通高的垂直遮阳板一般采用钢筋混凝土进行施工，但因其布置较为密集并设有一定的角度，模板搭接和浇筑难度大、产生的人工费用高、损耗时间长及容易产生较多的建筑垃圾，不符合绿色建筑的设计理念。而ALC 墙板作为一种装配式建筑构件，可根据设计者要求的尺寸规格预先在车间生产加工后运送到场地进行安装，安装工艺为干作业，材料表面光滑，饰面层免抹灰，施工速度快且产生的建筑垃圾较少，对环境保护有一定的积极作用。ALC 遮阳板安装实景如图2 所示。因此，本项目决定采用ALC 墙板作为遮阳板的施工材料，经过施工过程中的不断优化，此设计方案成功落地，为ALC 墙板作为遮阳构件的创新应用提供了一次实际案例。广东某教育建筑项目建成实景如图3、图4 所示。

图1 装配式ALC 遮阳板平面布置（单位：mm）

图2 ALC 遮阳板安装实景

图3 广东某教育建筑项目建成实景（一）

图4 广东某教育建筑项目建成实景（二）

2 性能

本应用项目的垂直遮阳构件为设置在建筑外立面的装饰构件，拥有一定的数量、体积及质量，为确保ALC 墙板能满足建筑使用安全要求，应用项目主要采用200mm 厚ALC 墙体作为遮阳措施，并对其主要安全性能进行检测，主要包括风荷载受力分析、抗震设计、保温性能及耐火性能。

2.1 风荷载受力分析

因南方地区台风天气较多，作用于ALC 遮阳板主要水平作用力为风荷载，设计中需充分考虑在此作用力下ALC 遮阳板不会发生弯曲变形导致破坏。应用项目选取规格为4.23m×0.6m×0.2m[高（L）×宽（B）×厚（H）]的ALC 墙板作为实验对象，于板厚方向受风荷载，ALC遮阳板风荷载受力分析如图5 所示。板材的强度等级为A5.0 级，钢筋级别为HPB235，纵向受拉钢筋的强度设计值fy为210N/mm2，边界条件为上边及下边进行简支固定，左边及右边为自由端，风荷载标准值按30m 标高取值，根据国家标准规范要求进行计算后[2]，板材的抗弯承载力、剪承载力及挠度均满足规范要求。

图5 ALC 遮阳板风荷载受力分析（单位：mm）

2.2 抗震设计

地震是危及建筑使用安全的重要因素，现我国建筑设计中需严格执行抗震设防的规定，满足3 个水准设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，因此，不仅主体结构构件需满足规范要求，其余功能性或装饰性构件也应满足抗震设计要求。遮阳板设置于建筑外立面，若地震作用下产生破坏导致坠落，必然会对人民生命财产产生严重威胁。相比现浇钢筋混凝土容易受现场、天气、人工技术及材料配比等众多不利因素的影响，预制式ALC 墙板能于环境更优越的车间中进行生产，其制作过程及养护条件能得到严格控制，使其表现出良好的均质性和致密性，有利于抵抗地震时的各种形式的力的作用。由于其内部泡沫结构的存在，还具有很好的轻质化特性，从而做到质量轻而强度高，在地震力作用下，可以承受更大的荷载。同时，ALC 墙板本身的弹性模量适中，易于在地震时产生一定的变形和滞回力，从而缓和震动对建筑物的影响。

另外，为进一步提升ALC 遮阳板在抗震作用，应用项目中的ALC 遮阳墙板与主体结构之间采用柔性连接，连接构造考虑了在确保节点强度的可靠性、安全性的基础上，同时保证ALC 墙板连接节点在平面内的延性。墙板侧边及顶部与钢筋混凝土墙、柱、梁、板等主体结构连接处应预留15～20mm 缝隙，缝宽满足结构设计的要求[3]，能适应较大的层间角变位，对抗震设计起到积极的作用。

2.3 保温性能及耐火性能

垂直遮阳板作为建筑遮阳隔热的主要构件，自身的热工学性能也尤为重要。传统的现浇钢筋混凝土因其内部含有大量的粗骨料和钢筋，自身容易形成热桥使热量快速传递至建筑内部，不利于隔热和保温。反观ALC 遮阳板，其内部有众多微小气孔，在材料中可形成静空气层，使其具有很好的保温隔热性能，以200mm 厚ALC 板材为例，其传热阻R0为1.02（m2·K）/W，传热系数K 为0.98W/（m2·K），比同厚度的现浇钢筋混凝土更为优秀，满足节能设计要求。

ALC 遮阳板是硅酸盐材料，是优秀的不燃建筑材料。即使遮阳板周围发生火灾事故，由于其热导率低及热阻率高的特性，令其不易受到高温的影响，从而能够保持稳定的性能。100mm 厚的墙板耐火极限为3.75h，150mm 厚的墙板耐火极限为5.75h，100mm 厚的墙板耐火极限为8.00h，均能满足民用建筑的一级耐火等级设计要求。

3 其他设计要点

3.1 连接节点设计

ALC 墙板为装配式预加工墙板，在实际项目中应尽量以600mm 或其倍数进行模块化设计，尽可能减少非标准的尺寸产生，这样能减少现场切割的数量，大大提升工作效率及减少造价。在节点设计中，ALC 遮阳板在首层及二层采用管板工法连接（图6、图7），三层及以上采用角钢螺栓工法（图8），ALC 板底与主体结构之间的座浆以及板材与板材之间灌缝采用水泥砂浆灌注，然后采用ALC 板专用填缝材料将八字口补平，确保遮阳板的外表面完整且美观。 ALC 遮阳板转角接缝工法如图9 所示。根据应用项目的实践证明，上述节点设计有利于提高遮阳板的安装效率并确保安全性，比传统工艺有较为突出的优势。

图6 首层ALC 遮阳板管板工法（单位：mm）

图7 二层ALC 遮阳板管板工法（单位：mm）

图8 ALC 遮阳板角钢螺栓工法（单位：mm）

图9 ALC 遮阳板转角接缝工法

3.2 施工安装要点

ALC 遮阳板作为建筑外立面的主要构件，其表面装饰层面砖装饰可与板材一同在工厂整体预制，到达施工现场后可实现整体快速安装，节省现场人工抹灰、修补等环节，因此施工及管理质量直接决定建筑外立面的呈现效果。各参建单位需对ALC 墙板的运输、吊装和堆放进行严格的监管，运输板材应采用专人专车运送，装卸时利用专门的工具，避免板材受到吊装工具的损伤；摆放时轻拿轻放，并采取可靠捆紧措施，防止颠簸或磕碰导致墙板破坏；板材运输进场时，建设单位、施工单位及监理单位需共同进行接收，对未有检测报告或发生表面破损的板材进行退场处理，确保满足设计要求；现场堆放时，场地应平整，两端应设置垫木，堆放时每层高≤1m，垛高≤2m[4]；露天堆放时宜采用塑料布等覆盖措施，防止污染。严格遵守上述施工安装要点，能帮助项目做到省时、省力、省造价。

根据相关研究[5]，ALC 墙板在安装或养护不当时容易造成裂缝，因此施工前应仔细阅读设计图纸，组织员工培训，对设置不合理的地方进行优化，现场尽可能减少板材切割的情况发生，并在安装前复核板材尺寸和实际尺寸，使用专用工具设备安装外墙板；当墙板上有油污时，应在安装前将其清除；墙板应考虑施工顺序，施工顺序对节点构造有一定影响，还应考虑施工操作的方便和安全，如便于脱钩、就位、临时固定、灌缝和叠合梁现浇部分的施工顺序；ALC 墙板安装完毕后，应对缺棱掉角部位进行修补，修补材料应采用ALC 板专用修补材料。

4 结语

在国家大力倡导发展装配式建筑的背景下，广东某教育建筑项目利用ALC 墙板作为遮阳板的实例，展示了此工艺能缩短工期、减少环境污染及提升工人收入等优势，在确保建筑完成度的同时产生了较好的示范效益及经济效益，为ALC 墙板的实用性提供更广泛的思路。