装配式钢结构住宅中新型复合保温板外墙系统构造方案研究

李 伟

（山东华邦建设集团有限公司，山东 潍坊 262500）

外墙系统是住宅结构的主体，是发展节能、改造建材的重要课题，其装配程度对住宅工业的发展具有举足轻重的作用，同时，它的隔热性能也会对能耗产生很大影响。因此，对适合于装配式钢结构房屋的外墙进行系统研究，是推动建筑行业工业化的一个重要任务。

1 装配式钢结构住宅外墙系统的特点

（1）由于装配式钢结构房屋的墙体不能承载重量，只能起到围挡、隔断的作用，所以，其设计没有受到结构的约束，可灵活地布置空间。此外，作为居住建筑，其需要满足内部的美学和使用需求。

（2）装配式钢结构房屋是一种工业化的建筑形式，其外墙体系应该是工厂内的预制，并在工地上进行机械组装。

（3）由于装配式房屋的外墙都是在厂房内预制而成，其结构比传统的砖墙结构复杂。在住宅中使用的材料因其物理性质的提高，使墙体结构的结点结构变得更为重要。

2 新型复合保温板外墙系统设计要求

2.1 建筑设计要求

为了使装配式钢结构住宅具有美观、实用、经济等特点，必须符合下列建筑设计要求：

（1）为了保证装配式建筑外墙壁板的合理设计，应采取垂直安装的形式。在排板时，按从窗洞口到两端依次排列的排板顺序，两侧都要用完整的板料，没有开孔的墙要从一端到另一端按顺序排列。

（2）新型保温隔热板与主体结构的接触面应采用柔性接头，填充料选择弹性材质；新型保温隔热层与门窗孔间的空隙需要用高强保温材料，如聚苯微粒等。然后，用建筑密封胶将墙体与钢梁、钢柱等不同材质的接缝、墙体与墙体的板缝进行防水。采用3～5 mm 的抗裂砂浆将耐碱网格布加压成一层，耐碱网格布的两边均有100mm 以上的宽度。

（3）复合隔热外墙板的结构设计要符合建筑节能要求，在热桥发生的地方，如阳台板、室外空调隔板、外墙门窗洞口、各种外墙突出构件等都要进行保温。

（4）对于具有高耐火、耐腐蚀性能的钢梁和钢柱，必须在钢结构上直接喷涂耐火性、耐腐蚀性能好的涂层，然后在钢结构上包一层A 级的耐火石膏板或硅酸钙板。

（5）采用内嵌式吊顶，既能确保内部的美感，又能提高实用价值。

2.2 结构设计要求

装配式建筑的墙板系统是一种不受力的墙体，但它还要承受其他的风荷载，所以，它必须具有一定的抗弯、抗剪、抗风压和抗震能力，从而确保其结构的安全性。为了达到这一目的，必须符合下列规定：

（1）新型保温材料的强度等级不小于A3.5，材料选用HPB300 钢，其抗张强度设计值为270N/mm2，而弹性模量为2.1×105N/mm2。

（2）为了适应主体结构的层间变形，应采用新型保温复合墙体与主体结构的滑动连接方法。

（3）新型复合保温板外墙体系采用接头与主体结构相连，所以，在设计时要充分考虑钢板在不同荷载情况下的承载能力及变形，接头承载能力必须符合有关规定。

（4）新型复合保温板的两端均采用圆形钢套与本体相结合，可经受水平地震和风荷载。各圆钢套管的抗拔承载力设计不小于5kN。

3 新型复合保温板外墙系统热桥处理方法

3.1 钢丝网抹灰外挂专用复合保温板

钢管束混凝土剪力墙是将若干根U 形钢管相互连接，然后将其灌注到钢管中，从而构成一种钢管束剪力墙。这种结构既有较高的换热系数，容易形成热桥，又有大面积的管束外壁平滑，不宜直接外挂大面积的保温材料，故要采用特殊的复合保温材料，以避免出现热桥和外层保温脱落。在钢管束壁上喷上一层耐火漆，在外壁上沿竖直方向每600mm 焊接一根通长角钢，然后在外壁钉上一根钢丝网，用水泥砂浆抹平，将600mm 的特殊复合绝热板粘贴到粉刷外面，特殊的复合保温板下侧置于一根通长的角钢上，用塑料锚杆将其紧固，再在外面用保温浆料平整，在管束内部铺上加气混凝土耐火材料。专用复合保温板结构如图1 所示。

图1 专用复合保温板结构

3.2 防火板外挂专用复合保温板

采用扁平钢管混凝土框架-支承结构与钢管混凝土异形柱-支承结构系统的热桥处理方法是相同的，为耐火材料在外悬挂特殊的复合绝热材料，即在钢梁、异形柱、扁平的钢管混凝土柱上喷上防火漆，再使用硅酸钙或石膏模型防火板，并在室外悬挂一种特殊的复合保温材料，其保温芯材和保温浆的厚度与外墙面的保温、保护层相同。在所有装配完毕后，用保温浆将其完全覆盖，并在防火板与工字钢梁之间的空隙处铺设一种岩棉保温材料，以加强保温效果。异形柱热桥处理轴测图如图2 所示。

图2 异形柱热桥处理轴测图

4 新型复合保温板外墙系统构造设计

4.1 新型复合保温板外墙系统连接构造

采用两种不同的焊接方法将两种不同的拉结构件分别焊接到钢梁下翼缘底面和楼板预埋件上，并对其进行调整。将新型复合绝热板吊装至预定位置，将复合绝热板的下端支撑于楼板，壁板下端用螺栓将其与焊接于楼板预制件的拉结件连接，墙体上端用螺栓将板中的上部预制件与焊接于钢梁的拉结构件连接；壁板的轴线位置由设置在拉结件上的长圆孔调整，并可控制壁板之间的缝隙宽度。

4.2 勒脚与散水

勒脚是指外墙与户外地板或散水接触的墙面。为确保勒脚处的防潮，勒脚必须与散水、墙身防潮层形成封闭的防潮体系，并在与散水和墙面的连接处用聚苯乙烯塑料条进行封口，然后用建筑密封胶嵌缝；由于钢结构大楼的地下部分采用了钢筋混凝土结构，其外墙勒脚采用钢筋混凝土墙体，而一楼的外壁板则是直接安装在地面上，并由拉结件与地面的预埋构件相结合，以确保勒脚处的绝热，因此，需要在勒脚外侧粘贴一种特殊的复合保温材料。

4.3 窗洞口与阳台板

4.3.1 窗洞口构造设计

窗孔结构设计要求窗框与外墙面板之间的接缝必须具备优良的绝热、密封、安全等特点。窗框与墙板的连接处采用保温、气密性和水密性处理，对墙体的热工性能有很大影响，所以，在窗口处要进行周密的保温设计，以防止发生热桥。洞口和上室外侧均采用30 mm 的绝热泥浆。在孔洞顶部到钢梁之间的间距为600 mm 时，采用50mm×50mm×3mm 的长角钢和50mm×50mm×3mm 的角钢与钢梁相结合，角钢每600mm 布置一根，并在支架的两侧填入石棉，以达到热工要求，钢梁外侧的硅酸钙耐火材料板向下延伸，将岩棉包住。在制作外挑式窗台时，采用50mm×50mm×3mm 的长角钢和50mm×50mm×3mm 的角钢，形成一个支架，在支架的内部填入石棉，达到热工要求，然后将15厚的硅酸钙板覆盖在支架和岩棉周围，在支架上加上30 层的绝缘浆液。

4.3.2 阳台板构造设计

挑出式封闭阳台要注意出挑部位墙体与主体结构的连接和出挑部位的隔热构造设计，防止发生热桥。上、下两层楼面延伸而成的露台，复合保温外壁与地面的预埋件由拉结件相连，为了保证散热性能，在突出部分的上部或下部安装一种特殊的复合绝热材料。

4.4 女儿墙施工

在进行女儿墙构造设计时，必须保证其与主体结构的安全、可靠的衔接，并注意保温防水构造，防止雨水渗漏和热桥对外墙的热力学性能的影响。由于墙体与钢梁之间的位置关系，这种新型保温板不能直接延伸到房屋的楼板上，因此，在不大于1 200mm 的情况下，可采用加气混凝土砌块在楼板上直接砌筑，在楼板上安装钢筋混凝土压顶，然后按地震构造的需要安装柱子；将30厚度的绝热浆喷于女儿墙上，并在其外侧增设一种专用的保温隔热材料，该保温材料一直延伸到直立的钢梁上，以达到对女儿墙和钢梁的保温要求。当墙体高度超过1 200mm 时，应在室内壁板内安装预制件，将复合保温板放置在室内，板下端由拉结构件与房屋内的预制构件进行焊接，上部与200mm 的钢筋混凝土压顶板相结合，并在房屋面板下方的钢梁上粘贴一种特殊的复合保温材料。

4.5 变形缝与阴阳角

4.5.1 变形缝

外墙变形缝的结构处理应以确保裂缝两侧构件的自由变形为前提，同时不受雨水的侵袭和隔热的影响。当变形缝为角缝，宽度＜200mm 时，在拐角处用普通的加气混凝土板，而在接缝处，用50～150 厚度的发泡聚苯乙烯绝缘胶条，接缝应采用镀锌钢板或铝合金板，并在板外粘贴特殊的保温材料；当变形缝为角缝，宽度≥200mm 时，在拐角一边用普通的加气混凝土板，而在缝的两边都要用特殊的复合绝热板，缝边可用镀锌钢板或铝合金板做盖缝；当变形缝为平面缝，宽度为30～50mm 时，应在缝中填充隔热板；当变形缝为平缝，宽度＜200mm 时，在两边的墙壁上粘贴50～150 厚度的泡沫聚苯乙烯绝缘条，缝线应采用镀锌钢板或铝合金板；当变形缝为平面缝，宽度≥200mm 时，在缝的两边用钢钩将隔热板固定在基础墙上，缝线应采用镀锌钢板或铝合金板。

4.5.2 阴阳角

阴阳角是建筑物上的凹角，必须在这里连续设置外保温，以防止出现热桥，从而影响到墙体的散热性能。在阴角的一边是复合保温外墙，一边是普通的ALC 面板，在两个面板的连接处加上200m 的耐碱纤维网格作为防水材料，然后在ALC面板的外面加上一层保温隔热层；在阳角处采用复合绝热钢板，一端再加复合保温板，起到消除热桥的作用。墙板连接部位是墙体系统防水的薄弱环节，应采取材料防水和构造防水两种方法。

5 结语

大力发展装配式钢结构住宅对推动建筑业的工业化进程具有重要意义。然而，目前我国在建筑工程中还存在许多限制因素，因此，必须对其进行归纳和总结，对新型复合保温板外墙系统的结构技术进行深入探讨，为住宅建筑工程的设计与施工提供技术支持。