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鋼結構住宅節能復合外墻板的應用研究

作者：李渤生等    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:03 [收藏]
關(guān)鍵詞：節能 復合墻板 足尺試驗 鋼結構 住宅
    摘 要：本文針對節能復合墻板的物理及力學(xué)性能，以及在鋼結構住宅中的應用研究進(jìn)行了系統論述。通過(guò)比較足尺墻板的極限承載力試驗結果與墻板所承受的風(fēng)荷載，復合墻板可以安全地應用于多高層鋼結構建筑中。并就墻板預制、吊裝預埋件和安裝出現的問(wèn)題，提出了針對性的改進(jìn)措施，供鋼結構住宅的研究、設計、施工人員參考。

    1 .概況
    國內目前應用于鋼結構住宅的墻體材料主要有：加氣混凝土砌塊、蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土砌塊或墻板、輕質(zhì)砂加氣混凝土砌塊或墻板等?；炷疗鰤K價(jià)格低，但耐候性能差；用作外墻時(shí)，需要在外側加貼保溫材料以滿(mǎn)足建筑節能65％的要求，并容易出現墻面開(kāi)裂的現象，后期維護成本較高，而且不符合鋼結構住宅裝配化的要求。蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土墻板和輕質(zhì)砂加氣混凝土墻板均為寬度600mm的定型板，且有配套的標準圖集，但是生產(chǎn)工藝較為復雜，外墻厚度大，造價(jià)較高，板縫過(guò)多且縫隙的處理材料（密封膠）的耐久性仍沒(méi)有得到很好的解決[1~2]。
    LCC-C節能復合外墻板（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“復合墻板”）是由兩側鋼筋混凝土（或陶?；炷粒┌?、中間夾有50-100毫米厚的聚苯乙烯板組成的一種新型墻板，也是山東萊鋼建設有限公司為配合“H型鋼鋼結構節能住宅建筑體系研究與應用”課題（建設部2001年重點(diǎn)科技項目）的推廣應用而開(kāi)發(fā)的主要產(chǎn)品。復合墻板內外由Ф2.5@50的鋼絲網(wǎng)和Ф3斜插鋼絲形成的空間受力結構體系，經(jīng)試驗室檢測和實(shí)際應用發(fā)現，防火、保溫節能標準均達到規范要求。由山東萊鋼建設有限公司墻板廠(chǎng)預制的復合墻板主要做為非承重的外圍護墻使用，厚度為120-160mm，保溫節能效果好，完全滿(mǎn)足建筑節能65％的要求。山東萊鋼建設有限公司開(kāi)發(fā)的鋼結構住宅整面墻或一個(gè)建筑開(kāi)間為一塊墻板，具有安裝速度快，墻板縫隙少，節能保溫與承載集于一體的優(yōu)勢，而且大大減少了漏雨漏水、隔音防噪效果差、墻面易開(kāi)裂等問(wèn)題。在同等條件下，復合墻板可比其他墻體厚度減小50％左右，有效增加建筑使用面積。該墻板在鋼結構住宅建設中成功應用已有近50萬(wàn)平方米，是值得大力推廣的一種新型墻板[3]。
    2 .墻板的性能與應用
    2.1 墻板的性能
    鋼結構住宅對圍護結構的基本要求是：圍護結構應與鋼結構有可靠的連接和抗震性能，并能防止熱橋的產(chǎn)生。墻體宜選用高強、輕質(zhì)，且具有良好的保溫隔熱、隔聲、防水、防火、抗裂和耐候等綜合性能的板材。由山東省建筑工程質(zhì)量監督檢驗測試中心提供的復合墻板檢測報告表明，復合墻板完全滿(mǎn)足鋼結構住宅對圍護結構的基本要求，表1為復合墻板的基本性能與檢測結果。

    2.2 墻板的極限承載力試驗
    因目前沒(méi)有成熟的復合墻板極限承載力計算方法和墻板設計方法，山東萊鋼建設有限公司和山東大學(xué)成功合作，對于3塊墻板進(jìn)行了足尺模型試驗，試驗現場(chǎng)如圖1所示。

    由現場(chǎng)試驗得出的墻板橫向荷載允許值如表2所示，結果表明，沒(méi)開(kāi)窗洞墻板的承載力明顯高于開(kāi)窗洞墻板，而且隨著(zhù)窗洞口尺寸的加大，墻板的承載力也在下降。


    2.4 墻板的應用
    目前復合墻板已經(jīng)成功在萊鋼•櫻花園、濟南艾菲爾花園、青島華陽(yáng)慧谷、青島即墨德馨園等小區得到應用，面積近30萬(wàn)平方米。以上4個(gè)鋼結構住宅項目是山東省墻改與建筑節能試點(diǎn)示范工程，其中濟南艾菲爾花園榮獲2003年中國建筑鋼結構金獎，并通過(guò)建設部1A級住宅認定，青島即墨德馨園、青島華陽(yáng)慧谷榮獲第四屆中國建筑鋼結構金獎，并分別被列為建設部2004年和2007年科技示范工程項目計劃。
    復合墻板已完全實(shí)現了工廠(chǎng)化預制生產(chǎn)，如圖2、圖3所示。復合墻板也完全實(shí)現了現場(chǎng)裝配化安裝，安裝精度高、施工速度快，節省了大量的人力物力，綜合效益顯著(zhù)。圖4為復合墻板的吊裝，圖5為復合墻板與鋼梁的連接節點(diǎn)，圖6為青島華陽(yáng)慧谷復合墻板安裝完畢后的照片。

    3 .墻板應用中的問(wèn)題與措施
    目前國內部分廠(chǎng)家的墻板在試驗室條件下均具有良好的性能，但在使用過(guò)程中仍出現了一些問(wèn)題，如滲水、漏雨和隔音效果較差等，有待于進(jìn)一步研究改進(jìn)[5]。復合墻板作為新產(chǎn)品自問(wèn)世以來(lái)，應用初期也出現了一些問(wèn)題，如墻板裂縫等，以下就墻板應用中出現的問(wèn)題與采取的措施展開(kāi)討論。
    3.1 墻板應用中的問(wèn)題
    墻板應用初期，受生產(chǎn)工藝的限制，復合墻板預制中易出現表面龜裂和混凝土內部空腔現象，安裝在鋼框架上時(shí)，個(gè)別復合墻板出現了細微裂縫。究其原因不外乎以下方面：①墻板含水率高，自身產(chǎn)生干燥收縮，造成墻縫處變形；②環(huán)境溫度、濕度的變化引起墻板收縮和膨脹，造成墻縫處變形；③混凝土振搗個(gè)別地方不密實(shí)；④由于建筑主體結構原因造成墻縫處變形。
    復合墻板制作初期，窗洞口四周處為光滑的平面，而窗戶(hù)安裝單位又沒(méi)有很好地采取防水措施，導致個(gè)別窗洞四周出現雨水滲漏現象。
    復合墻板的吊裝件不甚合理。為了在工廠(chǎng)翻身搬移和現場(chǎng)吊裝，每塊外墻板上專(zhuān)門(mén)設計了兩個(gè)半徑為50mm左右吊環(huán)（直徑10mm）。外墻板安裝完畢后，吊環(huán)就失去作用，需要用水泥砂漿或細石混凝土抹平，但由于吊環(huán)的存在使得砂漿或細石混凝土難以與墻板混凝土緊密結合，而造成墻皮脫落；既不能保證質(zhì)量又造成了浪費。
    3.2 墻板應用中的相關(guān)措施
    針對表面龜裂、混凝土內部空腔及個(gè)別復合墻板出現了細微裂縫現象，首先，可以在混凝土中摻加聚丙烯纖維，增強墻板表面的抗裂性能；其次，在墻板制作前，在芯板兩面噴抹水泥砂漿進(jìn)行界面處理，增強芯板與混凝土的粘結性，消除墻板在芯板兩側出現的空腔現象；再者，保證墻板出廠(chǎng)齡期，盡量降低墻板含水率；最后，接縫材料應采用具有一定彈性的材料以適應該處變形，墻板安裝、墻縫處理、飾面處理等各工序間要留有足夠時(shí)間間隔，以保證前道工序的變形釋放。

    4 .結論與建議
    經(jīng)過(guò)幾年的試驗和應用，鋼結構住宅復合墻板的研發(fā)、生產(chǎn)與應用已經(jīng)取得了很大的發(fā)展。隨著(zhù)復合墻板的不斷深入研究，如墻板設計理論的完善、墻板節點(diǎn)形式的改進(jìn)、墻板安裝技術(shù)的完善、新型材料的使用等，將有力地推動(dòng)復合墻板在工程中的應用，促進(jìn)鋼結構節能住宅實(shí)現設計模數化、構件標準化、加工工廠(chǎng)化和施工裝配化，最終實(shí)現鋼結構住宅產(chǎn)業(yè)化。

    參考文獻
    1.建設部科技發(fā)展促進(jìn)中心編，鋼結構住宅設計與施工技術(shù)，中國建筑工業(yè)出版社，2003年11月。
    2.張小玲，鋼結構住宅體系的墻體材料的性能與設計要求，鋼結構住宅建筑體系與關(guān)鍵技術(shù)研究技 術(shù)交流現場(chǎng)會(huì )論文集，山東濟南，2004年：pp18-35。
    3.謝振清，鋼結構節能住宅建筑體系研究與應用，鋼結構住宅建筑體系與關(guān)鍵技術(shù)研究技術(shù)交流現 場(chǎng)會(huì )論文集，山東濟南，2004年：pp1-8。
    4.GB50009-2001，建筑結構荷載規范 [S]，中華人民共和國國家標準，中國計劃出版社，2002。
    5.侯和濤，李國強，鐘華東，鋼結構住宅設計存在的問(wèn)題與建議，第四屆海峽兩岸及香港鋼結構技術(shù)交流會(huì )，上海，2006年：pp469-475。
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