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鋼結(jié)構(gòu)住宅節(jié)能復(fù)合外墻板的應(yīng)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(jié)能 復(fù)合墻板 足尺試驗(yàn) 鋼結(jié)構(gòu) 住宅
    摘 要：本文針對(duì)節(jié)能復(fù)合墻板的物理及力學(xué)性能，以及在鋼結(jié)構(gòu)住宅中的應(yīng)用研究進(jìn)行了系統(tǒng)論述。通過比較足尺墻板的極限承載力試驗(yàn)結(jié)果與墻板所承受的風(fēng)荷載，復(fù)合墻板可以安全地應(yīng)用于多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑中。并就墻板預(yù)制、吊裝預(yù)埋件和安裝出現(xiàn)的問題，提出了針對(duì)性的改進(jìn)措施，供鋼結(jié)構(gòu)住宅的研究、設(shè)計(jì)、施工人員參考。

    1 .概況
    國內(nèi)目前應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)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。混凝土砌塊價(jià)格低，但耐候性能差；用作外墻時(shí)，需要在外側(cè)加貼保溫材料以滿足建筑節(jié)能65％的要求，并容易出現(xiàn)墻面開裂的現(xiàn)象，后期維護(hù)成本較高，而且不符合鋼結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)圖集，但是生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，外墻厚度大，造價(jià)較高，板縫過多且縫隙的處理材料（密封膠）的耐久性仍沒有得到很好的解決[1~2]。
    LCC-C節(jié)能復(fù)合外墻板（以下簡稱“復(fù)合墻板”）是由兩側(cè)鋼筋混凝土（或陶粒混凝土）板、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(shè)有限公司為配合“H型鋼鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅建筑體系研究與應(yīng)用”課題（建設(shè)部2001年重點(diǎn)科技項(xiàng)目）的推廣應(yīng)用而開發(fā)的主要產(chǎn)品。復(fù)合墻板內(nèi)外由Ф2.5@50的鋼絲網(wǎng)和Ф3斜插鋼絲形成的空間受力結(jié)構(gòu)體系，經(jīng)試驗(yàn)室檢測(cè)和實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，防火、保溫節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)均達(dá)到規(guī)范要求。由山東萊鋼建設(shè)有限公司墻板廠預(yù)制的復(fù)合墻板主要做為非承重的外圍護(hù)墻使用，厚度為120-160mm，保溫節(jié)能效果好，完全滿足建筑節(jié)能65％的要求。山東萊鋼建設(shè)有限公司開發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)住宅整面墻或一個(gè)建筑開間為一塊墻板，具有安裝速度快，墻板縫隙少，節(jié)能保溫與承載集于一體的優(yōu)勢(shì)，而且大大減少了漏雨漏水、隔音防噪效果差、墻面易開裂等問題。在同等條件下，復(fù)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(jié)構(gòu)住宅建設(shè)中成功應(yīng)用已有近50萬平方米，是值得大力推廣的一種新型墻板[3]。
    2 .墻板的性能與應(yīng)用
    2.1 墻板的性能
    鋼結(jié)構(gòu)住宅對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本要求是：圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)與鋼結(jié)構(gòu)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(qiáng)、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(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心提供的復(fù)合墻板檢測(cè)報(bào)告表明，復(fù)合墻板完全滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本要求，表1為復(fù)合墻板的基本性能與檢測(cè)結(jié)果。

    2.2 墻板的極限承載力試驗(yàn)
    因目前沒有成熟的復(fù)合墻板極限承載力計(jì)算方法和墻板設(shè)計(jì)方法，山東萊鋼建設(shè)有限公司和山東大學(xué)成功合作，對(duì)于3塊墻板進(jìn)行了足尺模型試驗(yàn)，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

    由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出的墻板橫向荷載允許值如表2所示，結(jié)果表明，沒開窗洞墻板的承載力明顯高于開窗洞墻板，而且隨著窗洞口尺寸的加大，墻板的承載力也在下降。


    2.4 墻板的應(yīng)用
    目前復(fù)合墻板已經(jīng)成功在萊鋼•櫻花園、濟(jì)南艾菲爾花園、青島華陽慧谷、青島即墨德馨園等小區(qū)得到應(yīng)用，面積近30萬平方米。以上4個(gè)鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目是山東省墻改與建筑節(jié)能試點(diǎn)示范工程，其中濟(jì)南艾菲爾花園榮獲2003年中國建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)，并通過建設(shè)部1A級(jí)住宅認(rèn)定，青島即墨德馨園、青島華陽慧谷榮獲第四屆中國建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)，并分別被列為建設(shè)部2004年和2007年科技示范工程項(xiàng)目計(jì)劃。
    復(fù)合墻板已完全實(shí)現(xiàn)了工廠化預(yù)制生產(chǎn)，如圖2、圖3所示。復(fù)合墻板也完全實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)裝配化安裝，安裝精度高、施工速度快，節(jié)省了大量的人力物力，綜合效益顯著。圖4為復(fù)合墻板的吊裝，圖5為復(fù)合墻板與鋼梁的連接節(jié)點(diǎn)，圖6為青島華陽慧谷復(fù)合墻板安裝完畢后的照片。

    3 .墻板應(yīng)用中的問題與措施
    目前國內(nèi)部分廠家的墻板在試驗(yàn)室條件下均具有良好的性能，但在使用過程中仍出現(xiàn)了一些問題，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(fù)合墻板作為新產(chǎn)品自問世以來，應(yīng)用初期也出現(xiàn)了一些問題，如墻板裂縫等，以下就墻板應(yīng)用中出現(xiàn)的問題與采取的措施展開討論。
    3.1 墻板應(yīng)用中的問題
    墻板應(yīng)用初期，受生產(chǎn)工藝的限制，復(fù)合墻板預(yù)制中易出現(xiàn)表面龜裂和混凝土內(nèi)部空腔現(xiàn)象，安裝在鋼框架上時(shí)，個(gè)別復(fù)合墻板出現(xiàn)了細(xì)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(jié)構(gòu)原因造成墻縫處變形。
    復(fù)合墻板制作初期，窗洞口四周處為光滑的平面，而窗戶安裝單位又沒有很好地采取防水措施，導(dǎo)致個(gè)別窗洞四周出現(xiàn)雨水滲漏現(xiàn)象。
    復(fù)合墻板的吊裝件不甚合理。為了在工廠翻身搬移和現(xiàn)場(chǎng)吊裝，每塊外墻板上專門設(shè)計(jì)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(xì)石混凝土抹平，但由于吊環(huán)的存在使得砂漿或細(xì)石混凝土難以與墻板混凝土緊密結(jié)合，而造成墻皮脫落；既不能保證質(zhì)量又造成了浪費(fèi)。
    3.2 墻板應(yīng)用中的相關(guān)措施
    針對(duì)表面龜裂、混凝土內(nèi)部空腔及個(gè)別復(fù)合墻板出現(xiàn)了細(xì)微裂縫現(xiàn)象，首先，可以在混凝土中摻加聚丙烯纖維，增強(qiáng)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(qiáng)芯板與混凝土的粘結(jié)性，消除墻板在芯板兩側(cè)出現(xiàn)的空腔現(xiàn)象；再者，保證墻板出廠齡期，盡量降低墻板含水率；最后，接縫材料應(yīng)采用具有一定彈性的材料以適應(yīng)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(jié)論與建議
    經(jīng)過幾年的試驗(yàn)和應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)住宅復(fù)合墻板的研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用已經(jīng)取得了很大的發(fā)展。隨著復(fù)合墻板的不斷深入研究，如墻板設(shè)計(jì)理論的完善、墻板節(jié)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(fù)合墻板在工程中的應(yīng)用，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模數(shù)化、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、加工工廠化和施工裝配化，最終實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化。

    參考文獻(xiàn)
    1.建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心編，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)住宅體系的墻體材料的性能與設(shè)計(jì)要求，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系與關(guān)鍵技術(shù)研究技 術(shù)交流現(xiàn)場(chǎng)會(huì)論文集，山東濟(jì)南，2004年：pp18-35。
    3.謝振清，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅建筑體系研究與應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系與關(guān)鍵技術(shù)研究技術(shù)交流現(xiàn) 場(chǎng)會(huì)論文集，山東濟(jì)南，2004年：pp1-8。
    4.GB50009-2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 [S]，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，中國計(jì)劃出版社，2002。
    5.侯和濤，李國強(qiáng)，鐘華東，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)存在的問題與建議，第四屆海峽兩岸及香港鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會(huì)，上海，2006年：pp469-475。
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