装配式钢结构住宅外围护结构发展★

孙 菲

(1.北京建筑大学北京节能减排关键技术协同创新中心，北京 100044; 2.北京建筑大学，北京 100044)

装配式钢结构住宅外围护结构发展★

孙 菲1,2

(1.北京建筑大学北京节能减排关键技术协同创新中心，北京 100044; 2.北京建筑大学，北京 100044)

结合装配式钢结构住宅外围护结构的发展现状，介绍了装配式钢结构住宅外围护结构的功能，论述了外围护结构中外墙体、楼板和屋面板的类型，总结了目前我国装配式钢结构住宅外围护结构发展中存在的问题，为该结构的研究提供了方向。

装配式建筑，钢结构，外围护结构，楼板

装配式建筑是指在设计阶段进行标准化设计、在工厂进行工厂化生产、在现场进行装配化施工、可以进行一体化装修、在后期可以对建筑进行信息化管理、智能化应用的方式，并且全程可以实现节约能源、节约材料、节约用水、节约土地资源和做到对环境进行保护[1]。随着欧美、日等国家和地区装配式建筑及钢结构的发展，近年，我国也正大力发展装配式建筑[2]。同时我国又相继出台各项政策并在大型报告中提及要大力发展装配式建筑，如2016年中国国务院李克强总理在政府报告中表示：积极的推广绿色建筑和建材，全力支持发展钢结构和装配式建筑。国内各地区也针对绿色建材和装配式建筑出台了相应的政策。

围护结构指围合建筑空间四周的墙体、门、窗[2]。主要是建筑结构中围成建筑空间，用以抵御不利环境的构件。建筑物中常见的围护结构主要是墙体、屋顶、楼板、门、窗等结构。根据其在建筑物中的位置，围护结构分为外围护结构和内围护结构。随着目前装配式钢结构住宅的大力发展，围护结构作为装配式钢结构住宅中重要的结构组成部分，同时，结构体系围护体系既要满足轻质的要求，又要有足够的刚度和强度，达到节能的效果，满足密封性能、热工性能、隔声性能、装饰性能的要求，故与装配式钢结构住宅相配套的外围护结构的发展对于装配式钢结构住宅的发展尤为重要。

1 外围护结构的功能

外围护结构在建筑结构中主要的功能包括：保温、隔声、防潮、防水、防火。在保温功能方面，作为建筑结构中的主要的外围护结构，是建筑结构中节能保温的关键部位。有研究表明，通过墙体的能量损失是通过门窗的能量损失的3倍左右，所以具有良好保温功能的墙体对于建筑结构的节能保温方面的发展尤为重要；在隔声功能方面，安全性、适用性、耐久性是建筑结构必须要满足的要求，而隔声功能正是体现了适用性这个功能特点，所以建筑物中的墙体都会具有比较好的隔声功能，这保证了用户有较好的工作和生活环境；结构的防潮、防水功能主要是针对围护墙体的气密性和致密性的要求，某些地区，潮气大湿气重，而且阴雨天气比较多，外围墙体的防潮、防水功能是保证居民良好生活的必然条件；《建筑设计防火规范》[4]中明文规定，甲乙类厂房建筑中墙体部分的耐火极限不能小于2.0 h，而且图书馆建筑结构中的防火墙不能低于3.0 h。可见，墙体在建筑结构中必须要满足规范规定的防火要求，还要满足墙体在火灾时的稳定性能。

2 围护结构的研究现状

2.1 外围护墙体的类型

砌块是应用在早期的钢结构中较多的墙体材料，但是由于砌块自身的特点，如自重比较大而且占用建筑空间大，已经在逐渐被淘汰。而随着装配式建筑以及绿色建材的发展，绿色、低碳、适合工厂化生产、现场施工装配化的墙体正在迅速发展，新型墙体不仅在满足外围护墙体原有功能的基础上，更是向着具有较好的刚度、强度方面发展，以下介绍几种常见的墙体：

1)外挂式的保温复合墙体。该墙体常用材料是玻璃棉、岩棉、硬质聚氨酯泡沫塑料板和聚苯乙烯泡沫板。其中，玻璃棉和岩棉是钢结构建筑结构工程中运用较多的外保温复合墙体材料。硬质聚氨酯泡沫塑料板和聚苯乙烯泡沫板在密封性方面有较好的效果，具有更好的防潮、防水的效果。在建筑结构方面，外挂式的保温复合墙体不仅满足了外围护墙体的保温、隔声、防潮、防水等的功能，墙体厚度大大降低，建筑结构的有效使用面积得到了很大的增加。由于采用的是外挂式的安装方式，对于主体结构，尤其是梁、柱以及节点部位免受日晒、雨淋、风蚀等破坏有比较突出的表现。

2)预制保温夹心板。这种板一般由XPS挤塑板、混凝土构成的内墙、内外墙的连接件和混凝土结构部分外部的墙面构成。XPS挤塑板是一种硬质泡沫板，这种板具有比较好的保温性能，而且在受力性能方面，具有比较好的抗压性能。XPS挤塑板较多采用工厂预制，在施工现场可直接安装。

3)外墙聚合物水泥聚苯保温板。外墙聚合物水泥聚苯保温板由基层、粘结层、防潮层、底层抹灰、增强网片、装饰面层等六部分组成。这种墙体的主要的特点就是做法构造简单易于施工，可实现工厂化生产。

4)硬泡聚氨酯喷涂外墙外保温。硬泡聚氨酯喷涂外墙外保温主要是由胶粉聚苯颗粒和硬保温部分组成，该墙体在现场的施工方法方便、操作简单而且费用相对较低，在国外应用较为广泛。

5)玻化微珠保温混凝土墙体。玻化微珠的容重低，且耐火温度能达到1 200 ℃，所以玻化微珠保温混凝土墙体具有轻质、耐高温等特点，同时，该墙体的性能稳定且吸水率较低，是目前建筑市场较常用的一种新型的无机建筑选材。

2.2 楼板与屋面板的类型

楼板和屋面板是建筑结构中的水平构件，主要作用是承受竖向荷载，并传递水平向的荷载，目前适用于装配式钢结构住宅的楼板和屋面板的类型主要有：压型钢板现浇混凝土组合楼板和屋面板、预制加气混凝土楼板和屋面板、纤维水泥钢结构楼板、ASA泡沫混凝土楼板。

1)压型钢板现浇混凝土组合楼板和屋面板。其主要有组合楼板以及非组合楼板两种，其中压型钢板组合中的压型钢板不仅可以起到模板的作用，在受力过程中，还可以和混凝土楼板共同承受力的作用。

2)预制加气混凝土楼板和屋面板。预制加气混凝土板是在欧美、日本等国家和地区应用较多且发展比较成熟的板，由于预制加气混凝土板不能燃烧且不会发生腐蚀和老化，这样就保证了它的使用寿命与其他建筑材料的寿命相匹配；并且拥有自重较轻，保温性能好、隔热效果好、防潮防水性能优越等特征。

3)纤维水泥钢结构楼板。纤维水泥钢结构楼板是一种密度较大、可承受荷载且较多应用于钢结构的楼板，而且纤维水泥钢结构楼板具有强度高，自重轻，导热系数低，保温性能好，构造简单，可实现产业化的生产模式等的特点。

4)ASA泡沫混凝土楼板。ASA发泡混凝土楼板通常由发泡混凝土以及薄壁型钢经过特殊构造连接而成。防火性能好，耐火极限可达4 h，而且在板材内会有大量的、密闭的微孔，这一特点能有效的阻止声音的传播，而且保温隔热效果好。

3 现有装配式钢结构住宅外围护结构存在问题

1)实现主体结构与围护结构的一体化比较困难，无论是从结构的设计，到工厂的生产，再到施工现场的安装，目前还不能实现主体结构与围护结构的一体化，这严重影响了建筑工业化的进程[5]。

2)目前国家指出墙体材料的发展应向节能、节土、环保方向发展，而且现在无论是建筑废料还是工业废料，都比较多，急需发展科学技术，发展多功能墙体材料，并制定相应的评价标准[6]。

3)考虑到装配式钢结构住宅建筑结构工程的特征，围护结构逐渐从传统承重型向非承重型转变。但是目前与装配式钢结构住宅配套的构件发展还不足以使围护结构转变为非承重型结构，所以对于配套体系的研究有待提高。

4 结语

装配式钢结构住宅是目前我国建筑发展的趋势，外围护结构作为装配式钢结构住宅的重要组成部分，对它的研究和发展，是目前我国装配式钢结构住宅体系研发的重点与难点，大力推广外围护结构体系正符合国家节能减排政策导向，对于国内装配式钢结构住宅的发展具有非常重大的意义，且具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。

[1] GB/T 50905—2014,建筑工程绿色施工规范[S].

[2] 张爱林，胡婷婷，刘学春.装配式钢结构住宅配套外墙分类及对比分析[J].工业建筑，2014，44(8):7-10.

[3] GB/T 50353—2013，建筑工程建筑面积计算规范[S].

[4] GB 50016—2014,建筑设计防火规范[S].

[5] 张永强.探析建筑工程主体结构与围护结构一体化的施工技术[J]．黑龙江科技信息，2014(12):220.

[6] 姜晓波.新型墙体材料的发展现状及展望[J]．天津职业院校联合学报，2013，15(4)：108-110.

Development of assembled steel structure residence external envelope structure system★

Sun Fei1,2

(1.BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,BeijingCollaborativeInnovationCenterofEnergyConservationandEmissionReductionTechnology，Beijing100044,China; 2.BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China)

Combining with the assembled steel structure for residential envelope structure, the paper introduces the functions of the assembled steel structure residential external envelope, indicates the external wall plates and roof plate of the external envelope structure, and sums up the problems in the external envelope structure of the assembled steel structure, so as to provide some direction for the research on the study.

assembled building, steel structure, external envelope structure, floor

1009-6825(2017)05-0033-03

2016-12-08★：“本研究由北京建筑大学城乡建设与管理产学研联合研究生培养基地资助”，研究生培养-产学研联合培养研究生基地(市级)(2015年)项目(31062015001)

孙 菲(1990- )，女，在读硕士

TU391

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