LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统的应用研究

唐 勇 高佩娜 贺昱华 朱鹏飞 常传清 曹景洲

(国网甘肃省电力公司庆阳供电公司，甘肃 庆阳 745000)

装配式建筑具有建设周期短、节约劳动力、环境影响小等特点，符合国家推广的住宅产业化发展战略。随着近年来国内装配式建筑的现代工业技术迅猛发展，建筑装配式不仅应用在住宅建筑中，同时也大量应用在电力工程中，在电网建设领域，国家电网也提出了“两型三新一化”建设技术要求[1]。为提高建筑工业化水平，围护结构中的外墙装配化程度是一项重要指标。目前，加气混凝土复合墙板技术工艺比较成熟，具有轻质、高强、节能、防火等优点，在我国已经有较多的应用，装配式墙板之间需要选择合理的节点安装方式以保证墙板优良的保温性能和基本力学性能[2]。

在严寒地区，由于温度低、风沙大，传统的压型钢板复合板耐久性、使用性较差，从而影响装配式变电站厂房的正常使用。LSP板具有优异的保温、防火、耐久性能，可以很好地满足使用要求，并且与之配套的LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统是一种装配化程度较高的安装方式，可以很好地保证LSP板的保温性能。基于LSP板装配式墙体优异的使用性能和装配性能，针对高海拔地区变电站建筑的使用特点，提出了一种新的预制装配式墙板门窗洞口加强龙骨构造措施，既可以保证LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统的使用性能和装配性能，还可以提高高海拔地区LSP板墙体系统变电站厂房结构的安全可靠性。

1 LSP自锁水平拼装板

1.1 LSP板的材料组成

LSP(Level Self-locking Panel)水平自锁墙板是一种新型轻质复合墙板。该板材以轻集料微孔混凝土无机材料为基材，直接浇筑成型或以岩棉保温板、阻燃型聚苯板等为填充芯材，基材四面包裹芯材阻断基材与空气接触，通过整体无间隙复合而成的轻质墙体材料制品，并采用耐碱玻璃纤维网格布进行增强，四边均设有拼装榫头或榫槽。其基材以低收缩性的复合快硬硫铝酸盐水泥为主要凝胶材料，以陶粒、膨胀珍珠岩等轻集料为骨料，以短切纤维为增强材料，以多种外加剂为功能调节材料，在水泥中引入微小泡沫而制成的轻集料微孔混凝土。该墙板材料各项物理性能优良，是制造填充墙体的理想新型材料[3]。LSP板的构造如图1所示。

1.2 LSP板的物理性能

LSP板为复合保温板，无热桥，它具有良好的保温性能。对于标准规格的LSP板，其当量导热系数不大于0.06 W/(m·K)。对于LSP板的砌体传热系数，95 mm厚≤0.63，120 mm厚≤0.50，200 mm厚≤0.30，250 mm厚≤0.24[4]。

LSP板具有良好的防火性能，对于聚苯保温板芯材其燃烧性能等级为B1极，产品耐火极限不小于3 h。对于岩棉保温板芯材其燃烧性能等级为A级，产品耐火极限不小于3 h[4]。

LSP板具有较高承载力、刚度和稳定性，按GB/T 23451要求进行试验，其抗弯荷载大于1 000 N，经过5次30 kg沙袋冲击后板面无裂痕，且具有良好的抗冻能力，在长期自重荷载、风荷载和气候变化的情况下，板面未出现裂纹、变形、脱落等破坏现象。

1.3 LSP板的主要规格

为方便外墙设计和现场装备，LSP板由工厂统一加工成一定模数的标准板，墙板和保温层的厚度根据墙板长度和宽度的不同有一定的差异。其中标准板的具体规格如表1所示，非标准板可按设计要求制作。

2 LSP板装配式墙体系统

2.1 结构组成及连接构造

LSP水平自锁墙板系统又称LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统，它是以LSP板为墙体材料，通过与其配套的连接件，在成墙时形成刚柔相济的组合结构墙体系统，将LSP板与建筑主体牢固连接在一起而形成多功能一体化墙体系统。墙体装配示意图如图2所示(以200厚标准板为例)。

表1 LSP标准板的尺寸规格 mm

LSP板墙体系统的主要结构构件包括：通长轻钢龙骨、龙骨连接件、龙骨连墙件、承重钢托件以及LSP板。其中轻钢龙骨是由镀锌钢带冷压而成，其截面形式与LSP墙板榫口形式相同。墙体系统主要结构构件如表2所示。

表2 LSP板墙体系统主要结构构件

编号截面图使用位置1轻钢龙骨(厚度0.4 mm)2承重钢托件(厚度3 mm)3水平与竖向龙骨连接件(厚度1 mm)4龙骨连墙件(厚度1 mm)

LSP墙板采用自锁拼装，四周凹凸榫咬合连接，榫槽内填抹专用粘结砂浆，砂浆厚度和饱满度应满足要求。

按照规范要求[1]每隔一定的距离设置水平通长轻钢龙骨来增强墙体与主体结构的连接。墙内轻钢龙骨设置在LSP板块的拼装榫槽内，用龙骨连墙件通过螺栓或螺钉与主体钢柱进行可靠连接。在门窗洞口处需要加设竖向轻钢龙骨，竖向轻钢龙骨采用龙骨连接件通过螺钉或者铆钉与水平龙骨可靠连接。

对于拼装的墙板位于主体结构外立面时，从下到上不超过3 m(或每层)设置一道钢托件来承受上部外墙荷载。

LSP板拼装高度大于4.0 m，长度大于两倍墙高时，设置轻钢龙骨水平系梁和轻钢龙骨构造柱，即通过自攻螺钉将两条轻钢龙骨对扣连接[5]，如图3所示。

2.2 门窗洞口加强龙骨构造措施

对于变电站厂房建筑，门窗洞口较多且洞口尺寸一般较大，轻钢龙骨不足以承受洞口上部荷载，将会导致门窗在使用后期出现较大变形。同时在高海拔、风沙较大的地区，外墙会承受较大的风荷载，洞口轻钢龙骨之间的连接可靠性降低。

针对以上问题，提出了一种适用于高海拔、较大风沙地区变电站厂房建筑的新型加强龙骨构造措施，即在大尺寸洞口处采用方钢管代替洞口四周的轻钢龙骨，此构造措施相当于混凝土结构中的门窗过梁。同时加强龙骨围绕厂房一圈，形成了类似圈梁的构造，提高了厂房的抗震性能，如图4所示。

水平加强龙骨通过节点板与结构钢柱连接，节点板与节点板之间采用螺栓连接，如图5所示。竖向加强龙骨采用相同型号不同规格的方钢管与水平加强龙骨焊接，竖向加强龙骨下部与预埋钢板焊接。

当拼装的LSP板达到加强龙骨高度时，在加强龙骨的内外表面都应用LSP板紧贴，以防止热桥效应的出现影响保温效果，如图6所示。

对于主体结构为钢结构的建筑，由于钢梁轴线与外墙轴线距离较大或由于钢梁的截面形式(如工字梁)不能设置承重钢托件时，加强龙骨构造可以代替钢托件。

综上所述，加强龙骨构造措施不仅可以保证LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统的使用性和装配性能，还可以提高高海拔、风沙较大地区LSP板墙体系统变电站厂房结构的安全可靠性。

3 结语

带有加强龙骨构造措施的LSP板装配式墙体系统是在LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统基础上的创新，在满足严寒地区装配式变电站厂房的保温、防火、防风沙、装配简单快捷要求的同时，还可以提高变电站厂房墙体系统的使用性和安全性。

我国地域辽阔，拥有许多不同的气候特点，可针对不同地区的气候特点，选择适合本地区的复合墙板，设计新的安全、节能装配式墙体系统和节点型式，进一步推动我国电网领域的建筑工业化水平。