保温围护外墙体系关键技术研究

修亚光，张 伟，王育新，储 杨，杨 陈（中国建筑第八工程局有限公司总承包公司， 江苏 南通 226000）

1 工程概况

本工程包含五大单体，分别为少年宫、戏剧厅、歌剧院、音乐厅及多功能厅。其效果图见图 1。建筑主体采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，屋面架构层为钢结构。项目根据使用功能划分为 5 个功能厅，即：歌剧厅（地下 3 层，地上 7 层，建筑高度 57.015 m）、戏剧厅（地下 2 层，地上 6层，建筑高度 41.215 m）、少年宫（地上 4 层，建筑高度30.515 m）、多功能厅（地上 4 层，建筑高度 30.915 m）、音乐厅（地下 2 层，地上 4 层，建筑高度 31.215 m）。建筑屋面系统为直立锁边铝镁锰金属屋面，外墙太阳辐射吸收系数 0.50。

图 1 大剧院效果图

建筑设计阶段综合考虑工程实体质量的控制、项目在使用阶段的运营、维护成本、建筑行业绿色施工的行业背景以及国家可持续发展的国策，外围护墙体节能体系选用了烧结保温砖+保温岩棉体系，外墙体系通过节能验算，满足建筑节能设计要求。

2 保温围护外墙热工性能

2.1 保温外围护体系组成

东、西、北 3 个立面围护结构采用烧结保温砖+岩棉板外保温体系，南侧采用中空玻璃幕墙外围护体系。围护体系平面图如图 2 所示。

图 2 围护体系平面图

2.2 墙体热工性能

在设计阶段，外墙砌体材料经过热工性能的对比，最终选择了导热系数为 0.267 W/(m·K) 的保温砖＋外贴导热系数为 0.040 W/(m·K) 的保温岩棉的复合外围护保温体系。保温材料的热工性能见表 1。

根据外墙构造层材料的不同，选择了相对应的修正系数。保温岩棉为 1.3，其他材料为 1.0，外墙传热系数K=1/Ro= 0.53 W/(m2·K) ，太阳辐射吸收系数ρ=0.50，经计算外墙整体的各项热工性能指标均能满足 GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》要求，具体见表 2。

表 1 保温材料的热工性能

表 2 节能外墙体系的热工性能参数

2.3 冷桥部位热工性能

退台、女儿墙接触室外空气部位存在冷桥。由于室内外温差因素导致冷桥部位产生结露现象，将会严重影响室内热工性能，亦会增加室内湿度从而影响室内环境[1]，且会造成使用过程中舒适度的下降。本工程在围护结构施工阶段对冷桥部位进行如下处理。

墙顶边梁部位构造类型：钢筋混凝土（300.0 mm）＋岩棉板（110.0 mm）[2]，见图 3。计算后，热工性能见表 3。

图 3 边梁冷桥部位构造

3 保温砖体系外墙质量保证措施

3.1 砌筑墙体深化设计

本项目外墙为弧形墙，门窗洞口尺寸多变，需应用 BIM技术进行圈梁构造柱的排砖以及窗洞口的设置工作，避免施工过程中排砖不规范、不美观的情况。同时应用 BIM 技术对外架拉节点设置位置进行检查，避免外脚手架连墙件于墙体出现碰撞问题[3]。

本项目保温砖模数为 240 mm × 115 mm × 85 mm，排砖后发现存在部分 1/2 砖、3/4 砖的情况。如用水泥砖等规格砌体砖会存在冷桥部位，而如现场直接利用整砖切割则会造成大量材料浪费，最后采用工厂重新开模定尺加工 1/2砖、3/4 砖的配套尺寸砖。此举不仅加快施工进度，减少材料浪费，同时也避免冷桥情况。

外架搭设时应考虑拉节点设置位置，连墙件拉节点从门窗洞口穿过，拉结于主体结构柱上，避免了在墙体砌筑过程中留设脚手洞。保温砖砌筑、岩棉外保温施工一次成型，同时也避免了砌筑过程中由于连墙件位置影响墙体砌筑而二次搭拆连墙件的情况，确保施工过程中外架稳定安全，施工图见图 4、图 5。

表 3 边梁的热工性能

图 4 排砖图

图 5 脚手架连墙件深化图

3.2 防水防潮构造措施

为避免雨水以及潮气进入岩棉板，导致导热系数增大，降低保温效果，影响外围护热工性能[4]，材料的防水、防潮处理成为工程节能要求实现过程中需要重点解决的问题。本项目针对易吸水的岩棉板材料进行更换，采用复合岩棉板代替普通保温岩棉板，即：岩棉两侧为水泥压力板，中间夹心部分为保温岩棉。相对普通岩棉板材料而言，防水防潮效果更好。此外复合岩棉板面层再涂刷防水砂浆、防水涂料，增加外墙体系的憎水性。其次，外墙上部设置外挑檐口避免雨水直接淋湿外墙板。最后，退台部位做法为屋面做法，退台范围设置防水、保温、找坡等构造层，并设置虹吸雨水口等反水防潮构造，施工示意图见图 6。

图 6 退台虹吸雨水防水构造

4 施工工序及要点

施工工序为：基层清理→弹线立皮数杆→拉结筋施工、圈梁及构造柱主筋植筋→找平层施工及导墙施工→墙体砌筑→圈梁、过梁及构造柱施工→墙体斜砌顶缝→完工清场。

本项目实施要点主要有以下几点。

（1）砌体墙顶面与钢筋混凝土梁（板）底面间预留二次砌筑的空隙，间隙的填充材料选择是关键要点，间隙填充应采用配套的砌筑保温砂浆。

（2）砌筑时应预先应用 BIM 排砌块，并优先使用整体砌块，半砖或特殊模数的砖则根据 BIM 软件进行工程量提取。定模定尺开模加工，大幅降低了砌体的损耗率，符合绿色施工节能、节材的要求。运输及砌筑过程中保护好砌块的棱角，砌筑材料不应有断砖、碎砖。

（3）砌体的水平灰缝厚度和竖向灰缝宽度均为 8～12 mm。灰缝应横平竖直、砂浆饱满，正、反手墙面均进行勾缝，边砌边勾缝，墙面及时清理。灰缝饱满度是外墙防渗漏的关键工序。

（4）砌筑时，首先，用橡皮锤与水平尺校正水平、垂直位置，并做到上下皮砌块错缝搭接，砌块错缝搭接的长度大于等于砌块长度的 1/3。其次，应用靠尺、线垂等工具经常检查墙体的垂直平整度，并应用小木锤或撬杠在砂浆初凝前进行修正，避免因砂浆初凝造成灰缝开裂。

5 实施成效

5.1 质量成效

本项目在外围护保温墙体结构体系实施过程中的质量管控措施，在施工质量控制方面取得了一定的成效。

（1）外保温采用复合保温岩棉板的体系，使表面感观平整度更好，耐久性较好，有效避免保温空鼓脱落的现象发生。且外饰面建筑做法为防水涂料后涂刷金属光泽面漆，增加外墙的憎水性。

（2）通过 BIM 技术应用以及施工过程中控制要点的把控，使得砌筑质量规整、美观。

5.2 经济效益

本项目的砌筑外墙节能体系工艺简单、施工便捷，大幅加快了施工进度，工期得以有效缩短。通过应用 BIM 技术排砖，工厂化加工配套模数砌块砖，减少了材料的浪费。同时，鉴于该种节能外墙体系热工性能好、保温效果好以及节能环保的突出特点，在建筑的运营使用过程中亦大幅减少了运营成本。

6 结 语

结合某大剧院项目特点，在设计阶段确定了烧结保温外墙的节能体系、保温材料。通过热工性能分析及各项检测指标，表明外墙的各项热工性能指标均能满足建筑节能要求。通过 BIM 新技术应用对砌体的排砖方式进行深化设计，并对外贴保温材料进行优化，采取防水防潮措施，不仅提高了外围护体系的节能效果，而且也避免了一些传统做法造成的质量问题。与此同时，节约使用过程中的运营成本亦符合可持续发展的绿色施工要求。