装配式变电站建筑墙板的选型★

刘 勇 郑玉超 魏珍中

(山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250013)

0 引言

装配式建筑是指将建筑结构的部分或全部构件经工厂加工制造后运输至现场，通过可靠连接方式安装而成。钢结构作为装配式建筑的主要结构体系之一，具有轻质、高强、抗震性好、布局灵活、构件截面尺寸小、易装配、施工期短、使用面积高等优点，且有利于工业化生产、标准化制作，与之配套的墙体材料可以采用轻质、节能环保的新型材料，符合国家提倡的可持续发展要求，因此成为了我国建筑装配式的重点发展项目。

另外，国家政策的支持为装配式建筑的发展提供了内驱力。2013年1月1日，国务院办公厅转发了发展改革委和住房城乡建设部的《绿色建筑行动方案》，明确提出将“推广建筑工业化，发展绿色建筑”列为十大重大任务。2016年9月，《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发[2016]71号)发布，要求装配式建筑提速发展。同时，在GB/T 51129—2017装配式建筑评价标准提出非承重围护墙非砌筑比例不小于80%，内隔墙非砌筑比例不小于50%的装配化要求[1]。2018年5月，国家电网公司正式颁布《国家电网公司输变电工程通用设计(2017年版)》，通用设计中广泛采用模块化设计方案，采用装配式建筑物。

对比一般民用与工业建筑用装配式建筑墙板，变电站中有特殊要求：

1)变电站安全性要求高，一旦发生火灾事故造成停电，经济损失巨大。

2)变电站建设工期紧，要求墙板应方便快速安装。

3)从外观效果角度，各供电公司业主对美观性要求越来越高。

4)配电楼无人值守，仅放置电气设备，与民用建筑比，对保温效果要求不高。

5)墙板更换涉及变电站停电或带电作业，需在设计使用年限内减少更换次数，不得不更换时应方便快捷，缩短施工周期。由于变电站墙板的特殊性，合理选择变得尤为重要。

本文总结了装配式建筑常用外墙及内隔墙体系存在的问题，分析了不同墙板性能的优缺点，为装配式变电站建筑内、外墙板选择提供参考依据。

1 外墙板的组成成分

当前国内常用的装配式钢结构外墙体系包括压型钢板复合墙板、铝镁锰板复合墙板、纤维水泥复合条板、三明治外墙挂板、蒸压加气混凝土条板和单层钢筋混凝土外墙挂板。

1.1 金属复合墙板

1.1.1压型钢板复合墙板

压型钢板复合墙板是以压型钢板为面层材料的复合墙板，钢板内侧涂以防水涂料，满足防水和隔汽的要求。内、外侧金属板外表面可以涂覆各类质感的饰面涂料，满足建筑内外墙装饰的需要，并起到保护墙材的作用[2]。

1.1.2铝镁锰板复合墙板

金属复合板是利用各种复合技术将性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料[3]。铝镁锰板复合墙板由铝镁锰板和保温材料构成，铝镁锰板是在熔炼铝时添加镁锰金属形成了铝合金板。相比于压型钢板复合墙板，铝镁锰板复合墙板具有质量轻、耐腐蚀、可塑性强和耐久性高等优点，但是其熔点较低，耐高温性能差。

1.2 水泥基复合墙板

1.2.1纤维水泥复合条板

纤维增强水泥(简称FRC)是以水泥净浆或砂浆为基体，以纤维为增强体所组成的复合材料[4]。其中高密度纤维水泥板(密度1.5 g/cm3～2.0 g/cm3)除具有普通纤维水泥板防火、隔音、环保、安装快捷等优点外，其防潮、防水也有较大提高，使用寿命也大大延长。

1.2.2三明治外墙挂板

三明治板以预制混凝土夹心保温外墙板为主，由内外叶混凝土墙板、夹心保温层和连接件组成的预制混凝土外墙板，保温材料可以是岩棉、聚苯乙烯、聚氨酯、珍珠岩、矿棉、玻璃棉等。构造示意图如图1所示[5]。

1.3 水泥基单层墙板

1.3.1蒸压加气混凝土条板

蒸压加气混凝土板(又称ALC轻质条板)可用于外墙板和内隔墙，是以砂、粉煤灰、石灰、水泥为主要原料，掺加铝粉为发气剂，通过配料、搅拌、浇筑、预养、切割、蒸压养护而成，内配置经防腐处理的不同数量钢筋网片。

1.3.2单层钢筋混凝土外墙挂板

单层钢筋混凝土外墙挂板是未经特殊处理，采用普通混凝土或轻骨料混凝土与钢筋，由工厂制作而成的外墙挂板，因其出色的工业化产品质量，较好地解决了传统建筑外墙漏水、裂缝等顽疾。

2 外墙板性能对比

对于装配式钢结构建筑物外墙，一方面，要具备足够的力学性能以及优良的保温、隔热和防水等性能，根据规范[6-8]对板材的基本性能进行了总结(如表1所示)；另一方面，要同时考虑其施工要求以及工程造价等综合性能(如表2所示)。

表1 基本性能特点

由规范对比可知，不同墙板对面密度、燃烧性能、抗冻性和干燥收缩值规定基本一致。同时规范主要强调了板件的力学性能，而对其保温隔热性能和含水率及吸水率仅有部分规范对其进行要求，主要因为部分板材的保温隔热性能是由夹心保温材料的选择确定；含水率主要由地区干燥程度确定，不同地区对其要求不同。另外，在JC/T 2356—2006对于混凝土外墙挂板中对板材的抗冲击性能及抗压强度要求较高，因此此类板材受力性能较好。

表2 外墙体系综合分析对比

结合变电站特殊要求，高密度纤维水泥板，具有3 h耐火极限和防水效果，有效的保证了变电站的安全性能；耐久性高，可以减少更换次数；施工速度快，可以减少施工周期。综合对比其工程造价和板材性能后，证明高密度纤维水泥板综合性能较好，更加符合变电站对墙板的要求，宜作为装配式变电站的外墙板。

3 内墙板的组成及综合性能比较

装配式钢结构建筑常用内墙体系包括轻钢龙骨石膏板、纤维水泥板复合墙板、ALC轻质条板隔墙。

3.1 内墙板的组成成分

轻钢龙骨石膏板是由轻钢龙骨和石膏板组成，轻钢龙骨以优质的连续镀锌板带为原材料，经过冷弯工艺轧制而成的建筑用金属骨架，用纸面板石膏板、装饰石膏板等轻质板材做饰面的非承重墙体。纤维水泥板复合墙板和(蒸压加气混凝土条板)ALC轻质条板的组成同上文外墙板板材。

3.2 内墙板的综合性能比较

表3 内墙体系综合分析对比

对比内墙板材综合性能(如表3所示)，轻钢龙骨石膏板的工程造价低于纤维水泥板复合墙板造价，同时轻钢龙骨石膏板无现场作业和墙面抹灰处理，可以大幅度缩短施工周期，另外受力性能及保温隔热性能良好。因此内隔墙宜选用轻钢龙骨石膏板。

4 目前内外墙板存在的问题

4.1 外墙板问题

1)外墙板与装配式建筑各系统匹配度问题。

工程实践中，由于主体结构的梁柱尺寸偏差较大，与表面质量好的墙板不相匹配，部分仍需抹灰找平，没有体现免抹灰的优势。设计时没有充分考虑墙板的模数，导致现场墙板切割作业增加。墙板的部分外露连接件在装修时未提前考虑设计，水电开槽仍主要在现场进行[9]。

2)外墙板装配连接节点问题。

外墙板的热工性能指标与节点构造之间缺乏研究，拥有优良的保温传热性能的同时，又能达到所需要的基本力学性能指标变得尤为重要[10]。同时，外墙板之间存在大量的平缝和竖缝，这些节点缝是外围围护结构防水的关键部位，如何合理的选择材料防水与构造防水措施是保持连接处密闭性的关键[11]。

3)外墙板开裂问题。

外墙板除了要抵抗重力、风荷载和材料内力外，温度应力尤为重要，由于外墙受光面每天的温差能达到50 ℃，温度应力会造成外墙开裂，从而发生漏水，由于板材内部进水后很难排出，在北方还会有冻融产生的冻胀问题。

4.2 内墙板问题

钢结构是柔性结构，而板材刚度较大，导致结构变形不协调，从而带来各种条板及砌块的裂缝问题。

5 结语

本文对内外墙板进行综合对比分析，得到如下结论：在装配式变电站墙板体系中，外墙体系宜选用高密度纤维水泥板；内隔墙体系宜选用轻钢龙骨石膏板。墙板的选用符合绿色环保节能节材，建筑综合成本大为降低，社会经济效益明显，满足国家可持续发展要求，更好的推动了装配式建筑的发展。