張正庭，王亞斯，鄭建敏，吳宏磊

(1.上海市建筑科學(xué)研究院有限公司，上海 201108； 2.龍?jiān)髦萍加邢挢?zé)任公司，上海 200336； 3.同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

0 引言

建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是決定建筑保溫隔熱、氣密性、水密性、耐久性等綜合性能要求的關(guān)鍵部位，也是解決建筑滲水、漏氣、熱橋等質(zhì)量通病尚需進(jìn)一步研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求基本可滿足相關(guān)性能指標(biāo)要求，但連接構(gòu)造和施工工藝未優(yōu)化，設(shè)計(jì)理念無(wú)法在實(shí)際工程中真正得到落實(shí)，實(shí)際效果并不理想。陽(yáng)臺(tái)熱橋部位作為薄弱環(huán)節(jié)之一，問(wèn)題尤為凸顯，需重點(diǎn)優(yōu)化處理。

基于現(xiàn)有陽(yáng)臺(tái)部位斷橋應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品工藝，提出一種適宜裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系應(yīng)用的陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造，并結(jié)合理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)綜合評(píng)估，對(duì)比分析常規(guī)陽(yáng)臺(tái)做法和考慮陽(yáng)臺(tái)斷橋做法的熱橋分布及熱損失情況，驗(yàn)證陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造應(yīng)用具備科學(xué)性和可操作性。

1 陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)關(guān)鍵

陽(yáng)臺(tái)部位熱橋主要分布在陽(yáng)臺(tái)板與室內(nèi)樓板連接位置。在傳統(tǒng)建筑施工中多采用保溫材料包覆的處理方式，并未能從根本上解決陽(yáng)臺(tái)處熱橋問(wèn)題。此處熱橋處理關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷橋，通過(guò)主體結(jié)構(gòu)突破設(shè)計(jì)和施工工藝優(yōu)化，確保建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)保溫層的連續(xù)性，實(shí)質(zhì)性解決和避免熱橋引起的結(jié)露、霉變等問(wèn)題，營(yíng)造更舒適、健康的居住環(huán)境。

結(jié)構(gòu)斷橋的設(shè)計(jì)理念源于被動(dòng)房設(shè)計(jì)。目前陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造有2種形式，但均存在應(yīng)用瓶頸：①預(yù)制隔熱模塊應(yīng)用 預(yù)制隔熱模塊作為1個(gè)連接元件，連接室內(nèi)樓板和陽(yáng)臺(tái)板，實(shí)現(xiàn)陽(yáng)臺(tái)板與主體結(jié)構(gòu)完全脫離，從根本上阻斷熱橋?？紤]預(yù)制隔熱模塊加工生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)等綜合問(wèn)題，此種處理方式在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。②混凝土結(jié)構(gòu)建筑陽(yáng)臺(tái)斷橋技術(shù)應(yīng)用 通過(guò)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算，實(shí)現(xiàn)陽(yáng)臺(tái)板與主體結(jié)構(gòu)局部脫離，滿足結(jié)構(gòu)安全和功能要求的同時(shí)，有效改善陽(yáng)臺(tái)部位熱橋問(wèn)題。但此種處理方式在國(guó)內(nèi)多應(yīng)用于工法展示和設(shè)備平臺(tái)部位熱橋處理。

因此，針對(duì)陽(yáng)臺(tái)斷橋應(yīng)用技術(shù)需解決和改進(jìn)的問(wèn)題，提出一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造，最大限度地利用鋼結(jié)構(gòu)建筑體系特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷橋，并適宜在國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)住宅體系中應(yīng)用和推廣。

1.2 斷橋構(gòu)造形式確定

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造由鋼梁、室內(nèi)樓板、陽(yáng)臺(tái)板、ALC自保溫外墻板、墻板固定連接件等組成，如圖1所示。

圖1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造

結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)主體受力結(jié)構(gòu)形式，以兩端外挑鋼梁為支撐，室內(nèi)樓板和陽(yáng)臺(tái)板均采用鋼筋桁架樓承板。摒棄保溫材料決定保溫性能的傳統(tǒng)觀念，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)縫處理方式，實(shí)現(xiàn)陽(yáng)臺(tái)板與主體結(jié)構(gòu)局部斷開(kāi)，室內(nèi)外熱量傳遞由面面?zhèn)鲗?dǎo)方式優(yōu)化為點(diǎn)面?zhèn)鲗?dǎo)方式，不對(duì)墻體自身造成破壞，確保墻體保溫系統(tǒng)完整性和連續(xù)性，有效解決熱橋問(wèn)題。結(jié)合保溫隔熱和防水等功能需求，結(jié)構(gòu)設(shè)縫寬度設(shè)計(jì)為140mm(125mm保溫材料厚度+15mm厚防水處理)，確保ALC墻板上下貫通式連接。

1.3 斷橋構(gòu)造施工處理

綜合考慮建筑體系特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工情況，鋼梁、室內(nèi)樓板、外墻板、陽(yáng)臺(tái)板先后施工，落實(shí)前期設(shè)計(jì)理念和使用需求，解決熱橋問(wèn)題的同時(shí)實(shí)現(xiàn)施工便捷性和可操作性。陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)施工如圖2所示。

圖2 陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)施工

2 陽(yáng)臺(tái)斷橋技術(shù)優(yōu)化綜合測(cè)評(píng)分析

2.1 陽(yáng)臺(tái)斷橋效果測(cè)評(píng)方案

考慮現(xiàn)行規(guī)范要求尚未對(duì)陽(yáng)臺(tái)斷橋效果提出量化指標(biāo)要求，現(xiàn)采用理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并行方式，對(duì)陽(yáng)臺(tái)斷橋優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估，分析和判定陽(yáng)臺(tái)斷橋技術(shù)優(yōu)化后阻斷熱橋的效果。測(cè)評(píng)方案如表1所示。

表1 陽(yáng)臺(tái)斷橋效果測(cè)評(píng)方案

2.1.1理論計(jì)算

針對(duì)常規(guī)陽(yáng)臺(tái)板做法(陽(yáng)臺(tái)板與室內(nèi)樓板未斷開(kāi))和考慮斷橋構(gòu)造做法2種形式，采用熱橋線傳熱系數(shù)計(jì)算軟件PTemp模擬計(jì)算，對(duì)比分析冬季工況條件下二者熱橋分布及熱損失情況，驗(yàn)證陽(yáng)臺(tái)斷橋技術(shù)優(yōu)化后是否可實(shí)現(xiàn)比較良好的熱橋阻隔目標(biāo)。

室內(nèi)樓板、陽(yáng)臺(tái)板均采用鋼筋桁架樓承板形式，現(xiàn)場(chǎng)澆筑120mm厚混凝土；外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為蒸壓加氣混凝土(ALC)復(fù)合墻體，包括125mm厚ALC外墻板、空氣夾層、75mm厚ALC內(nèi)墻板。在不影響模擬結(jié)果的前提下，為符合PTemp軟件的計(jì)算要求，陽(yáng)臺(tái)板簡(jiǎn)化為120mm厚鋼筋混凝土板，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為200mm厚ALC墻板，陽(yáng)臺(tái)板與樓板之間設(shè)置10mm寬麻絲嵌縫。計(jì)算模型如圖3所示。

圖3 2種陽(yáng)臺(tái)板做法計(jì)算模型

采用冬季工況條件進(jìn)行理論計(jì)算和分析，冬季室外計(jì)算溫度設(shè)定為-2.0℃，室內(nèi)計(jì)算溫度設(shè)定為18℃。

2.1.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方案

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)間安排在9月晴好天氣，采用紅外熱像法檢測(cè)陽(yáng)臺(tái)熱橋部位內(nèi)、外表面溫度分布情況。檢測(cè)時(shí)段室外空氣溫度33～35℃，室內(nèi)24h開(kāi)啟空調(diào)，室內(nèi)空氣溫度24℃，確保室內(nèi)、外10℃溫差工況，便于檢測(cè)和顯像?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況如圖4所示。

圖4 陽(yáng)臺(tái)紅外熱像現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

2.2 綜合測(cè)評(píng)結(jié)果分析

理論計(jì)算結(jié)果如圖5，6所示，分別為2種做法的溫度分布情況和熱橋線傳熱系數(shù)情況。結(jié)果顯示，常規(guī)陽(yáng)臺(tái)板做法，由外至內(nèi)溫度分布變化明顯，熱橋部位溫度在8.0～11.3℃，熱橋線傳熱系數(shù)(含外墻主體)為0.56W/(m·K)；考慮斷橋構(gòu)造，熱橋部位溫度在8.0～14.7℃，熱橋線傳熱系數(shù)(含外墻主體)為0.43W/(m·K)。

圖5 溫度分布情況

圖6 熱橋線傳熱系數(shù)情況

由此可知，相較于常規(guī)陽(yáng)臺(tái)板做法，考慮斷橋構(gòu)造做法的熱橋部位溫度更接近室內(nèi)溫度，無(wú)明顯熱流；線傳熱系數(shù)可降低23%。

由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果可知，陽(yáng)臺(tái)板西側(cè)位置溫度集中分布在33.5～35.3℃，中側(cè)位置溫度集中分布在35.0～35.7℃，東側(cè)位置溫度集中分布在34.1～35.8℃。由此可知，陽(yáng)臺(tái)板與主體結(jié)構(gòu)連接處和周邊溫度差均<1.0℃，大部分區(qū)域均<0.5℃，檢測(cè)范圍內(nèi)未見(jiàn)明顯熱工缺陷。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)綜合評(píng)估，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造具備如下優(yōu)勢(shì)。

1)熱橋部位溫度更接近室內(nèi)溫度，無(wú)明顯熱流。

2)相較于常規(guī)陽(yáng)臺(tái)板做法，在冬季工況條件下，熱橋線傳熱系數(shù)可降低23%。

3)通過(guò)紅外熱像現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，陽(yáng)臺(tái)板與主體結(jié)構(gòu)連接處和周邊溫度差均<1.0℃，無(wú)明顯熱工缺陷。

由此可見(jiàn)，結(jié)合裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系特點(diǎn)，陽(yáng)臺(tái)斷橋構(gòu)造應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)陽(yáng)臺(tái)部位良好的阻隔熱橋目標(biāo)，驗(yàn)證了技術(shù)優(yōu)化具備科學(xué)性和可操作性。