謝偉昌

（廣東省建科建筑設計院有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土（autoclaved lightweight concrete, ALC）墻板，主要生產(chǎn)原材料為鈣質(zhì)和硅質(zhì)，半個世紀以前已經(jīng)在國外開始普及和使用，應用技術(shù)相對成熟，其主要優(yōu)點有耐火耐寒、質(zhì)量輕盈、安裝簡易、節(jié)能環(huán)保、可釘可鑿及價格低廉等，因此在建筑生產(chǎn)活動中常作為圍護墻及內(nèi)隔墻的筑建材料，是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑材料。

我國南方地區(qū)以熱帶亞熱帶季風氣候為主，全年氣溫較高，太陽直射時間長，使得建筑在使用過程中的能耗較高，在目前節(jié)能及綠色建筑理念的倡導下，建筑設計中常用的降耗手段為設置遮陽措施。根據(jù)相關(guān)研究[1]，建筑遮陽是指通過設置遮陽構(gòu)件防止太陽光直射建筑外墻或室內(nèi)，防止炫光并有效減少室內(nèi)得熱，現(xiàn)代主要的遮陽形式有水平遮陽、垂直遮陽、綜合式遮陽及擋板式遮陽，目前我國遮陽構(gòu)件主要采用鋼筋混凝土、砌體砌塊或鋁合金百葉進行制作，有材料成本大、人工費用高及施工時間長等缺點。本文通過結(jié)合實際案例，提出ALC 墻板作為垂直式遮陽措施，并分析其可行性和優(yōu)良性，為裝配式建筑實際設計及施工提供進一步的借鑒。

1 應用項目

本次應用項目為廣東某教育建筑項目，建筑功能為教學樓，地上5 層，首層層高4.5m，2～5 層層高4.0m，總建筑面積約為18680m2，建筑高度為22.89m，主體結(jié)構(gòu)采用為框架結(jié)構(gòu)，按裝配式建筑進行設計及施工。

教學樓采用回字形布局，主要房間為大開間課室，為確保使用過程中不產(chǎn)生炫光和保證室內(nèi)溫度，外立面設計中采用了大面積的垂直遮陽造型措施。裝配式ALC 遮陽板平面布置如圖1 所示。在傳統(tǒng)施工工藝中，這種通高的垂直遮陽板一般采用鋼筋混凝土進行施工，但因其布置較為密集并設有一定的角度，模板搭接和澆筑難度大、產(chǎn)生的人工費用高、損耗時間長及容易產(chǎn)生較多的建筑垃圾，不符合綠色建筑的設計理念。而ALC 墻板作為一種裝配式建筑構(gòu)件，可根據(jù)設計者要求的尺寸規(guī)格預先在車間生產(chǎn)加工后運送到場地進行安裝，安裝工藝為干作業(yè)，材料表面光滑，飾面層免抹灰，施工速度快且產(chǎn)生的建筑垃圾較少，對環(huán)境保護有一定的積極作用。ALC 遮陽板安裝實景如圖2 所示。因此，本項目決定采用ALC 墻板作為遮陽板的施工材料，經(jīng)過施工過程中的不斷優(yōu)化，此設計方案成功落地，為ALC 墻板作為遮陽構(gòu)件的創(chuàng)新應用提供了一次實際案例。廣東某教育建筑項目建成實景如圖3、圖4 所示。

圖1 裝配式ALC 遮陽板平面布置（單位：mm）

圖2 ALC 遮陽板安裝實景

圖3 廣東某教育建筑項目建成實景（一）

圖4 廣東某教育建筑項目建成實景（二）

2 性能

本應用項目的垂直遮陽構(gòu)件為設置在建筑外立面的裝飾構(gòu)件，擁有一定的數(shù)量、體積及質(zhì)量，為確保ALC 墻板能滿足建筑使用安全要求，應用項目主要采用200mm 厚ALC 墻體作為遮陽措施，并對其主要安全性能進行檢測，主要包括風荷載受力分析、抗震設計、保溫性能及耐火性能。

2.1 風荷載受力分析

因南方地區(qū)臺風天氣較多，作用于ALC 遮陽板主要水平作用力為風荷載，設計中需充分考慮在此作用力下ALC 遮陽板不會發(fā)生彎曲變形導致破壞。應用項目選取規(guī)格為4.23m×0.6m×0.2m[高（L）×寬（B）×厚（H）]的ALC 墻板作為實驗對象，于板厚方向受風荷載，ALC遮陽板風荷載受力分析如圖5 所示。板材的強度等級為A5.0 級，鋼筋級別為HPB235，縱向受拉鋼筋的強度設計值fy為210N/mm2，邊界條件為上邊及下邊進行簡支固定，左邊及右邊為自由端，風荷載標準值按30m 標高取值，根據(jù)國家標準規(guī)范要求進行計算后[2]，板材的抗彎承載力、剪承載力及撓度均滿足規(guī)范要求。

圖5 ALC 遮陽板風荷載受力分析（單位：mm）

2.2 抗震設計

地震是危及建筑使用安全的重要因素，現(xiàn)我國建筑設計中需嚴格執(zhí)行抗震設防的規(guī)定，滿足3 個水準設防目標，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，因此，不僅主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件需滿足規(guī)范要求，其余功能性或裝飾性構(gòu)件也應滿足抗震設計要求。遮陽板設置于建筑外立面，若地震作用下產(chǎn)生破壞導致墜落，必然會對人民生命財產(chǎn)產(chǎn)生嚴重威脅。相比現(xiàn)澆鋼筋混凝土容易受現(xiàn)場、天氣、人工技術(shù)及材料配比等眾多不利因素的影響，預制式ALC 墻板能于環(huán)境更優(yōu)越的車間中進行生產(chǎn)，其制作過程及養(yǎng)護條件能得到嚴格控制，使其表現(xiàn)出良好的均質(zhì)性和致密性，有利于抵抗地震時的各種形式的力的作用。由于其內(nèi)部泡沫結(jié)構(gòu)的存在，還具有很好的輕質(zhì)化特性，從而做到質(zhì)量輕而強度高，在地震力作用下，可以承受更大的荷載。同時，ALC 墻板本身的彈性模量適中，易于在地震時產(chǎn)生一定的變形和滯回力，從而緩和震動對建筑物的影響。

另外，為進一步提升ALC 遮陽板在抗震作用，應用項目中的ALC 遮陽墻板與主體結(jié)構(gòu)之間采用柔性連接，連接構(gòu)造考慮了在確保節(jié)點強度的可靠性、安全性的基礎(chǔ)上，同時保證ALC 墻板連接節(jié)點在平面內(nèi)的延性。墻板側(cè)邊及頂部與鋼筋混凝土墻、柱、梁、板等主體結(jié)構(gòu)連接處應預留15～20mm 縫隙，縫寬滿足結(jié)構(gòu)設計的要求[3]，能適應較大的層間角變位，對抗震設計起到積極的作用。

2.3 保溫性能及耐火性能

垂直遮陽板作為建筑遮陽隔熱的主要構(gòu)件，自身的熱工學性能也尤為重要。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土因其內(nèi)部含有大量的粗骨料和鋼筋，自身容易形成熱橋使熱量快速傳遞至建筑內(nèi)部，不利于隔熱和保溫。反觀ALC 遮陽板，其內(nèi)部有眾多微小氣孔，在材料中可形成靜空氣層，使其具有很好的保溫隔熱性能，以200mm 厚ALC 板材為例，其傳熱阻R0為1.02（m2·K）/W，傳熱系數(shù)K 為0.98W/（m2·K），比同厚度的現(xiàn)澆鋼筋混凝土更為優(yōu)秀，滿足節(jié)能設計要求。

ALC 遮陽板是硅酸鹽材料，是優(yōu)秀的不燃建筑材料。即使遮陽板周圍發(fā)生火災事故，由于其熱導率低及熱阻率高的特性，令其不易受到高溫的影響，從而能夠保持穩(wěn)定的性能。100mm 厚的墻板耐火極限為3.75h，150mm 厚的墻板耐火極限為5.75h，100mm 厚的墻板耐火極限為8.00h，均能滿足民用建筑的一級耐火等級設計要求。

3 其他設計要點

3.1 連接節(jié)點設計

ALC 墻板為裝配式預加工墻板，在實際項目中應盡量以600mm 或其倍數(shù)進行模塊化設計，盡可能減少非標準的尺寸產(chǎn)生，這樣能減少現(xiàn)場切割的數(shù)量，大大提升工作效率及減少造價。在節(jié)點設計中，ALC 遮陽板在首層及二層采用管板工法連接（圖6、圖7），三層及以上采用角鋼螺栓工法（圖8），ALC 板底與主體結(jié)構(gòu)之間的座漿以及板材與板材之間灌縫采用水泥砂漿灌注，然后采用ALC 板專用填縫材料將八字口補平，確保遮陽板的外表面完整且美觀。 ALC 遮陽板轉(zhuǎn)角接縫工法如圖9 所示。根據(jù)應用項目的實踐證明，上述節(jié)點設計有利于提高遮陽板的安裝效率并確保安全性，比傳統(tǒng)工藝有較為突出的優(yōu)勢。

圖6 首層ALC 遮陽板管板工法（單位：mm）

圖7 二層ALC 遮陽板管板工法（單位：mm）

圖8 ALC 遮陽板角鋼螺栓工法（單位：mm）

圖9 ALC 遮陽板轉(zhuǎn)角接縫工法

3.2 施工安裝要點

ALC 遮陽板作為建筑外立面的主要構(gòu)件，其表面裝飾層面磚裝飾可與板材一同在工廠整體預制，到達施工現(xiàn)場后可實現(xiàn)整體快速安裝，節(jié)省現(xiàn)場人工抹灰、修補等環(huán)節(jié)，因此施工及管理質(zhì)量直接決定建筑外立面的呈現(xiàn)效果。各參建單位需對ALC 墻板的運輸、吊裝和堆放進行嚴格的監(jiān)管，運輸板材應采用專人專車運送，裝卸時利用專門的工具，避免板材受到吊裝工具的損傷；擺放時輕拿輕放，并采取可靠捆緊措施，防止顛簸或磕碰導致墻板破壞；板材運輸進場時，建設單位、施工單位及監(jiān)理單位需共同進行接收，對未有檢測報告或發(fā)生表面破損的板材進行退場處理，確保滿足設計要求；現(xiàn)場堆放時，場地應平整，兩端應設置墊木，堆放時每層高≤1m，垛高≤2m[4]；露天堆放時宜采用塑料布等覆蓋措施，防止污染。嚴格遵守上述施工安裝要點，能幫助項目做到省時、省力、省造價。

根據(jù)相關(guān)研究[5]，ALC 墻板在安裝或養(yǎng)護不當時容易造成裂縫，因此施工前應仔細閱讀設計圖紙，組織員工培訓，對設置不合理的地方進行優(yōu)化，現(xiàn)場盡可能減少板材切割的情況發(fā)生，并在安裝前復核板材尺寸和實際尺寸，使用專用工具設備安裝外墻板；當墻板上有油污時，應在安裝前將其清除；墻板應考慮施工順序，施工順序?qū)?jié)點構(gòu)造有一定影響，還應考慮施工操作的方便和安全，如便于脫鉤、就位、臨時固定、灌縫和疊合梁現(xiàn)澆部分的施工順序；ALC 墻板安裝完畢后，應對缺棱掉角部位進行修補，修補材料應采用ALC 板專用修補材料。

4 結(jié)語

在國家大力倡導發(fā)展裝配式建筑的背景下，廣東某教育建筑項目利用ALC 墻板作為遮陽板的實例，展示了此工藝能縮短工期、減少環(huán)境污染及提升工人收入等優(yōu)勢，在確保建筑完成度的同時產(chǎn)生了較好的示范效益及經(jīng)濟效益，為ALC 墻板的實用性提供更廣泛的思路。