謝紅波 許紅升 夏勇

（1 廣東省建筑材料研究院有限公司；2 山東省建筑科學(xué)研究院有限公司）

裝配式建筑是提前在工廠內(nèi)完成部分或全部建筑構(gòu)配件的生產(chǎn)，然后通過運(yùn)輸方式將其運(yùn)輸至現(xiàn)場，利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行吊裝并采用合適的拼裝技術(shù)拼裝成具有相應(yīng)功能的建筑物[1]。相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑施工方式，裝配式建筑具有施工便捷、效率高、環(huán)境破壞小、能源消耗少、碳排放量低等優(yōu)點(diǎn)[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及各級政府的大力推動，近些年來裝配式建筑在我國得到快速發(fā)展，國務(wù)院在2016 年2 月發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，提出力爭用10 年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%[3]。

提升建筑外墻板的保溫性能有利于降低建筑能耗，是可持續(xù)性發(fā)展的重要體現(xiàn)，為此，有大量研究人員對保溫墻板展開了豐富的研究[4-9]。有研究人員提出一種墻板內(nèi)外葉為內(nèi)置鋼筋網(wǎng)片輕骨料混凝土、保溫層為聚苯顆?；炷恋谋赝鈮Π?，該墻板的內(nèi)外葉及芯層材料有助于實現(xiàn)墻板一體化生產(chǎn)，保溫材料作為芯層設(shè)在墻板內(nèi)外葉之間，減少保溫層受環(huán)境因素的影響，降低熱量損失[7]；也有學(xué)者提出一種新型保溫與結(jié)構(gòu)一體化的加氣混凝土復(fù)合保溫墻板系統(tǒng)及其施工方法[8,9]。研發(fā)性能良好的保溫外墻板雖能提升建筑的保溫性能，但對保溫外墻板系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計亦能進(jìn)一步提升建筑的保溫性能，鑒于此，本文在閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫板系統(tǒng)的構(gòu)造技術(shù)展開探索。

1 復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)的構(gòu)成及性能指標(biāo)

1.1復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)的構(gòu)成

裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫外墻板（簡稱VPR 板）與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)、板縫處理構(gòu)造、防水層及外飾面材料等組成的外墻圍護(hù)系統(tǒng)稱為裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)，簡稱為VPR 板系統(tǒng)。圖1 顯示了VPR 板系統(tǒng)的基本構(gòu)造形式，VPR 板系統(tǒng)由內(nèi)到外依次為抹灰層、VPR 板、防水界面層、找平層、抹面層、防水界面層和飾面層。

圖1 VPR板系統(tǒng)基本構(gòu)造示意圖

VPR 板即裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫外墻板，是在輕質(zhì)混凝土內(nèi)配制FRPC 增強(qiáng)筋網(wǎng)籠，采用特殊的中空法夾層制成的帶有加強(qiáng)肋和中空構(gòu)造的輕質(zhì)混凝土條板，在中空構(gòu)造中灌注雙組份發(fā)泡聚氨酯。防水界面層可采用由水泥基材料制成的防水涂層或防水界面砂漿。找平層采用可分散膠粉、無機(jī)膠凝材料、外加劑等制成的膠粉料與?；⒅榛蚓郾筋w粒攪拌而成的保溫漿料，并涂抹在VPR板外側(cè)，厚度大于20mm。抹面層是在復(fù)合保溫漿料外側(cè)抹3～5mm 厚的抹面膠漿并壓入玻纖網(wǎng)布。飾面層為VPR 板系統(tǒng)的外裝飾構(gòu)造層，起裝飾與保護(hù)作用，優(yōu)先選用涂料、飾面砂漿等輕質(zhì)材料。

1.2復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)的性能要求

采用VPR 板系統(tǒng)作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，VPR 板系統(tǒng)的熱工性能須滿足國家現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，根據(jù)建筑物的使用功能和環(huán)境條件，VPR 板系統(tǒng)的隔聲性能須滿足《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》GB 50118-2010[10]和《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 50325-2020[11]的要求；防火性能應(yīng)達(dá)到《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016-2014(2018 版)[12]中非承重外墻的相關(guān)要求，防水性能則應(yīng)滿足《建筑與市政工程防水通用規(guī)范》GB 55030-2022 中有關(guān)規(guī)定[13]。表1 羅列了VPR 板系統(tǒng)在耐候性、抗沖擊性、抗風(fēng)壓性能、水密性能、氣密性能方面的具體要求。

表1 VPR板系統(tǒng)的性能指標(biāo)

2 復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)的設(shè)計要點(diǎn)

2.1基本規(guī)定

由于VPR 板系統(tǒng)的特殊構(gòu)造形式，在進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)滿足下列基本規(guī)定：①建筑前期設(shè)計時，采用BIM 技術(shù)能夠?qū)PR 板系統(tǒng)實現(xiàn)全過程一體化協(xié)同設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工安裝及運(yùn)營維護(hù)，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，有助于提高施工效率，同時，VPR 板及其他構(gòu)配件尺寸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的目標(biāo)。②系統(tǒng)設(shè)計時，VPR 板系統(tǒng)可采用建筑外圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計思路進(jìn)行設(shè)計，運(yùn)用建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線、內(nèi)裝的裝配化集成技術(shù)和管線分離技術(shù)。③建筑設(shè)計時，采用VPR 板系統(tǒng)的建筑平面應(yīng)該簡潔、規(guī)整且立面無突變，VPR 板豎向布置，建筑變形縫做蓋縫處置，標(biāo)注預(yù)留的孔洞、管線槽口、門窗洞口、設(shè)備固定點(diǎn)以及后錨固的位置，并且管線不得嵌入外墻板墻體內(nèi)。④構(gòu)造設(shè)計時，VPR 板系統(tǒng)中外墻板及連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)分析、承載力計算、變形驗算和構(gòu)造要求應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。VPR 板系統(tǒng)門窗洞口與門窗交接處、穿墻管線、變形縫、外樓梯根部及水平裝飾線腳、防排水等位置進(jìn)行密封和防水構(gòu)造設(shè)計。⑤抗震設(shè)計時，VPR 板系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到“小震不壞、中震可修、大震不脫落”的基本要求。

2.2節(jié)能設(shè)計要點(diǎn)

由于VPR板系統(tǒng)由多個構(gòu)造層組成，因此，VPR板系統(tǒng)的熱阻值應(yīng)按照各個構(gòu)造層的厚度計算得出，不同構(gòu)造層材料導(dǎo)熱系數(shù)的修正系數(shù)如表2所示，其中，VPR板的熱阻系數(shù)應(yīng)取實測值且不得小于1.15。

表2 構(gòu)造層材料的修正系數(shù)

在施工構(gòu)造過程中，通過相關(guān)構(gòu)造措施如控制VPR板與主體結(jié)構(gòu)之間的縫隙來阻斷VPR 板與建筑主體結(jié)構(gòu)連接處的熱橋，減少建筑物內(nèi)部熱量損失，從而提升建筑物的保溫性能，但縫隙須小于35mm 且采用巖棉填塞并做密封、防護(hù)處理。當(dāng)VPR 板采用嵌掛結(jié)合的方式進(jìn)行安裝時，需要采用一體化防火保溫模板對梁、柱等熱橋部位進(jìn)行保溫處理，減弱熱量的傳遞。此外，利用發(fā)泡聚氨酯灌注填充VPR 板與VPR 板、門窗框之間的縫隙并用密封膠進(jìn)行嵌縫，以提高建筑的保溫性能，實現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)。

2.3 VPR板的設(shè)計要點(diǎn)

VPR板作為VPR板系統(tǒng)的一個主要構(gòu)件，VPR板的結(jié)構(gòu)設(shè)計、構(gòu)造設(shè)計對VPR 板系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。進(jìn)行VPR 板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，VPR 板與主體結(jié)構(gòu)可采用下托上掛或嵌掛式的連接方式，且VPR 板系統(tǒng)的支承構(gòu)件應(yīng)具有足夠的承載力和剛度以滿足連接節(jié)點(diǎn)的固定要求。VPR 板系統(tǒng)承載能力極限狀態(tài)計算包括風(fēng)荷載、抗震以及VPR 板吊裝的承載力驗算，以及VPR 板構(gòu)件、VPR 板與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的承載力計算；VPR 板系統(tǒng)正常使用極限狀態(tài)計算包括VPR 板面外變形驗算、VPR 板與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的變形能力驗算，以保證VPR 板滿足使用要求。同時，VPR 板配筋、剛度的計算應(yīng)參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010-2010(2015 年版)[14]中相關(guān)條文、公式。

進(jìn)行VPR板構(gòu)造設(shè)計時，板中FRPC筋籠的基本構(gòu)造要求如表3所示，除此之外，VPR板的構(gòu)造要求還應(yīng)滿足下列要求：①VPR 板結(jié)構(gòu)設(shè)計時若僅考慮配筋板的作用，則VPR 板的長厚比須小于30；②VPR 板內(nèi)頁板、外頁板的厚度需大于100mm，端肋、板側(cè)肋寬度分別大于100mm 和50mm；③VPR 板中空構(gòu)造中PU 保溫層厚度在60～110mm 之間；④VPR 板內(nèi)頁板與外頁板之間應(yīng)均勻設(shè)置加強(qiáng)肋，板長度方向相鄰加強(qiáng)肋之間的間距應(yīng)小于500mm、直徑為80～100mm，加強(qiáng)肋中拉結(jié)筋的兩端應(yīng)與兩端網(wǎng)片可靠連接，拉結(jié)筋直徑大于5mm。

表3 VPR板中FRPC筋籠的基本構(gòu)造要求（mm）

2.4構(gòu)造要求

VPR 板系統(tǒng)設(shè)計時需要滿足構(gòu)造要求，禁止直接在VPR 板外側(cè)墻面上吊掛設(shè)備或重物，可利用機(jī)械錨栓、膠粘型錨栓或尼龍錨栓在VPR 板內(nèi)側(cè)墻面懸掛空調(diào)、熱水器、吊柜等重物。這是因為VBR 板的承載能力相對較小，直接吊掛設(shè)備或重物將對VPR 板系統(tǒng)的安全性產(chǎn)生不利影響。因此，VPR 板與部品及附屬構(gòu)件、配件連接時，重型部品如金屬遮陽板、空調(diào)板、防盜網(wǎng)等應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)可靠連接，輕型部品如窗簾盒、掛鏡線、管線槽等可采用預(yù)埋件進(jìn)行固定連接，穿過夾心保溫層的預(yù)埋件應(yīng)對其進(jìn)行防腐處理，且穿墻孔應(yīng)進(jìn)行防火、保溫處理。

由于VPR 板系統(tǒng)中VPR 板先進(jìn)行拼裝，然后連接在建筑主體結(jié)構(gòu)中，因此，VPR板與VPR板以及建筑主體結(jié)構(gòu)交接處的處理方式對VPR 板系統(tǒng)的性能具有重要影響。VPR 板系統(tǒng)的構(gòu)造要求VPR 板與VPR 板的連接處可采用專用粘結(jié)砂漿通過擠漿法膠結(jié)或采用高性能聚氨酯發(fā)泡膠連接，而VPR 板與建筑主體結(jié)構(gòu)之間的縫隙須小于35mm，并用巖棉板或發(fā)泡聚氨酯填充縫隙，再用抹面膠漿封堵。此外，VPR 板與VPR 板以及建筑主體結(jié)構(gòu)交接處需利用抹面膠漿壓入玻纖網(wǎng)布進(jìn)行抗裂處理，然后在其表面涂抹水泥基防水涂料或水泥基防水界面砂漿以達(dá)到防水的目的。

除此之外，仍需注意VPR 板通過嵌掛結(jié)合方式安裝時，嵌入深度須大于2/3 板厚；采用保溫一體化模板系統(tǒng)處理梁、柱等熱橋部位時，模板、保溫板外側(cè)面應(yīng)與VPR 板保持平齊；安裝窗戶時窗框外表面應(yīng)在外墻板2/3 厚度處平齊安裝，通過連接件與VPR 板、加強(qiáng)鋼板（或角鋼）連接，外窗臺應(yīng)設(shè)置披水板。

3 結(jié)論

VPR 板系統(tǒng)作為一種新型建筑保溫構(gòu)件構(gòu)造方式，本文從VPR 板系統(tǒng)的基本構(gòu)造組成、性能指標(biāo)、設(shè)計要點(diǎn)等方面展開了闡述，主要得到如下結(jié)論：

⑴VPR 板系統(tǒng)的基本構(gòu)造包括抹灰層、VPR 板、防水界面層、找平層、抹面層、防水界面層和飾面層，VPR 板系統(tǒng)的性能指標(biāo)應(yīng)滿足現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。

⑵當(dāng)建筑采用VPR 板系統(tǒng)時需要從基本規(guī)定、節(jié)能設(shè)計、VPR 板設(shè)計以及構(gòu)造要求等多方面考慮VPR 板系統(tǒng)的設(shè)計工作，同時需要注意VPR 板與VPR 板及建筑主體結(jié)構(gòu)之間的連接方式以及建筑梁、柱構(gòu)件的保溫處理方式，避免發(fā)生熱橋現(xiàn)象。