□文/唐珮虹 鄭慶桂 王 健 戴自強(qiáng) 李志國(guó)

□鄭慶桂/美國(guó)美觀建筑有限公司。

□王 健、戴自強(qiáng)、李志國(guó)/天津大學(xué)。

結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系的應(yīng)用

□文/唐珮虹 鄭慶桂 王 健 戴自強(qiáng) 李志國(guó)

文章針對(duì)我國(guó)當(dāng)前建筑節(jié)能發(fā)展現(xiàn)狀，從環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。

結(jié)構(gòu)隔熱板；建筑體系；建筑節(jié)能

結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系在美國(guó)已經(jīng)是一種成熟的建筑節(jié)能體系，其構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便、對(duì)建筑物基礎(chǔ)要求不高，而且具有可持續(xù)發(fā)展理念。目前在我國(guó)應(yīng)用較少，適合大城市城郊別墅類及部分農(nóng)村地區(qū)的節(jié)能建筑。

1 結(jié)構(gòu)隔熱板的概念

1.1 結(jié)構(gòu)隔熱板

采用EPS板作為芯板，2片面材由粘合劑粘在其上，當(dāng)這樣做成的板材既承重又隔熱時(shí)，稱之為結(jié)構(gòu)隔熱板，見(jiàn)圖1。其厚度為114～311mm，用以滿足不同隔熱程度和承重強(qiáng)度的要求。

圖1 結(jié)構(gòu)隔熱板結(jié)構(gòu)

面材可以是定向木片板材(OSB，也稱歐松板)、纖維水泥板、玻鎂平板等。目前在美國(guó)最常用的和測(cè)試數(shù)據(jù)最全是OSB。而纖維水泥板和玻鎂板是業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為有發(fā)展前途的面材。

1.2 結(jié)構(gòu)隔熱板的用途

1）用于商業(yè)上大跨度的建筑物，例如大廠房或購(gòu)物中心。結(jié)構(gòu)隔熱板在這種用途中，一般都要有金屬或木框架做承重框架。

2）既承重又隔熱的屋頂系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)隔熱板在這種用途中，墻體可以由任何材料建成，結(jié)構(gòu)隔熱板只用來(lái)做屋頂。

3）用于建1～3層的民用住宅，作為承重墻和屋頂。結(jié)構(gòu)隔熱板在這種用途中既承重又隔熱；可以不用任何金屬框架或木框架；尤其是做屋頂時(shí)，由于結(jié)構(gòu)隔熱板的強(qiáng)度高，它的跨度可以相對(duì)加大。

本文主要介紹第3種用途。

2 結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系

1）設(shè)計(jì)和剪裁方案。

結(jié)構(gòu)隔熱板在不用任何框架而自成一個(gè)建筑體系時(shí)，只限于蓋1～3層的低層建筑。板材是在車間里按圖紙剪裁而成，特殊的是結(jié)構(gòu)隔熱板需要有一個(gè)板材剪裁方案的設(shè)計(jì)步驟。分析整棟房子的設(shè)計(jì)圖，設(shè)計(jì)出每堵墻和每塊屋頂?shù)陌宀募舨梅桨?。最常用的設(shè)計(jì)軟件是CAD，北美和歐洲市場(chǎng)上也有專門為結(jié)構(gòu)隔熱板剪裁設(shè)計(jì)使用的3D-CAD/CAM軟件，軟件可以根據(jù)房子的設(shè)計(jì)圖紙，自動(dòng)算出板材的剪裁方案和所需要的所有零配件清單。

2）板材的生產(chǎn)。

把2片面材和EPS芯板由高分子粘合劑壓在一起，然后按結(jié)構(gòu)隔熱板剪裁方案進(jìn)行剪裁。剪裁可用人工，也可以用由CAD軟件設(shè)計(jì)出的剪裁方案直接輸入到全自動(dòng)剪裁機(jī)的控制系統(tǒng)中。這樣裁出來(lái)的板材誤差是在毫米級(jí)。剪裁好板材的邊上處理，也是在車間里完成的。

3）施工。

在施工工地，成套結(jié)構(gòu)隔熱板的墻體和屋頂板材可以被快速的組裝起來(lái)。一棟200m2的房子4人可以在2d之內(nèi)組裝完畢。水泥地基大約需要2d打成，加上整棟房子的內(nèi)外裝修時(shí)間，最快可以1個(gè)月建成一棟房子。結(jié)構(gòu)隔熱板密度很小，大約為20kg/m2(101.6 mm厚)，大部分組裝工作都可以由手工完成，尤其是墻體，只是屋頂和2樓的板材最好由吊車完成。

當(dāng)然，作為結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系，還要包括：地基、內(nèi)墻防火、外墻防水、上下水管道、電線設(shè)置和冷暖氣。由于結(jié)構(gòu)隔熱板的自重輕，一般來(lái)講100mm的一層水泥混凝土做地基就夠了或者是在墻的正下方澆筑水泥混凝土基礎(chǔ)，一樓的地板架在橫梁上。內(nèi)墻防火是靠在內(nèi)墻上裝石膏板，石膏板的厚度決定防火時(shí)間。外墻防水是在外墻板材上加一層防水塑料薄膜，然后再裝外墻面材。外墻面材的范圍很廣，包括磚、水泥、塑料板、瓷磚、木片等。電線設(shè)置是在結(jié)構(gòu)隔熱板的芯板中預(yù)先留好通道；上下水管道也設(shè)在墻體中；冷暖氣可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牧?xí)慣來(lái)安裝。結(jié)構(gòu)隔熱板組裝房屋的良好隔熱性能，對(duì)冷暖氣機(jī)功率的要求相對(duì)降低，但由于房子是完全密閉的，需有一個(gè)風(fēng)扇進(jìn)行機(jī)械換風(fēng)。

3 結(jié)構(gòu)隔熱板及其房屋的特點(diǎn)

3.1 節(jié)能

結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系的最大優(yōu)勢(shì)就是節(jié)能。不僅是板材的隔熱系數(shù)高，關(guān)鍵是房子整體隔熱性能好。結(jié)構(gòu)隔熱板建成的房子，形成一個(gè)完全密封的EPS保溫硬殼，房子的整體阻熱系數(shù)比傳統(tǒng)的鋼筋水泥和磚瓦結(jié)構(gòu)的建筑可節(jié)能75%以上。見(jiàn)表1。

表1 不同厚度結(jié)構(gòu)隔熱板的阻熱系數(shù)

3.2 輕質(zhì)高強(qiáng)

結(jié)構(gòu)隔熱板的自重輕。墻體的厚度大部分是EPS，常用墻體的密度只有16～33kg/m2，對(duì)地基的要求很低，見(jiàn)表2。

表2 結(jié)構(gòu)隔熱板的密度

在美國(guó)，OSB面材和結(jié)構(gòu)隔熱板板材都按照美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)了一系列的嚴(yán)格檢測(cè)。用結(jié)構(gòu)隔熱板建成的房屋，在龍卷風(fēng)、地震和臺(tái)風(fēng)中的損失輕微。

3.3 環(huán)保

結(jié)構(gòu)隔熱板的面材OSB是由3～5a快速生長(zhǎng)木材制成，原材料可再生，可節(jié)能和減少環(huán)境污染。

3.4 抗震

1995年，在日本神戶7.2級(jí)的大地震中，由一家美國(guó)公司修建的6棟結(jié)構(gòu)隔熱板建成的房屋完好無(wú)損，而其他新的按照嚴(yán)格的防震標(biāo)準(zhǔn)建成的建筑都受到嚴(yán)重的損害。經(jīng)此之后，結(jié)構(gòu)隔熱板體系在日本的應(yīng)用逐漸風(fēng)行。

除此之外，在災(zāi)難恢復(fù)期，結(jié)構(gòu)隔熱板因其施工周期短而引起政府、建筑商和開發(fā)商的注意。2008年5月12日汶川8.0級(jí)大地震后，美國(guó)科學(xué)家聯(lián)合會(huì)給中國(guó)寫了一份建議書，建議在地震災(zāi)區(qū)重建中使用結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系。

3.5 防火

對(duì)結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系進(jìn)行防火測(cè)試，在和傳統(tǒng)的木制結(jié)構(gòu)相似的情況下，結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系的防火數(shù)據(jù)均達(dá)到了北美國(guó)家的防火標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 舒適

結(jié)構(gòu)隔熱板建成的房子隔熱、隔音、密封性能好。

3.7 易于維護(hù)

建筑物的設(shè)計(jì)使用壽命為50a。一旦建成，墻體和屋頂不需要特殊維護(hù)。

4 結(jié)構(gòu)隔熱板房屋造價(jià)

結(jié)構(gòu)隔熱板房屋造價(jià)包括2部分：結(jié)構(gòu)隔熱板成套別墅板材的費(fèi)用和板材的組裝施工、內(nèi)外裝修費(fèi)用。如果所有材料全部進(jìn)口的話，估算造價(jià)2750～3500元/m2。

5 建議

1）結(jié)構(gòu)隔熱板體系特別適合于災(zāi)后重建地區(qū)。該類板材質(zhì)量輕，宜于長(zhǎng)途運(yùn)輸；同時(shí)裝配程度高，可快速建成；節(jié)能保溫，綜合性能優(yōu)越。可作為我國(guó)廣大地區(qū)的一種具有特殊救災(zāi)意義的永久性建筑體系。

2）就目前天津地區(qū)而言，這種結(jié)構(gòu)隔熱板建筑體系具有推廣應(yīng)用的可能性。該類建筑總體自重較小，若建成2～3層的別墅類建筑，可大大節(jié)約基礎(chǔ)施工的難度和費(fèi)用。同時(shí)該類建筑節(jié)能效果較好，不僅可以達(dá)到“三步節(jié)能”的要求，而且可在此基礎(chǔ)上開發(fā)適合“四步節(jié)能”的新型建筑體系。

TU551

C

1008-3197（2011）04-10-02

2010-11-18

唐珮虹/女，1963年出生，美國(guó)高級(jí)工程師，博士，天津派爾尼爾科技發(fā)展有限公司，從事新型保溫建筑體系研究工作。

□鄭慶桂/美國(guó)美觀建筑有限公司。

□王 健、戴自強(qiáng)、李志國(guó)/天津大學(xué)。