羅慶芳 劉英杰 王京蕾

（1.杭蕭鋼構(gòu)（山東）有限公司，山東 青島 266000；2.大連建源設(shè)計(jì)研究院， 遼寧 大連 116400 ；3.青島捷能汽輪機(jī)集團(tuán)股份有限公司，山東 青島 266000）

加強(qiáng)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能降耗措施的應(yīng)用，是降低整體建筑物能耗的關(guān)鍵技術(shù)，作為可持續(xù)建筑體系鋼結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)之一的外墻結(jié)構(gòu)建筑施工，其材料和整體構(gòu)造對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的發(fā)展具有重要影響。因此做好對(duì)外墻實(shí)體結(jié)構(gòu)的材料和構(gòu)造分析，也是適應(yīng)可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的一種有效方式。

1 我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)外圍護(hù)實(shí)體設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析

現(xiàn)階段在國(guó)際上已經(jīng)廣泛采用輕鋼建筑技術(shù)，尤其在民用建筑中得到了很好的推廣應(yīng)用。但是和國(guó)外建筑設(shè)計(jì)師具有良好的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)相比，我國(guó)建筑設(shè)計(jì)師對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)可持續(xù)建筑體系和基于該體系的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)很少，缺乏對(duì)相關(guān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造和建設(shè)材料的思考，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中搬用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)笨重的實(shí)體外墻。有的工程甚至不結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀粴夂驐l件和地理地形狀況，盲目采用現(xiàn)有的材料和以往施工經(jīng)驗(yàn)，在施工技術(shù)上沒(méi)有進(jìn)行積極的創(chuàng)新，同時(shí)也沒(méi)有做好對(duì)建筑成本、建筑工期和質(zhì)量等監(jiān)督控制，容易產(chǎn)生建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)漏水、發(fā)霉以及鋼結(jié)構(gòu)被腐蝕破壞等現(xiàn)象。

2 適應(yīng)可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的外實(shí)體墻設(shè)計(jì)探究

2.1 單一材料的外墻設(shè)計(jì)

單一材料墻體設(shè)計(jì)具有取材方便、建設(shè)施工效率高以及成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于節(jié)能降耗也具有一定的作用。在可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)外墻設(shè)計(jì)中，可使用輕質(zhì)砌塊完成外墻和鋼柱以及各個(gè)樓板之間的砌筑。從材料特點(diǎn)來(lái)看，輕質(zhì)砌塊中包括輕集料混凝土小型空心砌塊、加氣混凝土砌塊以及粉煤灰小型空心砌塊等，具有施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性良好的特點(diǎn)。不過(guò)輕質(zhì)砌塊施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)較多，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工管理且容易出現(xiàn)其他安全性問(wèn)題，影響施工質(zhì)量。現(xiàn)階段輕質(zhì)砌塊在外實(shí)體墻施工中，一方面可以將砌塊外墻直接坐落在基礎(chǔ)連梁上，實(shí)現(xiàn)外墻和鋼柱間的柔性連接，另一方面可以利用輕質(zhì)砌塊實(shí)現(xiàn)外墻樓板間的澆筑。

單一外墻材料板材中包括蒸壓加氣混凝土和輕集料混凝土。為提高外墻板的剛度和穩(wěn)定性，需對(duì)外墻板材內(nèi)部的鋼筋網(wǎng)進(jìn)行處理。但是不管是蒸壓加氣混凝土還是輕集料混凝土，都可能會(huì)出現(xiàn)裂縫等損害，而且板材自身沒(méi)有防水性能，安全穩(wěn)定性不高。

2.2 復(fù)合材料的外墻設(shè)計(jì)

通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，使用單一材料進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的外實(shí)體墻設(shè)計(jì)，雖然施工簡(jiǎn)便，成本不高，但是無(wú)法真正滿(mǎn)足節(jié)能降耗的要求，這是因?yàn)閱我徊牧系膶?dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度等不符合節(jié)能降耗施工特點(diǎn)。為了促進(jìn)外墻設(shè)計(jì)可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的發(fā)展，需加強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)用。復(fù)合材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)以及較高的抗壓能力和高蓄熱系數(shù)，且防火性、防水性以及耐久性能都要比單一材料好。

外實(shí)體墻復(fù)合施工材料中包括工廠(chǎng)預(yù)制材料和現(xiàn)場(chǎng)制作的復(fù)合材料?，F(xiàn)階段為了提高施工效率和施工質(zhì)量，往往會(huì)應(yīng)用工廠(chǎng)已經(jīng)生產(chǎn)好的預(yù)制材料和預(yù)制配件等，這些材料不用經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的制作就能直接用在施工中。在適應(yīng)可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的外墻設(shè)計(jì)施工中，預(yù)制復(fù)合型材料中包含水泥砂漿抹面鋼絲網(wǎng)架類(lèi)芯板，該復(fù)合板材由冷拔低碳鍍鋅鋼絲焊接而成，是一種三維網(wǎng)籠。另外還有鋼筋混凝土絕熱夾芯板和金屬?gòu)?fù)合型壓型鋼板材，前一種復(fù)合板材的芯板容量較大，熱惰性較高。而后一種則和普通的復(fù)合鋼板材相比具有更好的防火性能和耐久性能。

此外，關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)制作的外墻復(fù)合板材，原材料中包括保溫材料、龍骨材料和飾面材料等。在材料組裝制作過(guò)程中，一方面可以以外層板、空氣板以及內(nèi)層保溫板作為基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇相應(yīng)的原材料設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的復(fù)合板材。這三種板材之間，外層板具有支撐作用，空氣板則具有有效排出水蒸氣的作用，內(nèi)層保溫板除了保溫作用外還具有一定的支撐功能。另一方面主要是將輕鋼龍骨作為墻體可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系構(gòu)建的主要支撐結(jié)構(gòu)，通過(guò)外層板、防水層以及空氣層、保溫層的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效外實(shí)體墻的設(shè)計(jì)和施工。

3 可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系下的外實(shí)體墻設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.1 注意保證外墻的耐火性和防水性

適應(yīng)可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的外實(shí)體墻設(shè)計(jì)，首先要注意選擇合適的板材材料，這些材料除了要滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保的要求外，還應(yīng)該注意對(duì)該材料耐火性能、防水性能的檢測(cè)。在材料進(jìn)場(chǎng)之前要采取相應(yīng)的檢測(cè)手段做好對(duì)鋼結(jié)構(gòu)外墻原材料的質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和調(diào)換不符合性能要求的材料。目前在鋼結(jié)構(gòu)外墻設(shè)計(jì)施工中應(yīng)用較為普遍的材料有加氣混凝土材料、石膏板和玻璃纖維增強(qiáng)水泥板。由于當(dāng)前基于可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)體外墻設(shè)計(jì)采用的大部分是復(fù)合型材料，所以在選擇構(gòu)造層次時(shí)要注意對(duì)組裝施工以后的材料耐火性和防水性進(jìn)行重新檢驗(yàn)，保證使用的復(fù)合板材既符合節(jié)能降耗的要求，又滿(mǎn)足外圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于材料強(qiáng)度、穩(wěn)定性、防火性以及防水性的要求。

3.2 注意板塊之間的焊接縫處理和其他裂縫修復(fù)

在外實(shí)體墻設(shè)計(jì)施工中，不可避免地要進(jìn)行板塊之間的焊接，這時(shí)就會(huì)存在板塊接縫。這些接縫如果沒(méi)有得到及時(shí)處理便會(huì)影響外墻結(jié)構(gòu)的整體性能，不僅造成外觀(guān)美觀(guān)上的影響，還會(huì)給整體鋼結(jié)構(gòu)建筑體系質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。所以需采用相關(guān)技術(shù)及時(shí)處理板塊連接縫隙，可采用填充的方式在裂縫中加入具有延伸性的嵌縫材料。不過(guò)要注意的是，在裂縫處理過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致墻面的提前老化，造成墻面污染等，這時(shí)需要在施工時(shí)注意將材料的防水性、構(gòu)造防水和建筑裝飾工程等結(jié)合起來(lái)，在解決墻板之間裂縫的同時(shí)也能注意防水作用的強(qiáng)化，同時(shí)還能避免對(duì)墻體本身的損害。

3.3 多層復(fù)合結(jié)構(gòu)外墻施工

基于可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的外墻建筑體系構(gòu)建中，除了要注意外墻外部材料的選擇，還要注意墻壁內(nèi)部材料的合理選擇和應(yīng)用。為了起到墻壁保溫蓄熱的效果，減少建筑內(nèi)外熱量的波動(dòng)，在選擇內(nèi)部墻壁材料時(shí)要注意選擇容量相對(duì)較大、蓄熱能力強(qiáng)且密實(shí)性較高以及不易滲透水蒸氣的材料。

3.4 注意做好外墻結(jié)構(gòu)和設(shè)備管線(xiàn)施工的配合

外墻可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系設(shè)計(jì)施工應(yīng)和其他建筑系統(tǒng)施工結(jié)合起來(lái)，尤其要注意外墻結(jié)構(gòu)工程和電氣設(shè)備管線(xiàn)施工的配合。這是因?yàn)?，設(shè)備管線(xiàn)嵌入在墻壁之中，管線(xiàn)在穿入墻壁之后受到墻壁材料和施工的影響，為降低墻壁結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)備管線(xiàn)造成的不利影響，在外墻施工時(shí)就要注意和設(shè)備管線(xiàn)施工結(jié)合起來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的關(guān)鍵所在，做好外墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工，可以推動(dòng)可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。本文對(duì)外墻結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)可持續(xù)性發(fā)展中的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析討論，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，從單一材料外墻設(shè)計(jì)和復(fù)合材料外墻設(shè)計(jì)兩方面對(duì)適應(yīng)可持續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的外墻建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述。