建筑非砌筑外围护系统设计研究

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【摘要】通过分析国家装配式建筑评价标准，引出装配式外墙板在严寒地区节能的重要性，对几种外墙挂板的性能做出比较。

【关键词】装配式建筑；严寒地区；非砌筑外墙板

1引言

近年来，随着我国各行业不断改革创新，建筑业的转型升级条件已经具备并受到国家高度重视，其中，新型建造方式是关注重点。新型建造方式主要是指装配式建筑，它以现代工业化制造为手段，具有精密、绿色和集成的特点，可实现建造的高效率、高品质、低资源消耗和低碳环境影响，最终达到建筑产业现代化的目标。当前，国家及各地方对发展装配式建筑的战略部署逐渐深入，装配式建筑正逐渐带来建筑业领域内政策、机制和管理等多方面的变革。在这一历史的背景下，形成了与装配式建筑相关的技术和产品的研发研究热潮。与此同时，国家对绿色理念进行了重新解读和建构，更新了GB/T50378—2019《绿色建筑设计标准》，强调了建筑功能、资源节约和可持续发展的协调统一。装配式建筑从自身的技术到采用的产品，除了科技含量高、产品性能好、应用高效等基本特性外，还必须兼顾这一新的要求。在我国的一些气候较为极端和复杂的地区，尤其是严寒地区（如新疆等），外围护系统层次多、工作环境严苛，装配式建筑的设计面临诸多挑战，如何在现有条件下更好地完成建设项目，把装配式建筑推广开来，是一项需要探索的课题[1]。2非砌筑外围护系统在评价体系中的重要性在推广装配式建筑的过程中，对装配式建筑、装配式技术等的认定主要依据国家标准GB/T51129—2017《装配式建筑评价标准》，也有的省份针对各自的具体情况了地方标准，但还是以国家标准为基础，严寒地区省份如新疆等地，地方标准与国家标准基本相同。以此为依据，在大量常规的建设项目中，推广装配式建筑的主要任务就是要使装配式建筑实施方案通过评价，即得分50分，不要求高分评级。在此指导思想下，通过对评价项的分析，结合已有装配式项目的经验，常用做法为：（1）主体结构部分，现阶段竖向构件预制对技术、配套和投资的要求都较高，在非示范性的混凝土结构项目中应用的难度大，建设单位一般不选做，多数项目只选做水平构件。一般得分为20分。（2）围护墙和内隔墙部分，

2类墙体的非

砌筑和装饰一体化是分别评价的，其中围护墙与保温装饰一体化实施难度较大，尤其在严寒地区，围护系统、保温系统、外装饰各自都有较高要求，做到完美的复合和装配拼接很不容易，实际项目中基本不做。一般得分为10～15分。（3）装修和设备管线部分，干式工法楼地面和管线分离2项，做法要求相近，对室内装修材料限制较大，并且对室内空间的净空有影响，在以平价为定位的项目中，目前认可程度差，建设单位几乎不采用，集成厨房、集成卫生间目前产品支持度较好，但受到卫生间防水底盘大小的限制，建设项目中一般为部分采用。此部分一般得分为16～18分。可以看到，较为经济合理的方式最高53分，没有减项的条件。标准中对外围护墙非砌筑虽未做强制要求，但几乎是必选项[2]。

3非砌筑外围护系统的设计选型

目前，国内较为成熟的非砌筑外围护系统主要有：钢筋混凝土夹芯保温墙板（即俗称的三明治板，包括剪力墙板系统和挂板系统）、均质轻型条板、复合夹芯条板、龙骨复合型外墙、幕墙等。这几种系统各有优劣，在严寒地区尤其是新疆部分冷热都比较极端的地区应用时，其各自特点会受气候影响而被放大，这是设计中必须考虑的问题[3]。1）钢筋混凝土夹芯保温墙板。这种墙板即装配式建筑中俗称的三明治板，由钢筋混凝土内叶板、夹心保温材料、钢筋混凝土外叶板3层构成，通过连接件形成整体，为大型重型的板材，从体系上又分为剪力墙板系统和挂板系统。这一类墙板在国外应用较为广泛，强度、耐候、防火、隔声等性能良好。但在严寒地区应用时，由于这种系统技术含量高，随着保温层厚度加大，连接件设计、制作安装工艺和产业链整体协作等各项要求更高更复杂，成本增加很多。这需要建设水平和经济水平的整体提升，对于我国的大多数严寒地区来说，需要一个较长的发展时间才能达到，当前的实际应用并不多。2）均质轻型条板。这种墙板一般是由水泥混合了若干种工业废料，经过不同技术处理制成的，如蒸压砂加气混凝土板，发泡混凝土板等。这一类墙板属于中大型的板材，板宽一般较小，应用形式可内嵌可外挂。这一类墙板突出的特点是折中，即除了防火等个别性能以外，其他如强度、保温、耐久、价格等都处于传统的砌体墙和其他轻型的外围护系统之间，既有一定强度，也有不错的保温性能，在严寒地区用作墙板时，可与外保温系统协同工作，有效减小外保温层厚度，降低墙厚对建筑面积的影响，成本增加也不高。均质轻型条板的主要缺点是面层砂浆的开裂问题，这是由于其自身吸水性较高，同时安装拼缝较多。这一缺点在传统建造方式下制约了板材的应用，但在装配式建筑体系中，装配式内装修可以弥补这一缺点。因此，不失为是严寒地区实施装配式建筑时外围护系统的一个较好的解决方案。3）复合夹芯条板。这种墙板一般是以保温材料作为主体，在其内外两侧复合金属板、水泥板等制成的，也属于中大型板材，应用的形式与均质轻型条板相差不大。这一类板材更加强调轻质、保温、墙厚小和价格经济，其防火性能随着保温芯材的不同差异较大，墙体本身的强度、耐候性和耐久性相对其他墙板较差，大多用于内隔墙。在严寒地区没有完善可靠的体系支持的情况下，外围护系统宜谨慎采用此类墙板。4）龙骨复合型外墙和幕墙。这2类做法本质上都是采用龙骨骨架将外围护建构构件连接到主体结构上。其区别在于龙骨复合型外墙是采用多层复合的方式，有外饰面板、衬板、保温层、防火分隔、防潮层、内饰面板等多层构造；而作为非承重外围护的幕墙，包括玻璃幕墙和单元体幕墙，不包括做在砌体外部的装饰幕墙。这一类墙体的饰面以块状板材为主，如石材、金属板、陶板、水泥纤维装饰板等，保温内嵌在龙骨之间。这样的构造在严寒地区应用时，应注意对热桥部位的处理，同时由于要常年耐受较极端的气候条件，面层装饰板材在设计时要给予必要的关注。以上非砌筑外围护系统在严寒地区都可应用，但设计时应结合项目的具体情况来确定采用何种系统。在大量常规的装配式建筑建设项目中，综合考虑耐久性、可靠性、经济性和维修升级便利性，均质轻型条板配合传统外保温系统是当前较为经济可靠的选择，同时也能够满足评价标准的要求。

4非砌筑外围护系统的设计应用要点

在实际应用中，对于非砌筑外围护系统，应充分考虑项目具体情况来进行选型和设计。首先，国家发展装配式建筑的目的是以此为切入点全面提升建筑产业的现代化水平，建筑的使用属性和可持续发展仍然是第一位的，不要为了装配而装配。对已有的装配式建筑的新技术新做法，应结合严寒地区各地的复杂气候统筹考虑，谨慎稳妥地选用，对可能发生的极端气候情况要有所防范。某些由寒冷地区或夏热冬冷地区借鉴来的做法要充分考虑其在严寒地区的适用性，对系统的耐候性要重点关注，同时应注意便于维修和升级。其次，采用非砌筑外围护系统的平面设计需要注意模数协调。非砌筑外围护系统由大中型板材、幕墙、龙骨等工业制品装配而成，其自身需要标准化，同时又需要与主体结构、内装部品等协调，合理的模数系统是必然要求。第三，要注意结合所选用的外围护系统特点设计立面方案，使立面分格、装饰等元素与之匹配，可以有效减少因此产生的不必要的隐患。第四，在热工计算方面，非砌筑的外围护系统大部分都不是典型的外保温系统，当前的国家标准对严寒地区非外保温系统的外墙平均传热系数计算尚未有明确规定，具体计算时不应简单套用当前的简化计算方式，应结合所采用系统的特点，与当地主管部门协商确定。也正是基于这一考虑，蒸压砂加气条板等均质条板外面按照传统方式做外保温的方式当前更容易推广和实施[4，5]。第五，在系统节点构造上，主体设计院应特别注意热桥的影响，在设计中对系统可能存在的缺陷采取预判和改善措施。

5结语

我国严寒地区地域广大，气候复杂，冬季气温很低，多暴雪，夏季温度又较高，同时各地湿润程度也有很大差距。此外这些地区多数都较为偏远，技术水平相对落后。国家以发展装配式建筑为抓手，大力推进建筑业改革，新的建筑技术不断涌现，正是这些地区实现跨越式发展的好时机。但在具体实施过程中，建设各方主体仍然要秉持实事求是的态度，正视地区自然气候差异和发展水平差异，对新技术新产品因地制宜地选用和升级，而不简单套用，避免唯装配率论，切实有效地将装配式建筑推广开来。适合严寒地区装配式建筑的各类非砌筑外围护体系也一定会越来越成熟，给当地群众营造出越来越舒适的生活空间。

【参考文献】

【1】装配式建筑在新疆的发展与推广应用[J].建设科技,2017,15(3):18-20.

【2】JGJ26—2018严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].

【3】黄现宁.新疆地区钢结构装配式节能住宅优化设计研究[D].石河子:石河子大学,2013.

【4】XJJ001—2011新疆严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准实施细则(附条文说明)[S].

【5】GB/T51129—2017装配式建筑评价标准[S].

作者:李博彦 赵小波 单位:天津市房屋鉴定建筑设计院