自带节能与装饰功能的装配式外墙板设计与装配

　　摘要:建筑工业化的主要特征是设计标准化、构件制造工厂化、施工装配化.节能装饰一体化的装配式外墙研制对于装配式混凝土结构体系和钢结构体系都意义重大.研究了一种自带装饰效果的夹芯保温外墙板, 并利用CAD及SU对墙体的组合构造及拼装技术进行了模拟优化设计, 利用墙板自身构造的特殊性来实现装配式组合墙体的稳定性、节能性及美观性.

　　关键词:节能装饰一体化; 装配式; 外墙板; 拼装技术;

　　0 引言

　　建筑工业化和住宅产业化以及城镇化建设要求积极推广装配化施工.外墙是建筑物的主要围护结构, 是建筑材料更新与建筑节能的重要研究领域, 其装配化程度对于建筑工业化水平的考核也是至关重要的[1].对于装配式的外墙板, 要求其满足力学性能的同时, 还要具备优良的保温、隔热、隔声、防水、装饰等性能.以往单一材料组成的外墙板往往达不到上述性能的综合要求, 特别是保温、隔热、装饰性能等方面的要求[2].装配式外墙板的组装一般分为悬挂式和填充式, 对于填充式的装配式外墙, 夹芯墙体设置于梁与楼板之间, 多为非承重构件, 上下层墙体不相邻, 中间有现浇或叠合梁与楼板相隔, 导致外立面效果很难统一.本文提出的节能与装饰一体化的装配式外墙板, 在合理解决外墙板保温、隔热的基础上, 自带装饰效果, 很大程度上加快了施工进度, 降低了综合成本.

　　1 节能装饰一体化装配式外墙板的设计研究

　　本文将对节能装饰一体化装配式外墙板结合附图1、2、3、4作进一步的描述.本建筑外墙板包括并排设置的内侧夹芯板1和外侧复合板2, 内外侧板之间通过U形框架结构的连接钢骨3固定连接, 形成空腔4, 所述空腔内设有建筑管线5, 也可根据需要放置蓄热相变材料, 更高效率地应用太阳能[3].在U形框架结构的连接钢骨上板或下板定距 (300 mm) 设有连接螺孔6, 相邻两建筑墙板通过U形框架上定距的连接螺孔6配合螺栓7紧固.

　　本墙板中的内侧夹芯板和外侧复合板均具有保温层, 双侧带空腔外墙板有更好的保温、隔音、抗风沙作用.内侧夹芯板包括两层压型彩钢钢板, 中间的保温材料为聚乙烯苯板.外侧板为多层复合结构, 从内而外依次为固定板8、填充料9、防护板10、导流防水板11, 还包括将多个单体墙板拼接后相互固定的连接固定弧板12.固定板和防护板都采用不锈钢材料冲压制成, 且固定板通过定位螺栓13与U型框架结构连接, 在固定板与防护板之间放置硅酸铝纤维或玻璃纤维棉等保温材料, 保温材料与固定板和防护板之间采用粘合固定.导流防水板采用轻质金属材料制成, 与防护板焊接固定, 且导流防水板的表面呈连续的凹凸状.对于单体建筑墙板, 其特征在于, 两端导流防水板为半凸形, 当两个单体建筑板进行拼接后形成整凸形, 固定弧板包裹着两侧单体建筑墙板的导流防水板, 通过螺钉15进行连接固定, 固定弧板和导流防水板之间涂有防水涂胶.在单体建筑墙板的接缝处用发泡材料填充后再用密封胶嵌缝14, 双重防水措施能够彻底根除墙体漏水问题[4].

　　图1 单体外墙板示意图

　
　　2 本建筑外墙板的特点

　　(1) 本墙板中的内侧夹芯板与外侧复合板均具有保温层, 且两者之间具有空腔, 空腔中的空气隔绝层能够很好地防止冷桥作用, 相比现有传统装配式外墙更加保温、隔音、抗风沙[5].

　　(2) 本墙板在空腔内可以设置各种管线, 并根据需要填充蓄热材料, 更高效率地利用太阳能, 提高保温性能.

　　图2 连接固定弧板示意图

　　图3 相邻建筑墙板拼装示意图

　　图4 自带装饰效果外墙板示意图

　　
　　(3) 相邻两建筑墙板拼接后, 两U型框架连接钢骨构成通道, 通道内设有钢筋并浇灌微膨胀细石混凝土, 闭合的通道内浇灌混凝土后相当于建筑物的圈梁, 增强了装配式建筑的整体性和抗震性能[6].

　　(4) 本墙板能够真正做到工厂化生产, 压槽成型, 适合于工厂大批量生产, 并且自带装饰效果, 如图4所示, 单个墙板体积一般为1 200 (宽) ×3 300 (长) ×240 (厚) , 易于运输, 损耗率低.并且墙板施工工艺简单, 可以在不影响建筑物使用的前提下依次更换内侧夹芯板和外侧复合板[7].

　　3 外墙板拼装技术研究

　　(1) 如图1、2所示, 本建筑外墙板包括并排设置的内侧夹芯板1和外侧复合板2, 两者通过U型框架连接钢骨3固定连接, 形成空腔4, 空腔内容纳各种管线5.所述的U型框架连接钢骨3的底边或顶边上定距设有连接螺孔6, 侧边上定距设有定位螺孔13.

　　(2) 如图1、3所示, 外侧复合板与内侧夹芯板均于工厂批量生产成型, 现场组装.外侧复合板固定板8、填充料9、防护板10均为粘合固定, 防护板10与导流板11采用焊接固定, 防护板10采用的是不锈钢材料冲压制成, 导流防水板11的表面呈连续的凹凸状, 轻质金属材料制成.

　　(3) 如图5所示, U型框架连接钢骨3通过其外侧边的定位螺孔配合螺栓13将外侧复合板固定, 相邻两单体建筑外墙板通过连接螺孔6配合螺栓7紧固, 紧固后两U型框架连接钢骨构成通道, 通道内设置有钢筋, 向预留灌注孔18内浇灌微膨胀细石混凝土16固定, 微膨胀细石混凝土在水化硬结过程中能起到补偿收缩的作用, 增强钢板与混凝土共同工作的能力[8], 在单体板的接缝处用发泡材料填充后再用密封胶嵌缝.

　　(4) 墙板与梁的连接大样如图5所示, 在梁内预埋U型框架连接钢骨20, 通过连接螺栓与墙板固定, 在预留灌注孔18内浇灌微膨胀细石混凝土.为确保外立面形式统一, 在梁外侧黏贴防护板10与导流防水板11, 并通过连接固定弧板12固定, 在接缝处填充发泡材料, 再用密封胶嵌缝.

　　图5 墙板与梁连接节点示意图

　　
　　(5) 如图2、6所示, 单个建筑外墙板两端的导流防水板为半凸型, 相连接后形成整凸型.连接固定弧板12包裹两侧单个外墙板的导流板, 通过螺钉19进行连接固定.连接固定弧板12与导流防水板11之间还涂抹有防水涂胶.

　　图6 墙板分步安装示意图1

　　
　　(6) 如图7所示, 在空腔内安置好管线和蓄热材料后, 封闭内墙板.通过定位螺栓13配合U型框架连接钢骨上的定位螺孔固定内侧墙板, 在墙板的接缝处用密封胶嵌缝.后期可以用硅藻泥或粉刷乳胶漆保证室内的美观效果.

　　图7 墙板分步安装示意图2

　　　4 结论

　　本文所阐述的节能装饰一体化外墙板, 根据工程需求充分实现部品的标准化设计、工厂化制造、机械化施工, 具有施工速度快、保温隔热、绿色环保、综合成本低等优点[9], 符合当前住宅产业化和建筑工业化发展的趋势, 切合国家绿色建筑和建筑节能的产业政策, 对于实现建筑行业可持续发展具有重要意义[10].但是, 我国目前对于预制装配式部分钢骨混凝土结构的研究还处在探索阶段, 关键节点的力学性能、防水、节能性能等研究也不够完善, 在有限元模拟分析方面成果不多, 尤其是相关的实验还不够系统、完整, 这也为我们进一步的研究提出了更大的挑战.

　　参考文献

　　[1]马琳皓.预制装配式混凝土外墙施工技术[J].四川建筑科学研究, 2014, 40 (5) :330-332.
　　[2]魏江洋.浅析预制装配式混凝土 (PC) 技术在民用建筑中的应用与发展[D].南京:南京大学, 2016.
　　[3]张建国, 杜常岭, 于奇, 等.预制混凝土外墙结构、保温、装饰一体化关键技术[J].混凝土世界, 2015, (4) :42-48.
　　[4]田源.预制湿凝土建筑表皮材料的表现力研究[D].广州:华南理工大学, 2010.
　　[5]汤雁南.预制装配式外墙建筑表现形式研究[D].沈阳:沈阳建筑大学, 2013.
　　[6]戴锦晓.预制混凝土楼梯构造连接问题研究--在工业化住宅中的应用[D].北京:北京建筑大学, 2015.
　　[7]刘少婷.金属作为建筑表皮的表现力研究[D].上海:同济大学, 2008.
　　[8]梁辰.相变储能材料的选择配制及其在墙体中的应用研究[D].北京:北京建筑工程学院, 2008.
　　[9]张杰, 吴保华.建筑节能设计中房间立面单元选择对K_m值的影响[J].四川建筑科学研究, 2005, (3) :118-120.
　　[10]袁昌鲁, 郝际平, 钟炜辉.钢框架-填充墙结构的发展与研究现状[J].工业建筑, 2013, 43 (S1) :307-312.