装配式轻钢承重保温一体化墙板结构房屋设计研究

装配式轻钢承重保温一体化墙板结构房屋设计研究

郝永凯

山东贵大建设安装工程有限公司，山东 临沂 273300

摘要：在装配式建筑发展的同时，为了推进“乡村振兴战略”，装配式农房得到人们的关注，但在国内的村镇建设中，与农房相关的研究工作尚处于初级阶段，特别是严寒地区的农房，受环境的影响，与之相关的实践更为稀少。本文所研究的装配式轻钢承重保温一体化墙板结构房屋主要应用于寒冷地区的农房建设，选用冷弯薄壁型钢格构式组合立柱作为墙体的骨架，聚苯乙烯颗粒作为墙体的保温材料，结合胶粘剂模塑成型，实现承重保温一体化墙体结构体系。

关键词：装配式；轻钢承重保温一体化；墙板结构；房屋设计

1轻钢承重保温一体化墙板结构房屋构造研究

1.1 概述

轻钢承重保温一体化墙板结构房屋主要由屋面、楼面和墙体三大部分构成。房屋的所有钢构件均由冷弯薄壁C型钢、U型钢制作而成。屋面由屋面板和屋架结构组成。楼面由楼面板和楼层梁组成。墙体由U型槽钢、立柱和夹芯保温层组成。

1.2 轻钢承重保温一体化墙板结构房屋构造设计

1.2.1 墙板构造

轻钢承重保温一体化墙板是在工厂里制作而成的装配式结构墙板。图2-1所示为标准墙板立面图。墙板立柱采用薄壁钢板冷弯成C型截面，为减少热桥的不利影响，立柱采用C型钢成对布置，中部填充聚苯乙烯阻断热桥；为提高墙板立柱沿虚轴的稳定性，沿高度方向设置至少两道缀板形成组合受力柱，缀板与立柱采用自攻螺钉连接。立柱采用Q235B级钢材，也可采用LQ550级钢材。立柱如图2-2所示，钢板厚度一般为0.8mm~1.5mm，具体尺寸随层高及墙板厚度进行调整。过梁需承担楼面板或屋面板的荷载，利用间距不大于400mm的立柱和两侧的加强立柱，以及窗顶、楼层标高处的U型槽钢，增加交叉钢带，组成桁架以提高过梁的刚度和承载力。在墙体转角处、门窗洞口两侧、抗剪墙板端部、屋面主梁支承处等竖向荷载较大部位，需对立柱进行加强。加强立柱采用厚度较大的冷弯薄壁型钢，立柱截面形式仍以C型为主，尺寸与普通立柱一致，成对布置，仍可采用模塑成型工艺制作成成品墙板，运输到现场进行拼装。加强立柱一般采用Q235B级钢材，也可采用LQ550级钢材。加强立柱的钢板厚度根据受力情况采用，一般为1.5mm~2mm。

图 2-1 标准墙板尺寸及构造示意 图 2-2 立柱详图示意

根据墙板内部填充整合材料的不同，组合后的墙体构造也不相同。当采用不燃性材料如聚合物水泥发泡体、水泥聚苯颗粒等填充时，用于外墙，保温性能不足，需要在外侧贴A级防火保温板；用于内墙，则可采用耐碱玻纤布加水泥浆做成薄抹灰封闭后，外挂硅酸钙板或者纸面石膏板形成墙体。当采用阻燃型聚苯颗粒加专用胶粘剂填充时，墙体两侧需采用25mm厚的钢丝网水泥抹面以满足必要的耐火极限，用于外墙仍需要外贴A级防火保温板阻断门窗洞口周边、楼层、屋盖处的热桥。

1.2.2 墙体立柱竖向连接构造

为了使墙板各处受力均匀，且上部荷载能均匀地传给基础，轻钢承重保温一体化墙板结构房屋在设计中将楼面主梁以及C型槽钢与墙体立柱设置在同一竖直平面上。上下立柱通过H型连接件和U型槽钢进行连接同时，H型连接件的腹板和翼缘与U型槽钢通过自攻螺钉进行连接。

1.2.3 墙体立柱与楼盖连接构造

楼盖构件多采用1.5mm~3mm厚度的薄钢板冷弯而成的C型槽钢，C型槽钢长度根据房屋跨度而定。楼盖与墙板立柱采用角型连接件进行连接。

1.2.4 墙体立柱与屋面檩条连接构造

屋面檩条截面根据跨度而定，轻钢结构房屋可以根据不同的建筑外形，将屋盖做成双坡屋面、四坡屋面、歇山顶屋面、人字形屋面、屋顶梁等形式。低层装配式轻钢承重保温一体化墙板结构房屋屋面从上到下依次是彩色蛭石瓦、防水薄膜、檩条、4mm厚SBS柔性卷材防水层、20mm厚水泥砂浆找平层、100mm阻燃型苯板保温层、钢筋网、压型钢板、C型檩条。

1.2.5 房屋外墙热桥阻断构造

由于外墙板底部及顶部均设置与墙板同宽的U型槽钢，作为上下连接件以及与楼面和屋盖檩条的连接件，且墙板立柱的内外C型槽钢之间也设有缀板，门窗洞口周边也设有与墙体同宽的承力构件，故不可避免的存在外墙热桥。因此，本文采用两种方法来阻断外墙热桥。

外贴保温层：是采用外贴保温层来阻断外墙热桥。具体做法是在外墙外侧加贴50mm厚的A级防火保温板，保温板外侧再施工面层。

墙板预留保温层：是在墙板内预留保温层。具体做法是在墙板制作时，外侧直接带40mm厚阻燃性聚苯乙烯泡沫塑料层。其墙板上下的U型槽钢、门窗洞口周边受力构件与墙板厚度相同。

1.2.6 房屋墙体防火构造

根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014），轻钢承重保温一体化墙板的防火性能指标,当轻钢承重保温一体化墙板保温材料采用聚苯乙烯颗粒时，燃烧性能为难燃性；采用水泥聚苯乙烯颗粒时，燃烧性能为不燃性。对一般的房间隔墙，耐火时限均能满足，但耐火等级为一级、二级的燃烧性能不满足，可满足耐火等级为三级、四级的一般隔墙的防火要求和耐火等级为四级的承重墙的防火要求。

1.3 轻钢承重保温一体化墙板结构房屋体系研究

轻钢承重保温一体化墙板结构房屋采用预制装配式发展的思路，采用轻钢龙骨承重，利用不燃性材料如聚合物水泥发泡体、加气混凝土，或者阻燃型聚苯颗粒、水泥聚苯颗粒等进行填充整合，在工厂形成整体式墙板，在现场拼装成墙板结构体系。

1.3.1 房屋竖向承力体系

装配式轻钢承重保温一体化墙板结构房屋的竖向承力构件包括墙板内的立柱、洞口边加强的立柱（在工厂预制到墙板内）、屋架支承点的加强立柱（在工厂预制到墙板内），以及门窗洞口上部过梁。

1.3.2 房屋水平承力体系

装配式轻钢承重保温一体化墙板结构房屋的水平承力体系采用抗剪墙板。根据墙体面层做法的不同采用不同的抗剪墙板。面层采用钢丝网或耐碱玻纤网格布水泥砂浆抹面时，房屋结构成为以轻钢龙骨为骨架的剪力墙结构，不需要设置交叉钢带。面层采用硅钙板或者双层纸面石膏板时，结构的水平承力体系以抗剪墙板和蒙皮材料两部分组成。抗剪墙板采用交叉钢带组成支撑体系，承担全部水平荷载不少于50%。蒙皮材料与墙板承担剩余的50%。

1.3.3 房屋楼盖承力体系

装配式轻钢承重保温一体化墙板结构房屋楼盖承力体系采用单向布置的冷弯薄壁C型槽钢，槽钢中距与墙板立柱协调，一般取375mm。上铺纤维水泥压力板组成楼盖体系。纤维水泥压力板采用自攻螺钉与C型檩条连接。为避免受力集中，C型槽钢的搭设相互错开，不宜集中搭设在一个方向，以尽量均衡墙柱受力。

2 结语

轻钢承重保温一体化墙板需在现场进行拼装，采用交叉钢带与墙板立柱通过自攻螺钉进行连接，钢带与骨架之间的连接很大程度上取决于拼接的精度以及聚苯乙烯保温层的厚度，易导致交叉钢带与立柱之间的缝隙较大，影响墙体的受力性能，建议将该种构造的墙体产业化，加工过程在工厂完成，现场装配，有利于产品品质的控制。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部，工业和信息化部.国家开始推进绿色农房建设工作[J]．建筑砌块与砌块建筑，2014(1)．

[2]刘敬疆．薄壁轻钢住宅建筑体系在国外的应用[N]．现代物流报，2013-12-15