钢结构建筑围护体系结构技术及影响因素分析

钢结构建筑围护体系结构技术及影响因素分析

邢念东

天元建设集团有限公司山东临沂276000

摘要：随着城市化进程的不断加快,建筑行业已经呈现一种蓬勃发展的趋势,人们对于建筑的质量提出更高的要求,有关地方装配式建筑相关政策的出台,钢结构住宅成为建筑行业中重要的发展趋势。其中钢结构住宅建筑外墙围护结构的相关做法缺乏,这也成为制约住宅建筑发展的重要因素。文章将从钢结构住宅建筑外墙围护结构做法方面进行研究和分析,提出相应的措施。

关键词：钢结构；围护体系；影响因素

引言

近年来，我国建筑行业正处于向着建筑产业化发展转型的进程，符合新形势的装配式钢结构建筑迎来了新的发展契机 [1]。但与钢结构住宅相配套的围护体系技术的欠缺，成为目前制约我国钢结构住宅建筑发展的关键问题之一 [2]。在保证围护结构性能的前提下，如何实现节能、保温、耐久性能等功能的进一步提升成为我国建筑设计及研究人员重点关注的问题。钢结构应用广泛，其配套的围护结构种类众多，技术分支庞杂，因此将其进行分类具有重要意义。

1. 钢结构围护结构体系

钢结构住宅围护结构从不同的功能体系角度划分，可分为墙体，楼（屋）盖及门窗。三种体系共同构成了住宅的围护体系。1.1 墙体体系。钢结构住宅墙体系适宜工业化的生产制作与简单的现场装配，减少现场施工量。钢结构住宅墙体连接部位的造很关键，墙体常常由各种复合材料组成，并由工厂生产加工完成，在现场只需快速安装，因此为保证施工质量，其节点构造比砌筑式墙体复杂很多。

1.2 楼 ( 屋 ) 盖体系。楼面板在装配式钢结构建筑物中主要承受竖向荷载以及传递水平荷载。在选择楼板系统时，常采用轻质高强的材料，目前我国采用的楼面板类型主要为压型钢板组合楼板、钢筋桁架楼承板和预制混凝土叠合楼板，可以取消湿作业，全年施工，缩短工期。此外，楼面板还承担楼层间隔声及防火作用。1.3 门窗体系。我国建筑在外窗框架材料上经历三个阶段的变化。80 年代以前，建筑用外窗框基本为木材；80 年代之后，实腹或空腹钢（铝）外窗占据了我国大部分外窗市场；从 90 年代开始，我国开始大量引进 PVC 塑钢外窗，新型铝合金等材料。但外窗玻 璃的使用变化不大，新型节能玻璃的开发还有待进一步研究。[3]

2. 钢结构围护结构材料

钢结构围护结构材料可按下图分类：

2.1 外墙材料

2.1.1 轻质混凝土墙板。采用加气混凝土和轻骨料混凝土等制成的单一材料墙板，可作为保温外墙。ALC 加气板是我国目前使用较多的单一材料墙板，它经过高压蒸汽养护而成的多气孔混凝土成型板材（内含经过处理的钢筋增强），属于轻质环保隔墙板，具有保温隔热，抗冻抗渗，施工方便等优点。ALC 技术具有环保节能和可持续发展的绿色理念，在我国未来装配式建筑领域还有很大的发展空间。

2.1.2 轻质复合墙板。复合材料墙板可分为夹芯板和生态墙板。夹芯板由于其面板与内部芯材可进行多种组合搭配的特性使我们可以制作出适用于各种情况的板材。

采用包套轧制 - 粉末冶金法制成的泡沫铝夹芯板 [4] 提高了粉末利用率，改善了板型质量，拥有了更好的冲击性能与弯曲承载水平。台湾推出“三明治”的轻质复合外墙板 [5]，两侧表面为强化纤维水泥板 , 中间为轻骨料砼，强度高 , 重量轻 ( 仅为砼墙的1/9), 构造上可以满足住宅外墙防火、防水、隔音和隔热性能。德国研发了一种轻质空心复合外墙板 , 采用真空挤出成型工艺 , 可作承重墙板；我国上海某公司公布了一种仿生智能外围护结构，实现了墙体外围护结构的自保温隔热作用。

2.1.3 玻璃。近年来玻璃幕墙技术逐渐成熟，上海中心大厦的玻璃幕墙采用金刚铯钾防火玻璃能在 1000℃的火焰炙烤一个小时后仍然保持完整；夹胶玻璃在受到猛烈冲击后即便碎裂仍保持完整；双层中空玻璃可以挡住 90% 的太阳辐射热，使房间可以做到冬暖夏凉，极大地改善了生活环境。玻璃幕墙将建筑美学、建筑功能、建筑节能、建筑结构等因素有机地统一起来。

2.2 屋（楼）面材料。屋（楼）面材料大致可以分为现浇钢筋混凝土，装配式预制板等。屋（楼）面材料和墙体材料一样，都有向轻质复合板方向发展的趋势。

2.2.1 现浇钢筋混凝土楼板。现浇钢筋混凝土楼板具有坚固、耐久、防火性能好、成本低的特点，承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。有薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。

2.2.2 装配式（预制）板。装配式预制板可以分为夹芯板，压型钢板。夹芯屋（楼）面板与夹芯墙板性质一致，只在用途上区分于墙板。压型钢板采用热镀锌钢板或彩色镀锌钢板，经辊压冷弯成各种波型，具有轻质高强、美观耐用、施工简便、抗震防火等特点。以我国国家大剧院为例，其采用钛饰金属屋面板，使整个剧院结构具有优秀的抗腐蚀性与塑性，在保证了结构强度的情况下，延长了整体结构的寿命。

2.3 其他材料。屋面瓦种类繁多，根据材料分有粘土瓦、石棉水混波瓦、彩钢沥青油毡瓦、琉璃瓦等。其中粘土瓦主要用于民用建筑的坡型屋顶，石棉水混波瓦等多用于简易或临时性建筑。琉璃瓦主要用于园林建筑和仿古建筑的屋面或墙瓦。屋面瓦具有防风防水的优点且可以对建筑起到装饰与美观的作用。

3 钢结构围护结构快速建造技术

装配式钢结构建筑的房屋以轻钢结构作承重，采用不同材料夹芯板作围护，以标准模数系列进行空间组合，可快速多次组装拆卸重复使用，可系列化开发、集成化生产、配套化供应、形成可库存和可多次周转使用的定型产品领域。装配式钢结构建筑在我国发展较晚，设计与施工方案不当可能导致造价高昂和施工质量问题。

4. 总结

高度工业化、节能环保、性能优异是新型围护结构材料的主要发展方向。钢结构围护体系应具备轻质高强的特性，种类繁多，选用时应综合考虑材料的强度、重量、保温性、隔音性等性能。钢结构围护结构的生产施工正在往快速建造方向不断发展，越来越多的现场拼装工艺逐步取代传统的现浇混凝土施工方法。施工组织调配方式成为提高。

参考文献：

[1]郝际平,薛强,樊春雷.装配式钢结构建筑体系及低能耗技术探索研究与应用[J].中国建筑金属结构,2018(11):19-25.

[2]侯和涛,王弘扬,陈晓,牟银林.装配式钢结构建筑的工程设计与应用[J].建筑技术,2018,49(S1):23-24.

[3]陈志华,钟旭,余玉洁,刘洋,韩建聪.多层模块钢结构住宅项目关键技术及实践[J].建筑技术,2018,49(04):372-376.

[4]刘炜,杨秋鸣.钢结构住宅建筑外墙围护结构做法及材料研究与分析[J].建材技术与应用,2017(03):17-20.