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建筑保溫與結構一體化技術是建筑節能發展的新方向
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作者:prob6eea6
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發布時間: 2018-05-02
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外墻外保溫在我國已發展30余年，這種給建筑穿“棉襖”的保溫方式，曾是我國保溫技術的主體。外墻外保溫系統包括貼砌類、粘貼類、幕墻類等各種外墻外保溫形式。當前主要以薄抹灰系統為主，該系統采用由聚合物砂漿、玻璃纖維網格布、阻燃性聚苯板或擠塑板等材料復合而成，現場粘接施工的保溫技術。有機外墻保溫材料具有隔熱效果好、質量輕等優點，并已建立了一套施工規程和標準。隨著時間的推移和人們對住房要求標準的提高，現有的外墻保溫技術暴露出的問題越來越多。
我國外墻保溫層設計壽命僅為25年，而建筑物的壽命為50~70年；有些外墻保溫三五年就出現開裂現象，并發生砸壞車輛、砸傷人的次生事故；后期維修費用大，據估算每平方米維修費用高達千元，還將產生大量建筑垃圾，影響環保質量和城市形象；容易引起火災，尤其是高層建筑。
2017年6月14日英國倫敦塔樓高層公寓發生火災，人員傷亡慘重，現場觸目驚心。不只是在英國，我國在城鎮化建設過程中也普遍存在高層建筑過多的問題。隨著經濟社會的快速發展，城市建設日新月異，許多地方高樓平地而起，高層（8層以上，超過24米）超高層建筑急劇增多，建筑高度不斷攀升，體量和跨度越來越大。
據初步統計，我國目前現有高層建筑34.7萬棟，百米以上超高層建筑6000余棟，數量均居世界第一。我國在建筑節能初期，外墻保溫使用了約30億立方米易燃、可燃的有機保溫材料，一旦墻體保護層脫落、破損，遇到明火就會迅速蔓延，很容易形成大面積火災，而高層發生火災的消防撲救是全球性的難題。可以說，外墻保溫材料在保溫的同時成了火災的導火索，而火災給人民生命財產造成的損失特別巨大：2010年11月15日，上海膠州路教師公寓發生特別重大火災，造成42人死亡，52人受傷；2011年2月3日，被稱為沈陽第一高樓的皇朝萬鑫大廈發生火災；2015年11月26日，鄭州冉屯路九龍國際在建大樓發生火災，大火在很短時間內從一樓燒到34樓，2名工人身亡；2018年2月1日鄭州綠地原盛國際辦公樓發生火災，短短一個小時，過火面積就達2000平方米……
中國消防網數據顯示，近十年來，全國共發生高層火災3.1萬起，死亡474人，直接財產損失15.6億元，其中特別重大火災3起、重大火災4起、較大火災24起。慘痛的教訓說明，現有的外墻保溫技術已經不適合時代的發展要求，新時代強烈呼喚新的保溫和防火兼顧的技術，即建筑保溫與結構一體化技術。業內人士表示，該技術體系既是滿足建筑物最高安全耐火等級的體系，又是可實現建筑節能高效保溫的體系。
建筑保溫與結構一體化技術是集保溫和墻體圍護功能與一體、將保溫與結構形成一個整體，墻體不需要另行采取保溫措施即可滿足現行節能標準要求，實現保溫與建筑同壽命、施工方便的新技術，是有效解決節能保溫工程質量通病和消防安全的重要舉措，符合國家節能減排發展方向和產業政策，對提高建筑節能水平、促進建設領域轉型升級具有重要意義。一體化技術滿足三個條件：一是建筑墻體保溫與結構同步施工，同時保溫層外側有足夠厚度的混凝土或其他無機材料防護層；二是施工后結構保溫墻體無需再做保溫即能滿足現行節能標準尤其是防火標準要求；三是能夠實現建筑保溫與墻體同壽命。
具體來說，建筑保溫與結構一體化技術體系有七個方面的優勢。
一是在建筑物的壽命期內不會發生脫落，即建筑不拆，保溫不壞。該技術包括保溫外模板和自保溫砌塊，保溫外模板是經工廠化預制，在現澆混凝土墻體施工中起外模板作用的復合保溫板（以下簡稱復合保溫模板），內側澆筑混凝土，外側做水泥砂漿抹面層及飾面層，通過連接件將復合保溫外模板與混凝土牢固連接在一起而形成的保溫結構系統。該系統屬于現澆鋼筋混凝土復合保溫結構體系，適用于框架、框剪結構的工業與民用建筑的梁、柱、剪力墻等部位；自保溫砌塊是以水泥，粉煤灰、爐渣等輕集料為主要原料，經機制成型的多孔塊體，將聚苯乙烯顆粒進行熱熔注塑到孔洞中后形成的復合保溫砌塊，用于二次結構的填充墻部位。該體系讓保溫與結構共為有機整體，達到了保溫與結構同壽命，解決了普通墻體保溫層開裂、滲水、空鼓、脫落等工程質量隱患，且無需二次維修和更換，真正做到建筑不拆，保溫不壞。
二是達到國家A級防火要求。采用一體化技術體系的建筑，基層墻體為現澆混凝土承重墻體，外保護層一般為50毫米不燃材料，中間為燃燒性能等級為B1或B2級的有機夾芯保溫材料。耐火極限三小時以上，完全可以達到《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）的防火要求體。
三是滿足國家抗震設防要求。采用一體化技術體系建筑是一個有機的整體構造，在承受地震時，兩側混凝土在骨架的連接下協同工作，不會出現傾覆或散落形式的破壞，其抗震性能比磚混結構提高2~3個抗震等級，極大提升建筑的堅固穩定性，滿足國家抗震設防要求。
四是施工便捷，工期一般縮短2~3個月。以ZS墻體保溫系統為例，該體系的保溫外模板和復合自保溫砌塊系列產品，在工廠內采用全自動生產線加工生產，產品質量穩定，效率高，全部解決了整個建筑外圍護結構的保溫問題，無需再做外保溫，達到了同步施工、墻體保溫同步完成，工期一般可縮短2個月，可最大限度地實現建筑工廠化和住宅產業化，提高工程施工速度。
五是綜合造價低。傳統外墻保溫層使用年限為20~25年，按房屋設計壽命70年推算，建筑物需更換保溫層2~3次，而采用一體化技術體系的建筑保溫與建筑同壽命，無需維護更換，從而降低維修費用至少每平方米1000元，同時解決了巨額維修費用所帶來的社會問題。
六是節能環保效果好。采用一體化技術體系的建筑由于其有結構優勢，所以具有良好的保溫隔熱功能，可滿足嚴寒和寒冷地區75%的節能標準。此外，采用一體化體系的建筑不使用任何黏土制品，保護耕地，節約能源；自保溫砌塊產品對粉煤灰、爐渣、建筑垃圾等工業廢棄物的綜合利用率最高可達60%，減少建筑垃圾排放、實現了資源的綜合利用。
七是可與裝配式建筑相結合，實現建筑工廠化，并逐步實行建筑產業化。裝配式建筑由主體結構系統、外圍護系統、內裝系統、設備與管線系統全面裝配而成，而一體化技術完全可以服務于外圍護系統。一體化技術體系的已被山東、河北、河南山西等省列為建筑領域重點推廣技術。
綜上所述可見，建筑保溫與結構一體化技術是國家"十三五”建筑節能規劃的重要內容，是建筑節能發展的新趨勢，是實現建筑保溫與結構一體化的最佳途徑，是一項利國利民和實現和諧宜居社會的重要技術支撐。
外墻外保溫技術存在的問題和不足
我國外墻保溫層設計壽命僅為25年，而建筑物的壽命為50~70年；有些外墻保溫三五年就出現開裂現象，并發生砸壞車輛、砸傷人的次生事故；后期維修費用大，據估算每平方米維修費用高達千元，還將產生大量建筑垃圾，影響環保質量和城市形象；容易引起火災，尤其是高層建筑。
2017年6月14日英國倫敦塔樓高層公寓發生火災，人員傷亡慘重，現場觸目驚心。不只是在英國，我國在城鎮化建設過程中也普遍存在高層建筑過多的問題。隨著經濟社會的快速發展，城市建設日新月異，許多地方高樓平地而起，高層（8層以上，超過24米）超高層建筑急劇增多，建筑高度不斷攀升，體量和跨度越來越大。
據初步統計，我國目前現有高層建筑34.7萬棟，百米以上超高層建筑6000余棟，數量均居世界第一。我國在建筑節能初期，外墻保溫使用了約30億立方米易燃、可燃的有機保溫材料，一旦墻體保護層脫落、破損，遇到明火就會迅速蔓延，很容易形成大面積火災，而高層發生火災的消防撲救是全球性的難題。可以說，外墻保溫材料在保溫的同時成了火災的導火索，而火災給人民生命財產造成的損失特別巨大：2010年11月15日，上海膠州路教師公寓發生特別重大火災，造成42人死亡，52人受傷；2011年2月3日，被稱為沈陽第一高樓的皇朝萬鑫大廈發生火災；2015年11月26日，鄭州冉屯路九龍國際在建大樓發生火災，大火在很短時間內從一樓燒到34樓，2名工人身亡；2018年2月1日鄭州綠地原盛國際辦公樓發生火災，短短一個小時，過火面積就達2000平方米……
中國消防網數據顯示，近十年來，全國共發生高層火災3.1萬起，死亡474人，直接財產損失15.6億元，其中特別重大火災3起、重大火災4起、較大火災24起。慘痛的教訓說明，現有的外墻保溫技術已經不適合時代的發展要求，新時代強烈呼喚新的保溫和防火兼顧的技術，即建筑保溫與結構一體化技術。業內人士表示，該技術體系既是滿足建筑物最高安全耐火等級的體系，又是可實現建筑節能高效保溫的體系。
建筑保溫與結構一體化技術體系的優勢
建筑保溫與結構一體化技術是集保溫和墻體圍護功能與一體、將保溫與結構形成一個整體，墻體不需要另行采取保溫措施即可滿足現行節能標準要求，實現保溫與建筑同壽命、施工方便的新技術，是有效解決節能保溫工程質量通病和消防安全的重要舉措，符合國家節能減排發展方向和產業政策，對提高建筑節能水平、促進建設領域轉型升級具有重要意義。一體化技術滿足三個條件：一是建筑墻體保溫與結構同步施工，同時保溫層外側有足夠厚度的混凝土或其他無機材料防護層；二是施工后結構保溫墻體無需再做保溫即能滿足現行節能標準尤其是防火標準要求；三是能夠實現建筑保溫與墻體同壽命。
具體來說，建筑保溫與結構一體化技術體系有七個方面的優勢。
一是在建筑物的壽命期內不會發生脫落，即建筑不拆，保溫不壞。該技術包括保溫外模板和自保溫砌塊，保溫外模板是經工廠化預制，在現澆混凝土墻體施工中起外模板作用的復合保溫板（以下簡稱復合保溫模板），內側澆筑混凝土，外側做水泥砂漿抹面層及飾面層，通過連接件將復合保溫外模板與混凝土牢固連接在一起而形成的保溫結構系統。該系統屬于現澆鋼筋混凝土復合保溫結構體系，適用于框架、框剪結構的工業與民用建筑的梁、柱、剪力墻等部位；自保溫砌塊是以水泥，粉煤灰、爐渣等輕集料為主要原料，經機制成型的多孔塊體，將聚苯乙烯顆粒進行熱熔注塑到孔洞中后形成的復合保溫砌塊，用于二次結構的填充墻部位。該體系讓保溫與結構共為有機整體，達到了保溫與結構同壽命，解決了普通墻體保溫層開裂、滲水、空鼓、脫落等工程質量隱患，且無需二次維修和更換，真正做到建筑不拆，保溫不壞。
二是達到國家A級防火要求。采用一體化技術體系的建筑，基層墻體為現澆混凝土承重墻體，外保護層一般為50毫米不燃材料，中間為燃燒性能等級為B1或B2級的有機夾芯保溫材料。耐火極限三小時以上，完全可以達到《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）的防火要求體。
三是滿足國家抗震設防要求。采用一體化技術體系建筑是一個有機的整體構造，在承受地震時，兩側混凝土在骨架的連接下協同工作，不會出現傾覆或散落形式的破壞，其抗震性能比磚混結構提高2~3個抗震等級，極大提升建筑的堅固穩定性，滿足國家抗震設防要求。
四是施工便捷，工期一般縮短2~3個月。以ZS墻體保溫系統為例，該體系的保溫外模板和復合自保溫砌塊系列產品，在工廠內采用全自動生產線加工生產，產品質量穩定，效率高，全部解決了整個建筑外圍護結構的保溫問題，無需再做外保溫，達到了同步施工、墻體保溫同步完成，工期一般可縮短2個月，可最大限度地實現建筑工廠化和住宅產業化，提高工程施工速度。
五是綜合造價低。傳統外墻保溫層使用年限為20~25年，按房屋設計壽命70年推算，建筑物需更換保溫層2~3次，而采用一體化技術體系的建筑保溫與建筑同壽命，無需維護更換，從而降低維修費用至少每平方米1000元，同時解決了巨額維修費用所帶來的社會問題。
六是節能環保效果好。采用一體化技術體系的建筑由于其有結構優勢，所以具有良好的保溫隔熱功能，可滿足嚴寒和寒冷地區75%的節能標準。此外，采用一體化體系的建筑不使用任何黏土制品，保護耕地，節約能源；自保溫砌塊產品對粉煤灰、爐渣、建筑垃圾等工業廢棄物的綜合利用率最高可達60%，減少建筑垃圾排放、實現了資源的綜合利用。
七是可與裝配式建筑相結合，實現建筑工廠化，并逐步實行建筑產業化。裝配式建筑由主體結構系統、外圍護系統、內裝系統、設備與管線系統全面裝配而成，而一體化技術完全可以服務于外圍護系統。一體化技術體系的已被山東、河北、河南山西等省列為建筑領域重點推廣技術。
綜上所述可見，建筑保溫與結構一體化技術是國家"十三五”建筑節能規劃的重要內容，是建筑節能發展的新趨勢，是實現建筑保溫與結構一體化的最佳途徑，是一項利國利民和實現和諧宜居社會的重要技術支撐。
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