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建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)是建筑節(jié)能發(fā)展的新方向
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作者:prob6eea6
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發(fā)布時(shí)間: 2018-05-02
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外墻外保溫在我國(guó)已發(fā)展30余年，這種給建筑穿“棉襖”的保溫方式，曾是我國(guó)保溫技術(shù)的主體。外墻外保溫系統(tǒng)包括貼砌類、粘貼類、幕墻類等各種外墻外保溫形式。當(dāng)前主要以薄抹灰系統(tǒng)為主，該系統(tǒng)采用由聚合物砂漿、玻璃纖維網(wǎng)格布、阻燃性聚苯板或擠塑板等材料復(fù)合而成，現(xiàn)場(chǎng)粘接施工的保溫技術(shù)。有機(jī)外墻保溫材料具有隔熱效果好、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，并已建立了一套施工規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。隨著時(shí)間的推移和人們對(duì)住房要求標(biāo)準(zhǔn)的提高，現(xiàn)有的外墻保溫技術(shù)暴露出的問題越來越多。
我國(guó)外墻保溫層設(shè)計(jì)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(xiàn)開裂現(xiàn)象，并發(fā)生砸壞車輛、砸傷人的次生事故；后期維修費(fèi)用大，據(jù)估算每平方米維修費(fèi)用高達(dá)千元，還將產(chǎn)生大量建筑垃圾，影響環(huán)保質(zhì)量和城市形象；容易引起火災(zāi)，尤其是高層建筑。
2017年6月14日英國(guó)倫敦塔樓高層公寓發(fā)生火災(zāi)，人員傷亡慘重，現(xiàn)場(chǎng)觸目驚心。不只是在英國(guó)，我國(guó)在城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中也普遍存在高層建筑過多的問題。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)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(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前現(xiàn)有高層建筑34.7萬(wàn)棟，百米以上超高層建筑6000余棟，數(shù)量均居世界第一。我國(guó)在建筑節(jié)能初期，外墻保溫使用了約30億立方米易燃、可燃的有機(jī)保溫材料，一旦墻體保護(hù)層脫落、破損，遇到明火就會(huì)迅速蔓延，很容易形成大面積火災(zāi)，而高層發(fā)生火災(zāi)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(shí)成了火災(zāi)的導(dǎo)火索，而火災(zāi)給人民生命財(cái)產(chǎn)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(fā)生特別重大火災(zāi)，造成42人死亡，52人受傷；2011年2月3日，被稱為沈陽(yáng)第一高樓的皇朝萬(wàn)鑫大廈發(fā)生火災(zāi)；2015年11月26日，鄭州冉屯路九龍國(guó)際在建大樓發(fā)生火災(zāi)，大火在很短時(shí)間內(nèi)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(guó)際辦公樓發(fā)生火災(zāi)，短短一個(gè)小時(shí)，過火面積就達(dá)2000平方米……
中國(guó)消防網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，近十年來，全國(guó)共發(fā)生高層火災(zāi)3.1萬(wàn)起，死亡474人，直接財(cái)產(chǎn)損失15.6億元，其中特別重大火災(zāi)3起、重大火災(zāi)4起、較大火災(zāi)24起。慘痛的教訓(xùn)說明，現(xiàn)有的外墻保溫技術(shù)已經(jīng)不適合時(shí)代的發(fā)展要求，新時(shí)代強(qiáng)烈呼喚新的保溫和防火兼顧的技術(shù)，即建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士表示，該技術(shù)體系既是滿足建筑物最高安全耐火等級(jí)的體系，又是可實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能高效保溫的體系。
建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)是集保溫和墻體圍護(hù)功能與一體、將保溫與結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，墻體不需要另行采取保溫措施即可滿足現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)保溫與建筑同壽命、施工方便的新技術(shù)，是有效解決節(jié)能保溫工程質(zhì)量通病和消防安全的重要舉措，符合國(guó)家節(jié)能減排發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)政策，對(duì)提高建筑節(jié)能水平、促進(jìn)建設(shè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。一體化技術(shù)滿足三個(gè)條件：一是建筑墻體保溫與結(jié)構(gòu)同步施工，同時(shí)保溫層外側(cè)有足夠厚度的混凝土或其他無機(jī)材料防護(hù)層；二是施工后結(jié)構(gòu)保溫墻體無需再做保溫即能滿足現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)尤其是防火標(biāo)準(zhǔn)要求；三是能夠?qū)崿F(xiàn)建筑保溫與墻體同壽命。
具體來說，建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)體系有七個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。
一是在建筑物的壽命期內(nèi)不會(huì)發(fā)生脫落，即建筑不拆，保溫不壞。該技術(shù)包括保溫外模板和自保溫砌塊，保溫外模板是經(jīng)工廠化預(yù)制，在現(xiàn)澆混凝土墻體施工中起外模板作用的復(fù)合保溫板（以下簡(jiǎn)稱復(fù)合保溫模板），內(nèi)側(cè)澆筑混凝土，外側(cè)做水泥砂漿抹面層及飾面層，通過連接件將復(fù)合保溫外模板與混凝土牢固連接在一起而形成的保溫結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于現(xiàn)澆鋼筋混凝土復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)體系，適用于框架、框剪結(jié)構(gòu)的工業(yè)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(jīng)機(jī)制成型的多孔塊體，將聚苯乙烯顆粒進(jìn)行熱熔注塑到孔洞中后形成的復(fù)合保溫砌塊，用于二次結(jié)構(gòu)的填充墻部位。該體系讓保溫與結(jié)構(gòu)共為有機(jī)整體，達(dá)到了保溫與結(jié)構(gòu)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(zhì)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(dá)到國(guó)家A級(jí)防火要求。采用一體化技術(shù)體系的建筑，基層墻體為現(xiàn)澆混凝土承重墻體，外保護(hù)層一般為50毫米不燃材料，中間為燃燒性能等級(jí)為B1或B2級(jí)的有機(jī)夾芯保溫材料。耐火極限三小時(shí)以上，完全可以達(dá)到《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）的防火要求體。
三是滿足國(guó)家抗震設(shè)防要求。采用一體化技術(shù)體系建筑是一個(gè)有機(jī)的整體構(gòu)造，在承受地震時(shí)，兩側(cè)混凝土在骨架的連接下協(xié)同工作，不會(huì)出現(xiàn)傾覆或散落形式的破壞，其抗震性能比磚混結(jié)構(gòu)提高2~3個(gè)抗震等級(jí)，極大提升建筑的堅(jiān)固穩(wěn)定性，滿足國(guó)家抗震設(shè)防要求。
四是施工便捷，工期一般縮短2~3個(gè)月。以ZS墻體保溫系統(tǒng)為例，該體系的保溫外模板和復(fù)合自保溫砌塊系列產(chǎn)品，在工廠內(nèi)采用全自動(dòng)生產(chǎn)線加工生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，效率高，全部解決了整個(gè)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫問題，無需再做外保溫，達(dá)到了同步施工、墻體保溫同步完成，工期一般可縮短2個(gè)月，可最大限度地實(shí)現(xiàn)建筑工廠化和住宅產(chǎn)業(yè)化，提高工程施工速度。
五是綜合造價(jià)低。傳統(tǒng)外墻保溫層使用年限為20~25年，按房屋設(shè)計(jì)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(shù)體系的建筑保溫與建筑同壽命，無需維護(hù)更換，從而降低維修費(fèi)用至少每平方米1000元，同時(shí)解決了巨額維修費(fèi)用所帶來的社會(huì)問題。
六是節(jié)能環(huán)保效果好。采用一體化技術(shù)體系的建筑由于其有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，所以具有良好的保溫隔熱功能，可滿足嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)75%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。此外，采用一體化體系的建筑不使用任何黏土制品，保護(hù)耕地，節(jié)約能源；自保溫砌塊產(chǎn)品對(duì)粉煤灰、爐渣、建筑垃圾等工業(yè)廢棄物的綜合利用率最高可達(dá)60%，減少建筑垃圾排放、實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。
七是可與裝配式建筑相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑工廠化，并逐步實(shí)行建筑產(chǎn)業(yè)化。裝配式建筑由主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)全面裝配而成，而一體化技術(shù)完全可以服務(wù)于外圍護(hù)系統(tǒng)。一體化技術(shù)體系的已被山東、河北、河南山西等省列為建筑領(lǐng)域重點(diǎn)推廣技術(shù)。
綜上所述可見，建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)是國(guó)家"十三五”建筑節(jié)能規(guī)劃的重要內(nèi)容，是建筑節(jié)能發(fā)展的新趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化的最佳途徑，是一項(xiàng)利國(guó)利民和實(shí)現(xiàn)和諧宜居社會(huì)的重要技術(shù)支撐。
外墻外保溫技術(shù)存在的問題和不足
我國(guó)外墻保溫層設(shè)計(jì)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(xiàn)開裂現(xiàn)象，并發(fā)生砸壞車輛、砸傷人的次生事故；后期維修費(fèi)用大，據(jù)估算每平方米維修費(fèi)用高達(dá)千元，還將產(chǎn)生大量建筑垃圾，影響環(huán)保質(zhì)量和城市形象；容易引起火災(zāi)，尤其是高層建筑。
2017年6月14日英國(guó)倫敦塔樓高層公寓發(fā)生火災(zāi)，人員傷亡慘重，現(xiàn)場(chǎng)觸目驚心。不只是在英國(guó)，我國(guó)在城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中也普遍存在高層建筑過多的問題。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)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(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前現(xiàn)有高層建筑34.7萬(wàn)棟，百米以上超高層建筑6000余棟，數(shù)量均居世界第一。我國(guó)在建筑節(jié)能初期，外墻保溫使用了約30億立方米易燃、可燃的有機(jī)保溫材料，一旦墻體保護(hù)層脫落、破損，遇到明火就會(huì)迅速蔓延，很容易形成大面積火災(zāi)，而高層發(fā)生火災(zāi)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(shí)成了火災(zāi)的導(dǎo)火索，而火災(zāi)給人民生命財(cái)產(chǎn)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(fā)生特別重大火災(zāi)，造成42人死亡，52人受傷；2011年2月3日，被稱為沈陽(yáng)第一高樓的皇朝萬(wàn)鑫大廈發(fā)生火災(zāi)；2015年11月26日，鄭州冉屯路九龍國(guó)際在建大樓發(fā)生火災(zāi)，大火在很短時(shí)間內(nèi)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(guó)際辦公樓發(fā)生火災(zāi)，短短一個(gè)小時(shí)，過火面積就達(dá)2000平方米……
中國(guó)消防網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，近十年來，全國(guó)共發(fā)生高層火災(zāi)3.1萬(wàn)起，死亡474人，直接財(cái)產(chǎn)損失15.6億元，其中特別重大火災(zāi)3起、重大火災(zāi)4起、較大火災(zāi)24起。慘痛的教訓(xùn)說明，現(xiàn)有的外墻保溫技術(shù)已經(jīng)不適合時(shí)代的發(fā)展要求，新時(shí)代強(qiáng)烈呼喚新的保溫和防火兼顧的技術(shù)，即建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士表示，該技術(shù)體系既是滿足建筑物最高安全耐火等級(jí)的體系，又是可實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能高效保溫的體系。
建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)體系的優(yōu)勢(shì)
建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)是集保溫和墻體圍護(hù)功能與一體、將保溫與結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，墻體不需要另行采取保溫措施即可滿足現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)保溫與建筑同壽命、施工方便的新技術(shù)，是有效解決節(jié)能保溫工程質(zhì)量通病和消防安全的重要舉措，符合國(guó)家節(jié)能減排發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)政策，對(duì)提高建筑節(jié)能水平、促進(jìn)建設(shè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。一體化技術(shù)滿足三個(gè)條件：一是建筑墻體保溫與結(jié)構(gòu)同步施工，同時(shí)保溫層外側(cè)有足夠厚度的混凝土或其他無機(jī)材料防護(hù)層；二是施工后結(jié)構(gòu)保溫墻體無需再做保溫即能滿足現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)尤其是防火標(biāo)準(zhǔn)要求；三是能夠?qū)崿F(xiàn)建筑保溫與墻體同壽命。
具體來說，建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)體系有七個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。
一是在建筑物的壽命期內(nèi)不會(huì)發(fā)生脫落，即建筑不拆，保溫不壞。該技術(shù)包括保溫外模板和自保溫砌塊，保溫外模板是經(jīng)工廠化預(yù)制，在現(xiàn)澆混凝土墻體施工中起外模板作用的復(fù)合保溫板（以下簡(jiǎn)稱復(fù)合保溫模板），內(nèi)側(cè)澆筑混凝土，外側(cè)做水泥砂漿抹面層及飾面層，通過連接件將復(fù)合保溫外模板與混凝土牢固連接在一起而形成的保溫結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于現(xiàn)澆鋼筋混凝土復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)體系，適用于框架、框剪結(jié)構(gòu)的工業(yè)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(jīng)機(jī)制成型的多孔塊體，將聚苯乙烯顆粒進(jìn)行熱熔注塑到孔洞中后形成的復(fù)合保溫砌塊，用于二次結(jié)構(gòu)的填充墻部位。該體系讓保溫與結(jié)構(gòu)共為有機(jī)整體，達(dá)到了保溫與結(jié)構(gòu)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(zhì)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(dá)到國(guó)家A級(jí)防火要求。采用一體化技術(shù)體系的建筑，基層墻體為現(xiàn)澆混凝土承重墻體，外保護(hù)層一般為50毫米不燃材料，中間為燃燒性能等級(jí)為B1或B2級(jí)的有機(jī)夾芯保溫材料。耐火極限三小時(shí)以上，完全可以達(dá)到《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）的防火要求體。
三是滿足國(guó)家抗震設(shè)防要求。采用一體化技術(shù)體系建筑是一個(gè)有機(jī)的整體構(gòu)造，在承受地震時(shí)，兩側(cè)混凝土在骨架的連接下協(xié)同工作，不會(huì)出現(xiàn)傾覆或散落形式的破壞，其抗震性能比磚混結(jié)構(gòu)提高2~3個(gè)抗震等級(jí)，極大提升建筑的堅(jiān)固穩(wěn)定性，滿足國(guó)家抗震設(shè)防要求。
四是施工便捷，工期一般縮短2~3個(gè)月。以ZS墻體保溫系統(tǒng)為例，該體系的保溫外模板和復(fù)合自保溫砌塊系列產(chǎn)品，在工廠內(nèi)采用全自動(dòng)生產(chǎn)線加工生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，效率高，全部解決了整個(gè)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫問題，無需再做外保溫，達(dá)到了同步施工、墻體保溫同步完成，工期一般可縮短2個(gè)月，可最大限度地實(shí)現(xiàn)建筑工廠化和住宅產(chǎn)業(yè)化，提高工程施工速度。
五是綜合造價(jià)低。傳統(tǒng)外墻保溫層使用年限為20~25年，按房屋設(shè)計(jì)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(shù)體系的建筑保溫與建筑同壽命，無需維護(hù)更換，從而降低維修費(fèi)用至少每平方米1000元，同時(shí)解決了巨額維修費(fèi)用所帶來的社會(huì)問題。
六是節(jié)能環(huán)保效果好。采用一體化技術(shù)體系的建筑由于其有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，所以具有良好的保溫隔熱功能，可滿足嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)75%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。此外，采用一體化體系的建筑不使用任何黏土制品，保護(hù)耕地，節(jié)約能源；自保溫砌塊產(chǎn)品對(duì)粉煤灰、爐渣、建筑垃圾等工業(yè)廢棄物的綜合利用率最高可達(dá)60%，減少建筑垃圾排放、實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。
七是可與裝配式建筑相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑工廠化，并逐步實(shí)行建筑產(chǎn)業(yè)化。裝配式建筑由主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)全面裝配而成，而一體化技術(shù)完全可以服務(wù)于外圍護(hù)系統(tǒng)。一體化技術(shù)體系的已被山東、河北、河南山西等省列為建筑領(lǐng)域重點(diǎn)推廣技術(shù)。
綜上所述可見，建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)是國(guó)家"十三五”建筑節(jié)能規(guī)劃的重要內(nèi)容，是建筑節(jié)能發(fā)展的新趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化的最佳途徑，是一項(xiàng)利國(guó)利民和實(shí)現(xiàn)和諧宜居社會(huì)的重要技術(shù)支撐。
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