柔性保溫復合墻體技術 可 行 性 研 究 報 告 哈爾濱吳淑環建設工程技術研究有限公司 2010 年 3 月 15 日 聯系方式： Email: 1 目 錄 一、概述 2 二 、技術背景 3 三 、 柔性墻體 構造簡介 5 四 、 柔性墻體 結構設計計算 6 五 、柔性墻體施工可行性 11 六 、柔性墻體技術創新點 15 七 、 柔性墻 體優越性 和社會意義 17 八 、墻體技術是一個系統工程，需要多學科知識的配合 19 九、附圖 21 2 一、概述 一直以來墻體技術中的保溫性能與防火性能、安全性能及與耐久性之間存在著矛盾，在要求墻體保溫性能 較高的時候，對造價影響很大，使得推行建筑節能進展困難。特別是目前高層建筑的墻體太重，尋找一種輕質，又抗震抗風好，施工方便，節能保溫，造價又不高于現有墻體造價的技術，是人們多年來追求的目標。 柔性保溫復合墻體是世界上率先以低于現有保溫墻體造價但能同時滿足上述要求的全新型墻體。 柔性保溫復合墻體是一種全新的三明治 網狀 結構的 輕質 復合墻體。它以 EPS板 (即苯板 )或紙蜂窩版為芯層，以與建筑主體結構連接的鋼筋，鋼絲網抹灰層為芯層的內外保護層，外部垂直于主體結構設置混凝土支承懸挑粱，在懸挑粱外端焊接鋼筋，鋼筋上綁扎鋼絲網，芯層與兩側水泥砂漿抹灰層粘接成為一體、共同工作，形成的復合墻體稱之為 柔性保溫復合墻體，簡稱柔性墻體 。 柔性墻體優勢及對社會的意義： 1、柔性墻體是在主體結構上生根的網狀輕質復合墻體，抗震抗風，結構安全性好，外飾面安全性好，且柔性墻體自身具有抗剪切承載力，滿足極限狀態設計要求 ，具有與主體結構同樣的結構安全度 。 如北京地區按風荷載組合設計值 設計的柔性墻體約是常遇地震作用組合設計值的2 倍， 地震時絕對不會發生墻體倒塌， 且保溫層可消耗地震能量，把地震動能化作位能，以柔克剛，有利建筑主體結構抗震，柔性墻體技術對建筑抗震提出了新思路。 2、 柔性墻體保溫好，造價最低并降低建筑主體結構造價，為建設低能耗建筑，為采用框架結構全面取消粘土磚提供了技術支持。 芯層 EPS 板厚度 150250mm，復合墻體總厚度 210310mm 時，含住宅上下保溫的陽臺板熱橋在內， 窗口隔熱斷橋的柔性 墻體平 均傳熱系數約為 0.450.27 w/m2.k， 其造價僅約為 輕鋼骨架 抗震保溫 墻 體 的 25%30%， 可 容易用最低的造價 達到北歐低能耗建筑的 墻體保溫節能 水平。 而粘貼 EPS 板，達到 墻體平均傳熱系數 0.27 w/m2.k 的陶粒砌塊墻，因洞口有熱橋，需要粘貼的 EPS 板厚度 約為 350400mm，復合墻體總厚度約為 600650mm！增加造價約 4050 元 / m2，且耐久性不好，抗震不好（沒有安全度），防火不好 , 柔性墻體 技術對采暖地區特別是嚴寒地區建設低能耗建筑有重要意義 。 3、 柔性墻體大幅度增加室內使用面積，是省地型墻體 ！ 4、 柔性墻體所用材料使用年限都不低于 50 年，耐久性好。 5、 柔性墻 體技術應用面廣 ，適用于各個氣候區 。 6、 柔性墻體設計方便、施工方便。 3 領先的墻體技術應是高性能、低成本、簡單、受力明確的技術！ 柔性墻體無論從經濟性、保溫隔熱性能、抗震抗風性能、減少施工階段能耗，都超過了包括輕鋼骨架墻體在內的一切墻體。柔性墻體外裝飾性能好，滿足耐火極限要求，施工方便。柔性墻體 技術 對建筑節能、對墻體改革、對建筑抗震抗風，對全球減少溫室氣體排放 將 發揮重要作用，對社會可持續發展具有重要意義。 柔性墻體技術顛覆了傳統墻體形成的概念，是墻體技術的新思維 。 柔性墻體技術提出了一門新興的學科 復合構件 學科。 柔性 墻體技術是綜合建筑、結構、建筑物理、建筑熱工、化學膠粘劑、金屬學等多學科知識和多種建筑材料 ，突破傳統墻體形成的概念 提出來的。具有節能、省地、墻改、抗震抗風等一系列優異性質的先進墻體技術不是單單在工廠里 生產的新型墻體材料就能解決的，必須對各種材料進行優化組合，充分發揮不同建筑材料的特性，同時滿足當代人類對墻體的各種要求，墻體技術是一個系統工程，需要多學科知識的配合。 2009 年全國建筑業十項新技術應用推薦目錄中推薦了由哈爾濱吳淑環建設工程技術研究有限公司推出的柔性保溫復合墻體技術。 二、 技術背景 1、 我國墻體技術現狀： 采暖地區建筑的外墻好比我們的棉衣，除 粘貼 EPS 板（即苯板）薄抹灰保溫以外的其它墻體節能保溫技術多是相當于棉衣的棉花中夾雜爐渣、砂、水泥等材料的墻體，這些非保溫材料傳熱能力強，熱流密集，形成太多的熱量流失的通道稱之為熱橋，保溫效果不好，使得許多建筑沒有達到預期的節能效果。 現行節能保溫墻體技術存在保溫好（如 粘貼 EPS 板薄抹灰）就防火不好及不滿足裝飾多樣化需求及外飾面不安全的問題，而滿足裝飾多樣化需求的節能保溫墻體就存在熱橋多、保溫不好的問題。如夾心保溫存在洞口周邊熱橋、挑檐板熱橋，保溫 層 EPS板與挑檐板、與洞口周邊砌體的縫隙以及 EPS 板之間縫隙的熱橋，拉接鋼筋熱橋，且很難在施工中控制縫隙寬度（縫隙超過 1cm 寬是很平常的事）。編制軟件計算證明，按嚴寒地區墻體平均窗墻比 0.3，采取對熱橋粘貼保溫裝飾線條措施，即使 EPS 板厚度 0.5m，夾心墻體傳熱系數還達到 0.38 w/m2.k！這是因熱橋增加墻體傳熱系數約 0.27 w/m2.k。原哈爾濱市夾心 0.1m 苯板的復合墻體，墻體傳熱系數不低于 0.7 w/m2.k，不滿足節能 50%要求不高于 0.52 w/m2.k 的規定，更不能滿足當前節能 65%的規定 。夾心保溫的內外葉砌體之間的拉接鋼筋雖刷防銹漆，但防腐蝕年限很有限，預計大約 20年左右拉接鋼筋銹蝕，特別是高層建筑外葉砌體有倒塌傷人的隱患，且復合墻體很厚，浪費我國寶貴的土地資源，而黑龍江省現在有大量的高層建筑采用夾心保溫墻體。此外，我國大量幕墻裝飾的建筑用密集的型鋼與建筑主體結構連接，怎能滿足建筑節能 4 設計要求？ 保溫砌塊 墻體不僅存在夾心保溫的熱橋，且 是相當于棉衣的棉花中夾雜大量的爐渣、砂、水泥等材料的墻體，保溫效果 更 不好，而我們還要為這些材料買單，增加建筑重量。 盡管存在這些問題，因世界能源形勢、環境形勢嚴 峻，也只好把這些存在各種問題的墻體技術大量地應用在城市化建設的進程中，對社會可持續發展不利。 中國建筑科學院研究院 20032005 年采暖季對北京部分節能建筑連續測試發現，按節能 50%標準建造的建筑實測結果達到節能 37%、節能 30%的建筑實際只節能 7%！其他地區的建筑節能狀況能好于北京地區嗎？其中現行墻體節能保溫技術的不完善是重要原因之一?，F在某些城市開始執行節能 65%的標準，這些問題不解決也必然影響達到節能 65%的目標。 多年來，框架結構建筑、特別是高層建筑框架結構的外墻技術始終沒有得到解決，我國大多用加氣 混凝土、輕質空心砌塊做高層框架結構建筑的外墻。但這些墻體對于高層建筑還是太重，且保溫隔熱不好、脆性大，抗震不好。 2、 國外墻體技術現狀： 美國和俄羅斯主要采用夾心保溫，三層砌體中間夾兩層EPS 板，墻很厚（甚至 1 米厚），投資大，且仍存在樓層混凝土熱橋和洞口熱橋。美國有一些房屋為輕型外墻，抵抗風暴的能力很差。北歐一些國家有當多的建筑是木結構別墅，在兩層木板中間夾巖棉保溫，保溫層巖棉的厚度非常大（甚至達到 50cm），這些墻體技術在我國都行不通 ，木骨架填充墻體 抗風性能不好 。德國在粘貼 EPS 板的窗口上方用寬度 0.3m 的 巖棉保溫，防火性能略有改善，并沒有解決防火的根本問題，且我國的巖棉質量不滿足要求，還需要從德國進口。 為解決脆性墻體重量大，不適應高層建筑外墻 等 問題，國外近年來大量應用輕鋼骨架 填充 墻體。輕鋼骨架墻體存在以下問題： 1） 鋼材耗量大、造價高 ， 故 輕鋼結構建筑在我國 難以 推廣 ，而鋼材消耗量大，就是施工階段能耗多 。 2） 墻體剛度差，抵抗水平 風 荷載和地震作用能力差。 為抵抗水平風荷載和地震作用，美國多層輕鋼結構住宅采用輕鋼剪力墻或采用帶十字交叉支撐的鋼框架結構，輕鋼剪力墻是在墻體上蒙皮薄鋼板。美國等一些地區遭受颶風時，外墻 被風吹得四分五散的情景時而可見。 3） 構造復雜。日本的 KC 體系用冷 彎 型鋼與板材共同形成整體墻板成為剪力墻，要通過貫通樓板的抗 拔 錨栓將上下墻板連為一體， 靠抗剪螺栓將墻板與樓板連為一體。 4） 輕鋼骨架熱橋多，保溫不好。為建筑節能 還需在墻外再粘一層保溫材料，增加施工工序、增加造價。 輕鋼骨架墻體 構造 的實質是將木骨架填充墻體的骨架由木方變作 薄壁 輕鋼，骨架間距 400600mm， 組成密肋型骨架， 并 一般 設置 每層 三道 水平 鋼拉條。 木骨架填充墻 5 體的木板保護層變作纖維水泥板和耐火石膏板等，再采取其它技術措施，其 構造 本質沒有跳出 傳統 木骨架 填充 墻體構造的概念。 終上所述， 目前包括發達國家在內的世界墻體技術還沒有得到根本的解決 ， 直至目前世界上還沒有一種 重量輕、 保溫節能好， 抗震好、抗風荷載 好，造價又低的 墻體技術 。 研究墻體技術所要解決的問題是： 1、如何對受力構件和保溫層進行優化設置，充分發揮各種材料的性能，達到減輕外墻自重、降低造價，并具有最好的綜合性能？ 2、如何最大限度地減少熱橋，并保證外飾面塊料面層裝飾的安全性？ 3、如何解決鋼絲網苯板抹灰空鼓開裂的質量通?。?4、如何延長保溫體系的耐久性，使之超過世界和我國規定的不低于 25 年的 使用期，達到和超過 50 年使用期？ 5、如何有效地避免發生焊接燒蝕保溫層？ 柔性墻體是在有支承的外墻外保溫墻體成功試點的基礎上提出來的，試點工程為 2005 年克山社會福利院老年宿舍樓工程。完善后的有支承的外墻外保溫墻體保溫性超過 EPS 板薄抹灰，滿足任意裝飾，安全性、耐久性好。但有支承的外墻外保溫墻體不能降低建筑造價，不能減薄墻體厚度，不能減輕墻體重量，不能有利抗震。 在有支承墻體技術措施基礎上， 為解決當傳統重型墻體 重量大， 對建筑抗震不利、輕型墻體抗鳳荷載不好的問題， 以及為解決 節能墻體造價高，低傳熱系數的墻體太厚等 問題 ，又提出了柔性保溫復合墻體技術，簡稱柔性墻體技術。 三 、 柔性墻體 構造簡介 ， 見 附圖中 圖 1圖 11： 柔性墻體是 以 EPS 板或紙蜂窩板為芯層，或 EPS 板先與水泥纖維板復合，形成預制墻板粘貼安裝在框架邊緣和外部， 或 EPS板可 兩側先抹灰 用膠漿粘貼 作為砌塊 砌筑。在芯層的室內外兩側有水泥砂漿層， 采用 涂刷 兩遍 界面劑 進行抹灰的施工工藝， 保證水泥砂漿層與芯層或與預制墻板牢固粘接，水泥砂漿層內有鋼筋和鋼絲網 （ 或 室內為耐堿網布 ） ；柔性墻體室外設置與主體結構連接的混凝土支承懸挑梁，支承懸挑梁上焊接豎向和水平鋼筋， 門窗洞口設置鋼 筋 增強 ； 用 2.5 或 3 不銹鋼絲將豎向鋼筋和水平鋼筋與室內鋼筋或 與 主體結構連接；室內通過在梁柱側邊設置 4 熱鍍鋅鋼筋為錨固鋼筋，錨固鋼筋位于水泥砂漿層內，水泥砂漿層內的鋼絲網或耐堿網布與錨固鋼筋搭接粘接 ， 水泥砂漿層作為芯層的室內保護層 ；室外水泥砂漿層和裝飾面層重量通過抹灰層內的鋼絲網、鋼筋傳給主體結構上設置的混凝土支承懸挑梁 ，形成含有鋼筋、鋼絲網抹灰的幕墻 ；采暖地區門窗洞口應采取隔熱斷橋措施，形成兩側有網抹灰的輕質網狀結構的復合墻體，見附圖中圖 1圖 11。芯層 EPS 板彈性模量小，故稱之為柔 6 性保溫復合墻體，簡 稱柔性墻體， 柔 性墻體滿足極限狀態設計要求 （注） 。 四 、 柔性墻體的 結構設計計算： 柔性墻體的 結構 設計理論是建立在試驗的基礎上的： 2006 年 11 月 27 日 12 月 2 日在哈爾濱工業大學力學與結構試驗中心對柔性復合保溫墻板進行了力學性能試驗，對不同 EPS 板的厚度、不同板跨度共進行了 4 組 12個構件的試驗，復合保溫板力學性能試驗報告的試驗結論為： “破壞性實驗結果表明，所做實驗的復合保溫板均為受拉區鋼絲拉斷的脆性彎曲破壞 ”。 復合保溫板構件制作是在哈爾濱工業大學實驗室內的地面進行的，制作過程為：按加工 EPS 板的長 寬先在地面上（已鋪設了塑料布）用木板條圈好邊，第一遍水泥砂漿 抹灰 15mm 厚，在保溫板兩側有外伸的吊環放入第一遍水泥砂漿抹灰層中，再放上切割好的鋼絲網，然后在原來 圈邊的 木板上再釘一圈木板圈邊，圈邊木板總厚度30mm，再抹一遍水泥砂漿抹灰層與木板找平。與此同時在加工好的 EPS 板上涂刷水泥聚合物膠漿，將此涂刷了水泥聚合物膠漿的 EPS 板放到已抹平 30mm 的水泥砂漿上，工人上去踩 一 踩，然后在 EPS 板上部涂刷水泥聚合物膠漿，再抹水泥砂漿 15mm，然后再鋪設上部鋼絲網，在鋼絲網上抹水泥砂漿 15mm，用米尺從地面量得總高度 等于EPS 板厚度 +60mm 即可 。 EPS 板兩端也涂刷水泥聚合物膠漿，兩端鋼絲網搭接用 22#鐵線綁扎后抹水泥砂漿，養生一個月。 因當時不懂 EPS 板 特性， 購進的 EPS 板剛剛生產出來不久， 陳 化不符合要求， EPS 板 放置后發生 翹曲變形，試件制作過程中發現在下部水泥砂漿層 與 EPS 板之間有縫隙， 縫隙最寬達 8mm， 故在后面制作的 3、 4 號試件時不用人踩，而是把實驗室的型鋼放上去壓住，第二天（約經過不少于 14 個小時）再進行上部 EPS 板水泥砂漿抹灰、鋼絲網的安裝，因此 跨度為 3.0m、 EPS 板厚度 140mm的 3 號構件 ，以及跨度為 1.8m、 EPS 板厚度 140mm 的 4 號構件 ，其 各層之間的粘結明顯好于 跨度為 40m、 EPS 板厚度 160mm 的 1 號構件 ，以及跨度為 3.0m、 EPS 板厚度 160mm 的 2 號構件。在實驗前安裝 兩側 拉接鋼絲 （原來的技術方案安裝 M3 不銹鋼拉接螺栓固定 EPS 板） ，加工的拉接螺栓受 加工 條件所限加工規格為 M4 螺栓，安裝時因購買不到 M4 的長鉆頭（需要 250mm 長），用購買的 M8 鉆頭鉆孔安裝 M4 螺栓，M4 螺栓兩端有鍍鋅鐵皮制作的墊片 ，三組長跨度的試件全部安裝了 M4 螺栓 ，一組1.8m 短跨板沒有安裝 M4 螺栓 ，但是 4 組試件破壞形態完全相同 。鉆孔安裝螺栓時發現，水泥砂漿抹灰層與 EPS 板之間的空隙很嚴重沒有形成整體，尤其 1、 2 號構件空隙 很 嚴重，于是又配制水泥聚合物砂漿，將構件翻轉 90 度從構件兩側縫隙中灌入水泥聚合物砂漿，但只是較寬的縫隙能夠灌入，小的縫隙仍然不能灌入粘結，灌入水泥聚合物砂漿養生約一周再進行試驗。 2 號構件高度大于 3 號構件高度，但因 2 號構件抹灰層與 EPS 板粘接不好的，試驗結果 2 號構件撓度反而大于 3 號構件高度； 但是 2 號 7 構件 的抗彎曲承載能力明顯大于 3 號板，說明各層之間沒有完全粘結對強度影響不大，但對變形影響很大。 1 號和 2 號 構件 的試驗數 據比 3 號和 4 號 構件 離散，也是因為 1號和 2 號 構件 沒有粘結好存在縫隙所致。 1、 承載能力極限狀態設計 ： 1）抗彎公式： 確定 的 柔性墻體的 抗彎公式 為 ： M=0.9（ fy As） ho 式中 ， ho 為有效計算高度，偏于安全取 ho =EPS 板厚度 +30mm； As 為每延長米柔性墻體受拉鋼絲面積或耐堿網布折算鋼材面積，單位 mm2。 M 為按承載能力極限狀態的荷載效應組合作用下柔性墻體的最大彎矩， 單位KN-m/m； fy 為鋼絲或網布折算鋼材抗拉強度設計值， fy=210N/mm2。 目前 偏于安全將柔性墻體按簡支構件計算，跨度為墻體凈高 ，待進一步試驗后再考慮柔性墻體支座處是否有一定的固端彎矩 。 2） 荷載組合 柔性墻體所承受的水平荷載組合需按建筑結構荷載規范 GB50009 中對圍護結構風荷載 的規定，進行水平鳳荷載和水平地震作用的組合，例如北京地區基本風壓為45 kg/m2，按下面步驟進行： 風荷載標準值 =基本風壓 體型系數 高度系數 陣風系數 =45x1.0x 高度系數 陣風系數 ，根據建筑結構荷載規范 GB50009 中 7.3.3 條的規定取風荷載 體型系數 =1 a、 表 1 基本荷載組合 1=風荷載標準值 1.4 計算表 高度 m 地面粗 燥度類別 高度 系數 陣風 系數 風荷載標準值（也是正常使用狀態荷載值） 基本組合 1=1.4x 風荷標準值 15 B 1.14 1.72 451.141.72=88.2 1.488.2=123.5 C 0.74 1.99 450.741.99=55.3 1.466.3=92.8 30 B 1.42 1.64 451.421.64=104 .8 1.4104.8 =146.7 C 1 1.83 4511.83=82.35 1.482.35=115.3 50 B 1.67 1.58 451.671.58=118.74 1.4118.74=166.2 C 1.25 1.73 451.251.73=97.31 1.497.31=136.24 100 B 2.09 1.51 452.091.51=142 1.4142=198.82 C 1.7 1.6 451.71.6=122.4 1.4122.4=171.4 注： 表 1 的鳳荷載是對 B、 C 類地面粗糙度進行的荷載組合（ B、 C 類分別為郊區和城市密集地區） ， 8 目前沒有對填充墻體進行抗震設計的有關規定， 參照玻璃幕墻 5.3.4 公式，不考慮動力放大系數 ， 地震作用標準值 q EK= max q K =0.24（水平地震系數影響最大值） 柔性墻體自重假定為 150=36kg/m2。 b、 表 2 基本荷載組合 2=風荷載標準值 1.40.2+地震作用標準值 1.3 計算，與表 1 對比得出柔性墻體水平荷載最大組合值 高度 m 地面粗 燥度類別 基本荷載組合 2 在基本組合 1 和基本組合 2 中選 用大 值為水平荷載最大組合值 1.3x 地震作用標準值361.3=46.8 0.21.4風荷標準值 = + （ 1） 15 B 0.2888.2=24.7 71.5 123.5 C 0.2855.3=15.5 62.3 92.8 30 B 0.28104.8 =29.3 76.1 146.7 C 0.2882.35=23.1 69.9 115.3 50 B 0.28118.74=33.3 80.1 166.2 C 0.2897.31=27.3 74.1 136.2 100 B 0.28142=39.8 86.6 198.8 C 0.28122.4=34.3 81.1 171.4 由表 1 和表 2 可見，柔性墻體的荷載組合中，北京地區 B、 C 類地面，風荷載 起控制作用 ，按風荷載組合設計值設計的柔性墻體約是常遇地震作用組合設計值的 2 倍 。 在 建筑 50m 高度以內，北京地區柔性墻體水平荷載最大組合值約為 166 kg/m2；考慮門窗洞口的不利影響，根據有限元軟件分析結果 ， 乘以修正系數 1.7，水平荷載 設計值取 282kg/m2；在柔性墻體凈高 3m（層高約 3.6m）， 查表（柔性墻體技術規程的附錄 D 中按簡支計算簡圖給出表格 ，見本報告第 21、 22 頁 ）可知，在 EPS 厚度 180mm，鋼絲網絲徑 1.6，網孔 2525 時（如室內側為耐堿網布，規格為 240g/ m2可替代鋼絲網） ，可滿足抗彎設計的強度要求。在柔性墻體凈高 2.5m（層高約 3.03.1m）時，在EPS 厚度 150mm，鋼絲網絲徑 1.6，網孔 2525 時，可滿足抗彎設計的強度要求。按 M20 砂漿 抗壓 強度為 C20混凝土強度的 0.8倍 ，為 7.7N/mm2，受壓區高度約 46mm。 EPS 板 厚度 還應滿足熱工設計要求 ，二 者計算結果取其大者 。 按抗彎公式 、 荷載組合 及內力分析 確定了 EPS 厚度和鋼絲網規格條件下， 在 洞口200mm 寬度范圍內，乘以修正系數 2.0，室內洞口垂直鋼筋的規格就是 10（僅承受寬 0.2m 洞口范圍內彎矩），室外洞口豎向鋼筋規格是 12（承受洞口 寬 0.2m 范圍內彎矩，還 承受外保護層重量）。 建材行業標準鋼絲網架水泥聚苯乙烯板 JC623 中 50mm 厚 EPS 板的鋼絲網架夾心水泥板在跨度 2.5m、 3.0m、 3.6m 時， 給出 橫向荷載允許值分別為 1.95、 1.22、0.78KN/m2， 僅是實驗數據，雖可應用，但不滿 足極限狀態設計，因該墻板不能用結構 9 公式設計，絕大多情況下不能滿足荷載組合作用下的承載力要求，按柔性保溫復合墻體工程技術規程 的公式計算其荷載允許值 僅 分別為 1.14、 0.79、 0.55KN/m2， 柔性墻體的安全度是行業標準 的 鋼絲網架水泥夾心板的 1.71.4 倍。 鋼絲網架水泥夾心板墻體很難滿足圍護結構有洞口時（必然有洞口），在水平荷載組合作用下承載能力極限狀態設計要求。用有限元軟件分析墻體內力，有洞口墻體內力約是無洞口墻體內力的1.7 倍，洞口邊緣 0.2m 寬的 內力約是無洞口墻體內力的 2 倍。柔性墻體 通過調整芯層厚 度、鋼絲網規格，可 滿足結構設計安全性要求，而鋼絲網架夾心水泥板是不能滿足的。鋼絲網架夾心水泥板 預制 墻體與建筑主體結構的連接是外掛式連接，安全性、耐久性不好；而柔性墻體的連接是在建筑主體結構上生根，安全性好、耐久性好。 前未見廠家提供 預制保溫墻板的設計理論是否能滿足在風荷載和水平地震作用的荷載組合作用下，按 “有洞口的墻體內力約是無洞口墻體內力的 1.7 倍 ”的承載能力極限狀態設計要求 ， 目前也未見其它各種填充墻體能滿足極限狀態設計要求，對建筑耐久性和安全性不利。鋼絲網架夾心水泥板和各種預制保溫墻板的受力性質應都屬于 柔性墻體，所有柔性墻體應用于外墻時，都應按建筑結構荷載規范 GB50009 規定的圍護結構荷載組合值進行內力分析，應滿足在此內力作用下承載能力極限狀態和正常使用極限狀態設計要求，否則不能保證外墻的安全性和耐久性。 目前所有填充墻體，如陶粒砌塊墻、加氣混凝土墻，即使承受上述荷載值的 50%也不具備能力，故柔性墻體結構安全性好。 2、 正常使用 極限狀態設計 ： 對 柔性墻體剛度 進行 分析： 1)、 計算寬 1.0m 柔性墻體的剛度，按抹灰強度為 M15，是 C15 混凝土的彈性模量的 0.8 倍， E=0.82.2105kg/m2； 按苯板 抹灰厚度 30mm，柔性墻體的剛度公式為： 表 1 抹灰層厚度 30mm 時， 331 ( 6 0 ) ) 12B E b h h ， 及 50mm 鋼絲網架夾心板的剛度計算（按抹灰層厚度 30mm 計算，實質抹灰層厚度 25mm）。 芯層厚度 mm 復合保溫板剛度計算 N-mm2/m 50 鋼絲網架夾心板 0.810002.2104(1103-503)/12=8002.2106(1100-125)/12=1.771011 150 0.810002.2104(2103-1503)/12=8002.2107(9261-3375)/12 =8.631012，是 50 鋼絲網架夾心板剛度的 49 倍 , 并大于表 2 中 150mm 的 C25 混凝土板剛度。 200 0.810002.2104(2603-2003)/12=8002.2107 (17576-8000)/12 =14.051012，大于表 1 中 180mm 的 C25 混凝土板剛度接近 2）、 計算寬 1.0m 的 C25 混凝土板的剛度， 3112B Ebh， h 混凝土板厚； C25 混凝土彈性模量 E=2.8104N/mm2； 10 表 2 混凝土板剛度計算表 對比表 1 和表 2 可見， 抹灰強度為 M15， EPS 板厚度達到 150mm 的柔性復合墻體剛度不小于厚度 150mm 的 C25 混凝土板的剛度； EPS 板厚度達到 200mm 的柔性復合 墻體剛度不小于厚度 180mm 的 C25 混凝土板的剛度 ，故變形可滿足正常使用極限狀態要求 。 柔 性墻體 可滿足在水平荷載作用下的 極限狀態 要求。柔性墻體含鋼量少，按墻體面積計約為 2.5kg/m2（包括鋼絲網）。柔性墻體的鋼材是位于內外兩側細石混凝土或水泥砂漿抹灰保護層內的鋼筋和鋼絲網（或室內可用耐堿網布替代鋼絲網），并通過錨固鋼筋與主體結構錨固連接，含有鋼筋和鋼絲網的保護層與芯層牢固粘接形成很大的截面抗彎抵抗矩，可充分發揮鋼材抗拉強度高的優勢。而輕鋼骨架結構墻體的大量鋼材位于墻體的中部，沒有細石混凝土或水泥砂漿與鋼材 參與共同工作，形成的截面抗彎抵抗矩小，故抗震抗風能力差。 由于柔性墻體剛度大，柔性墻體抗沖擊性可滿足要求。根據鋼絲網架水泥聚苯乙烯夾芯板 JC-623 的規定，在 EPS 板厚度 50mm 時，標準板（ 2.5m 承受 10kg 砂袋自落高度 1.0mm的沖擊大于 100次不斷裂。柔性墻體規定 EPS板厚度不宜小于 150mm，柔性墻體的剛度是 50mm 鋼絲網架水泥聚苯乙烯夾芯板的 49 倍 ，見表 1 中的數據，故必然滿足抗沖擊試驗要求。 柔性墻體在墻體平面內的抗剪切能力 鋼絲網抹灰的 砂漿層抗剪切承載力 即為 柔性墻體在墻體平面內的抗剪切能力： 水泥砂漿抹灰層厚度 20mm，砂漿強度等級為 M15 或 M20，抹灰層內設 2、網孔為 2525、 3030、 4040、 5050、 100100 的鍍鋅電焊網，用 4 鍍鋅鋼筋作為與樓面和柱的錨固鋼筋，鋼絲和 4 鋼筋的抗拉強度設計值均取 210N/ mm2。 參照混凝土結構設計規范 GB50010 第 142 頁（ 10.5.5）公式 ，網孔為 2525、3030、 4040、 5050、 100100 時， 2 鋼絲 網中鋼絲 面積為 AshSv h0(僅計算柔性墻體室內側鋼絲 面積 ，主 體結構外側鋼絲網 抗剪切承載力 不計 )，在 高度 3m 時，分別為 377 mm2、 314 mm2、 236 mm2、 188 mm2、 84mm2， 對應 與主體結構錨固的 4 鍍鋅錨固鋼筋間距應 分別不大于 100mm、 120mm、 160mm、 200mm、 200mm。鋼絲網的 抗剪切承載力 按公式 fyv AshSv h0計算 見表 3，表 3 中未計抹灰砂漿層的 抗剪切承載力 。 混凝土板厚度 mm 混凝土板剛度計算 N-mm2/m 150 10002.81041503/12=787.51010=7.8751012 180 10002.81041803/12=18671010=13.611012 11 表 3 不同網孔鋼絲網時，鋼絲網的 抗剪切承載力 的 抗剪切承載力： 鋼絲網 網孔 mm 2525 3030 4040 5050 100100 鋼絲網 抗剪切承載力 t/m 7.92 6.59 4.56 3.95 1.76 4 鍍鋅錨固鋼筋間距 mm 100 120 160 200 200 只要保證砂漿強度，只要砂漿與鋼絲網握裹，只要鋼絲網與主體結構通過錨固鋼筋錨固，柔性墻體在柔性墻體平面內就具有抗剪切承載力，即柔性墻體可成為剪力墻。將柔性墻體用于室內間隔墻，室內的填充墻也成為剪力墻，可大大減少混凝土剪力墻的數量，減少建筑重量，減少施工階段能耗 ，有利建筑抗震 。 在芯層為紙蜂窩板時，紙蜂窩板的剛度很大，柔性墻體在柔性墻體平面內的抗剪切承載力應包括紙蜂窩板的抗剪切承載力，不同規格的紙蜂窩板的抗剪切承載力應通過試驗確定。 目前偏于安全考慮，在編制的柔性保溫復合墻體工程技術規程中，未計柔性墻體在平面內的抗剪切承載力，柔性墻體與柱構造拉接。將抗剪切承載力用于設計，還需進行試驗。地震作用是按剛度分配的，需要通過試驗確定如何考慮柔性墻體剛度，及柔性墻體內芯層 EPS 板的消震作用。 五 、柔性墻體施工可行性： 1、安裝支承懸挑梁 由圖 2 可見，采 用鐵皮作為模板，將鐵皮折成矩形 用膠 帶紙固定，鐵皮四角剪開與主體結構混凝土 模板 用釘固定，外端預埋鋼板即是模板，鋼板與膠帶紙之間留縫隙排空氣，拆模時把膠帶紙去掉即可把模板取下。支承懸挑梁內的縱向鋼筋應與梁柱的鋼筋固定，可使支承懸挑梁安裝位置誤差在允許范圍內。 2、在主體結構上預埋安裝 4 鍍鋅 錨固鋼筋和洞口增強鋼筋的準確性 4 鍍鋅 錨固鋼筋和室內洞口鋼筋預埋位置的準確性，是依靠主體結構內縱向鋼筋位置的準確性得到保證的。首先通過鋼箍固定主體結構的縱向鋼筋，用與主體結構縱向鋼筋點焊的短鋼筋將縱向鋼筋與模板相互支撐，保證主體結構的縱向鋼筋位置準確。預埋 鋼筋與主體結構鋼筋 綁扎或點焊 固定，再采取其它輔助固定措施，預埋 4鍍鋅 錨固鋼筋和洞口增強鋼筋的誤差可控制在允許范圍內。 4 鍍鋅 錨固鋼筋直徑細，可彎折直角，一端與主體結構鋼筋固定 ， 另端用膠帶紙粘貼在模板上，拆模即露，故4 鍍鋅 錨固鋼筋數量雖多，預埋方便。 與支承懸挑梁端頭預埋鋼板焊接的室外鋼筋安裝方便，室內外洞口上下 4 鍍鋅 12 水平鋼筋，室外其它輔助 4 鍍鋅 水平鋼筋都是與相鄰的豎向鋼筋纏繞綁扎固定，安裝方便，見圖 1、圖 2、圖 5圖 7。 3、框架梁柱洞口 內安裝大塊 EPS 板，大塊 EPS 板與框架梁柱外側的 EPS 板之間留 縫用聚氨酯發泡膠密封，粘貼固結速度快，與梁柱 邊緣 混凝土 用水泥聚合物砂漿粘貼 ， 施工方便 。 施工時可先粘貼安裝框架梁柱外側 EPS 板，框架梁柱外側 EPS 板固結后，再安裝框架梁柱孔洞內 EPS 板，框架梁柱孔洞內 EPS 板需與框架梁柱外側 EPS 板之間留縫隙不小于 10mm 為宜?？蚣芰褐纯谶吘売盟嗑酆衔锷皾{粘貼安裝大塊芯層，洞口內設置支撐保證洞口尺寸，然后用聚氨酯發泡膠 發泡 密封框架梁柱外側 EPS 板 與框架梁柱孔洞內 EPS 板之間的縫隙，正常氣溫下約 1520 分鐘聚氨酯發泡膠即可固化，框架梁柱孔洞內 EPS 板即被固定可撤掉支撐。 然后焊接室內外鋼筋，待框架梁柱洞口邊緣粘結 EPS 板的水泥聚合物砂漿固化后（約 24h），即可安裝鋼絲網，內外拉接鋼絲以及進行抹灰，安裝速度快，施工方便。必要時為加快框架梁柱 邊緣 聚合物砂漿 粘貼 EPS板的固化時間，可用低堿水泥配制水泥聚合物砂漿，根據需要控制固化時間，如 3h5h，在 一個樓層 EPS 板安裝完成、 鋼筋焊接完成后，水泥聚合物砂漿已經固結， 而在梁柱外側粘貼 EPS 板用普硅水泥即可。 為避免電焊火花可能點燃 EPS 板（阻燃型 EPS 板只能被燒蝕出坑點，不會燃燒），EPS 板上墻之前涂刷第一遍水泥硅灰聚合物膠漿界面劑 ，可增加防火性能。 4、柔性墻體抹灰可行性：防止柔性墻體變形及防止抹灰層空鼓開裂的技術要點： 1）柔性墻體抹灰時，須在一側支斜撐，另側抹灰，采用芯層 EPS 板與水泥纖維板復合的預制大板或紙蜂窩板時，則抹灰不必支斜撐。 2） 首先保證 EPS 板尺寸穩定性，是保證柔性墻體變形的必要條件。 EPS 板在生產中加入水，水蒸發后 EPS 板 有很大收縮，最多收縮可達 10%。采用真空干燥設備將生產的 EPS 板干燥，可保證 EPS 板 不發生收縮，滿足 尺寸穩定性 要求 。 3） 在 EPS 板上進行水泥砂漿抹灰 采用涂刷兩遍界面劑的粘接施工工藝 ，是保證柔性墻體不發生抹灰層空鼓導致開裂的必要條件。 目前沒有技術措施保證水泥砂漿抹灰與 EPS 板粘結，是導致鋼絲網 EPS 板水泥砂漿抹灰產生空鼓開裂的質量通病的重要原因。如在質量管理中對鋼絲網架 EPS 板水泥砂漿抹灰沒有關于保溫板界面處理的具體規定和質量要求。這種狀況導致很多工程不用界面劑，或者界面劑的質量及施工工藝起不到使水泥砂漿抹灰與保溫層 可靠 粘結的作用，因而發生水泥砂漿抹灰空鼓進而開裂。 柔性保溫復合墻體工程技術規程 規定，涂刷第 1 遍界面劑為水泥硅灰聚合物膠漿，第 1 遍界面劑干燥后涂刷第 2 遍界面劑水泥聚合物膠漿， 并隨著涂刷第 2 遍界面劑隨著進行第 1 遍水泥砂漿抹灰，配制界面劑 應 用玻璃化溫度不超過 -10的 聚丙烯 13 酸酯 彈性 乳液 配制 （嚴寒地區不超過 -20 ） 。為何第 1 遍界面劑比第 2 遍界面劑增加硅灰？因玻璃化溫度低的丙苯乳液中苯乙烯單體含量少，與聚苯乙烯板之間的親和力稍差 ，但是使用玻璃化溫度高的丙苯乳液雖然粘結好，但成膜后彈性不好，適應變形不好，硅灰的直徑僅是水泥的 1/100，硅灰的小尺寸效應增加玻璃化溫度低的丙苯乳液與聚苯乙烯板之間的親和力，故在第 1 遍界面劑中 有 硅灰 。 第 1 遍界面劑成膜后作為過渡層，過渡層通過第 2 遍界面劑與抹灰 粘接。第 2 遍界面劑需待第 1 遍界面劑干燥后涂刷，且隨著涂刷第 2 遍界面劑隨著進行水泥砂漿抹灰。如果第 2 遍界面劑干燥后再抹灰，第 2 遍界面劑干燥后形成了光滑的、沒有裂隙，具有半塑料性質的表面，水泥砂漿難以滲透、浸潤到界面劑形成的光滑的聚合物膠漿膜中，故粘結仍薄弱；如果僅用第 1 遍界面劑并隨著進行抹灰，抹灰時稀釋了界面劑，抹灰與 EPS 板之間粘結仍很薄弱。實驗證明僅涂刷一遍界面劑且隨著進行抹灰時，對抹灰層敲擊破壞時雖然不發生空鼓的大塊裂縫脫落破壞現象，但抹灰層粉碎后的 EPS 板露出白色，破壞在粘接界面，說明二者之間粘結薄弱 ；若采用兩遍界面劑的施工工藝，第 2 遍在第 1 遍干燥后涂刷，且隨著涂刷第 2 遍界面劑隨著進行水泥砂漿抹灰，界面劑中的高分子聚合物大大增加界面的拉接強度，可有效地保證界面劑將水泥砂漿抹面層與保溫層粘結在一起。 實驗證明，用錘子敲擊破壞水泥砂漿抹灰時 EPS 板被鑿得凹陷、水泥砂漿呈粉碎狀破壞，但粘結界面仍粘結，將此破壞后的復合板泡入水中 24h，放入冰箱內冷凍 12h，再取出溶化、再泡入水中，進行反復凍融實驗 50 次，粘結界面不發生破壞，說明柔性墻體外部水泥砂漿抹灰保護層耐凍融和防水性滿足使用要求。 4）對水泥砂漿抹灰澆水養生 ，是保證柔性墻體不發生抹灰層因強度不足，發生粉化開裂的必要條件。 水泥砂漿失水將降低強度， 發生干縮裂縫 ， 在溫差、風力 、凍融 等作用下，抹灰層將粉化、開裂 ，故應對水泥砂漿抹灰澆水養生 。為何磚墻不易發生裂縫？因磚墻表面粗糙，磚墻在抹灰前澆水，磚墻內的水分不斷地散發出來養護水泥砂漿抹灰。 砂漿中加入阻裂纖維，能有效地抑制砂漿的早期干縮裂縫和離析裂縫的產生和發展，特別是連通裂縫的產生，增加砂漿的抗滲性、抗凍性、抗沖擊能力 ，阻裂纖維增加造價約 0.51 元 /m2。砂漿中還可加入粉煤灰及增加和易性材料如砂漿晶等。 此外還要 做好特殊部位如 門窗口 、排水口的 抹灰 。 EPS 板與水泥纖維板復合 時 ，水泥砂漿抹灰層與水泥纖維板粘接。由于水泥纖維板非常吸水，在抹灰時如不將水泥纖維板澆水濕潤透徹，則水泥纖維板將吸收抹灰層內砂漿的水分，影響抹灰層強度，故應澆水濕潤水泥纖維板抹灰。水泥纖維板表面光滑，必須涂刷水泥聚合物膠漿界面劑才能將抹灰層與水泥纖維板粘貼結合 ， 加強粘接強度。 在保證 EPS板收縮率符合要求，界面劑可有效地把 EPS板與抹面層粘結的前提下， 14 加入阻裂纖維的水泥砂漿抹灰層與尺寸穩定性良好的 EPS 板粘結在一起形成整體，共同工作，在水泥砂漿充 分養生 滿足強度 條件下，可以保證水泥砂漿抹灰與 EPS 板可靠粘接，避免空鼓開裂的質量通病 ，避免發生水泥砂漿粉化開裂 。 5、洞口隔熱斷橋構造的施工 為增加隔熱斷橋洞口防火性能，洞口局部保溫層用 巖棉板 。 為避免巖棉 吸水發生萎縮變形塌陷，影響保溫效果，應設置 聚酯夾鋁箔 塑料 復合膜 （ PET/AL/PET）為 防水防潮層 （與奶粉袋差不多） 。 9 微米厚的鋁箔與兩側 7 微米的聚酯膜復合后的水蒸氣滲透阻達 220000m2.h.Pa/g，是現行 民用建筑熱工設計規范GB50176 中水蒸氣滲透阻最大的聚氯乙烯涂層兩遍 3866 m2.h.Pa/g 的 57 倍！ 且價格低（約 4 元 /m2） ，圖 9 所示 巖 棉被 薄膜 包裹，適用于采暖地區 （ 冬季較冷時室內水蒸氣分壓力約是室外的十倍，室內水蒸氣向室外滲透 ） 。 （ PET/AL/PET） 膜 同時是防水層和 防潮層 ；但是若室內已 設置防潮層，不會有水蒸氣滲透出去 ， 則聚酯夾鋁箔塑料復合膜可僅設置 在 巖棉板 的 上部，不必三面包裹。 膠粘劑為玻璃化溫度較低的乳液，如聚丙烯酸脂乳液，成膜之后柔軟，與塑料薄膜粘貼牢固，涂刷施工方便，環保無毒。塑料薄膜與 EPS 板 粘貼，與 巖棉 粘貼，以及與耐堿網布粘貼時，直接涂刷聚丙烯酸脂乳液即可 很快 牢固 粘貼， 既省工 且 所用膠粘劑數量 不多 （因被粘接面光滑，故膠粘劑用量少） ，造價低廉。而將耐堿網布兩側與室內外抹灰保護層粘貼需用水泥聚合物砂漿粘貼。安裝時在洞口的 EPS 板上 用刮板刮抹乳液 ，將塑料薄膜粘貼在保溫層上， 再 在塑料薄膜上涂刷 乳液 粘貼 巖棉板 ， 用塑料大頭釘將 巖棉板 與 EPS 板（主要用于洞口上部固定，窗臺不必使用）固定，再涂刷乳液將塑料薄膜包裹 巖棉板 ，在塑料薄膜上 涂刷乳液安裝耐堿網布與兩側抹灰保護層粘貼拉接。耐堿網布粘貼固化后 再安裝門窗。 6、關于安裝門窗防盜柵欄等問題 在門窗口 鋼筋 內外抹灰保 護 層處用彈性水泥聚合物 砂漿抹灰， 形成的門窗口抹灰強度高，韌性大， 用鋼釘將門窗連接鋼片內外交錯固定在水泥聚合物砂漿抹灰上。安裝防盜柵欄可按圖 8 與型鋼連接，或在洞口鋼筋上焊接連接鋼片連接。 電源箱、消防栓箱等設備應設置在主體結構的柱或室內墻上；電氣管線、開關、插座應設置在主體結構上或室內間隔墻上，或插座管線在柔性墻體抹灰層內垂直設置，位于管線和插座位置的抹灰層外局部補粘耐堿網布 增強。 柔性墻體室內安裝石膏板時，電氣管線應在龍骨內穿過 。 柔性墻體技術是一個全新的墻體技術，開始時人們不熟悉，但是通過技術交底和工程實踐是可以掌握的。取消砌筑 墻體減少的人工費和材料費可抵消新增的人工和材料費還有余，特別是在要求墻體低傳熱系數時，其低造價的優越性和增加室內使用面積的優越性是無可比擬的。 15 以上說明，柔性墻體具有施工 可行性、 方便性。 六 、柔性墻體技術創新點： 1、擯棄傳統沉重脆性、 保溫不好、對抗震不利的墻體材料 室內用與建筑主體結構生根連接的鋼筋、鋼絲網（或耐堿網布）抹灰與芯層 EPS板粘接，作為芯層 EPS 板的內保護層 ，替代砌筑沉重的脆性墻體 ； 室外設有鋼筋、鋼絲網 抹灰的幕墻 ， 通過支承懸挑梁與主體結構連接， 形成的柔性墻體滿足在水平荷載作用下極限狀態設計要 求 ，而目前所有填充墻體都不滿足 極限狀態設計要求 ，二者安全度不可比 。 2、設置混凝土支承懸挑梁 設置支承懸挑梁有兩個作用： 1）把夾心保溫、保溫砌塊墻體每層的混凝土挑檐板的線狀熱橋變為支承的點狀熱橋（支承懸挑梁通常斷面約為 100120mm，花崗石幕墻裝飾時斷面約為 100150mm），比現在幕墻裝飾大量型鋼與建筑主體結構連接大幅度減少熱橋面積，且鋼筋混凝土的傳熱能力僅是鋼材的 1/33 倍！比混凝土挑檐板減少熱橋約 90%，是保溫砌塊熱橋的 1/501/30，最大限度地減少熱量流失的通道； 2）混凝土支承懸挑梁上焊接 鋼筋，鋼絲網與鋼筋綁扎，混凝土支承懸挑梁 吊掛 外抹灰保護層和裝飾面層 ， 形成吊掛的幕墻，結構 安全性 好 ，且即使失火 EPS 板萎縮，絕對不會發生水泥砂漿和外飾面脫落傷人的事故，可鉆孔發泡維修，維修方便，且支承懸挑梁的安裝方式方便施工。 柔性墻體 形成的外墻保溫層貫通，好似皮襖、羽絨服保溫， 不 似棉花中夾雜 砂漿和砌塊 四 壁大量熱橋 的 保溫砌塊， 也不存在夾心保溫墻體保溫的棉衣上每層留出一道不保溫的單衣（混凝土挑檐板）， 故保溫好。柔性墻體的構造是對受力構件、保溫材料和外保護層材料的優化設置，故同時具有 結構和外飾面安全性好、 保溫好、 大幅度減輕外墻自重、降低造價、有利建筑抗震、減少施工階段能耗和防火安全性好的性能，是墻體技術的新思維。 3、 提出 的施工工藝可保證水泥砂漿抹灰保護層與 EPS 板牢固地相互粘結成為一體， 不僅 有效地解決了鋼絲網苯板抹灰空鼓開裂的質量通病， 并使柔性墻體成為一個可同工作的受力構件，滿足極限狀態設計要求。 4、提出框架梁柱洞口安裝大塊 EPS 板，或粘貼安裝 EPS 板與水泥纖維板粘接復合的預制墻板的施工工藝（見本文四之 3），粘貼安裝速度快，不存在 EPS 板之間縫隙傳熱的影響 。 考慮不銹鋼內外拉接鋼絲增加的傳熱，框架梁柱洞口內的 EPS 板導熱系數低于粘貼 EPS 板薄抹灰的導熱系數 0.05w/m.k。 5、提出 隔熱斷橋門窗洞口構造 門窗洞口 有 兩種構造：隔熱斷橋門窗洞口和有水泥砂漿抹灰層熱橋洞口。隔熱斷 16 橋門窗洞口構造，適用于采暖地區 ，見圖 10；有水泥砂漿抹灰層熱橋洞口