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建筑保温与结构一体化技术要点
日期:2019-01-17 14:11:11 作者:建设科技协会

一、建筑保温与结构一体化技术的必要性


外围护结构节能保温常规做法

混凝土、砖或砌块砌筑的外围护墙体外表面制作保温体系满足节能标准要求。


外围护结构节能保温常规做法存在的问题和不足

施工工序较为复杂,施工质量不易控制

防火性能较差,存在一定的安全隐患

保温系统使用年限与建筑主体结构不同寿命

建筑节能增量成本较高

墙体裁量应用统一技术规范GB50574-2010

前提保温裁量应符合的规定


《建筑设计防火规范》GB50016-2014有关建筑保温的规定

6.7.1建筑的内、外保温系统,宜采用燃烧性能为A级的保温材料,不宜采用B2级保温材料,严禁采用B3级保温材料。

6.7.3建筑外墙采用保温材料与两侧墙体构成无空腔复合保温结构体时,该结构体的耐火极限应符合本规范的有关规定;当保温采莲的燃烧性能等级为B1、B2级时,保温材料两侧的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm。

6.7.4设置人员密集场所的建筑,其外墙外保温材料的燃烧性能等级应为A级。

6.7.5与基层墙体、装饰层之间无空腔的建筑外墙外保温系统,齐保文材料应符合以下规定:

1 住宅建筑:

    1)建筑高度大于100m时,保温材料的燃烧性能应为A级;

    2)建筑高度大于27m,但不大于100m时,保温材料的燃烧性能不应低于B1级;

    3)建筑高度不大于27m时,保温材料的燃烧性能不应低于B2级。

2 除住宅建筑和设置人员密集场所的建筑外,其他建筑:

    1)建筑高度大于50m时,保温材料的燃烧性能应为A级;

    2)建筑高度大于24m,但不大于50m时,保温材料的燃烧性能不应低于B1级;

    3)建筑高度不大于24m时,保温材料的燃烧性能不应低于B2级。

第6.7.7 除第6.7.3规定的情况外,当建筑的外墙保温系统采用燃烧性能为B1、B2级保温材料时,应符合下列规定:

1、 除采用B1级保温材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B1级保温材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外,建筑外墙上门、窗的耐火完整性不应低于0.50h。

2、 应在保温系统中每层设置水平防火隔离带,防火隔离带应采用燃烧性能为A级的材料,防火隔离带的高度不应小于300mm。


河南省住房和城乡建设厅关于印发《推行建筑保温与结构一体化技术实施方案》的通知豫建[2014]26号中,将复合钢筋混凝土剪力墙(CL)结构体系、混凝土保温幕墙建筑体系、夹膜喷涂混凝土夹芯剪力墙建筑结构技术、FS外模板现浇混凝土复合保温体系、非承重自保温加气混凝土砌块结构体系、现浇泡沫混凝土结构体系等作为重点推广一体化技术。各地市相继发布相关文件


二、建筑保温与结构一体化技术——概念


保温与结构一体化技术概念

建筑节能与结构一体化技术是集保温隔热功能与围护结构功能于一体,墙体不需要另行采取保温措施即可满足现行建筑节能标准要求。

建筑保温与结构一体化技术具有结构保温和结构防火性能,可有效实现建筑保温与墙体同寿命;推行一体化技术,符合国家节能减排产业政策,是深入做好建筑节能工作,发展绿色建筑的有效途径。


满足保温与结构一体化技术的条件

建筑墙体保温与结构同步施工

施工后结构墙体无需再做保温即能满足现行节能标准要求

能够实现建筑保温与墙体同寿命

保温与结构一体化技术的优势,可使建筑物的全生命周期不许对保温层进行维护、维修。解决目前外墙粘贴、外挂保温层技术易产生的裂缝、空鼓、渗漏、脱落等隐患;解决外保温后期维护问题;解决外墙保温满足消防规范要求;为外墙装饰面层多样化提供条件。


保温与结构一体化技术方案

砌体:蒸压加气混凝土砌块、泡沫混凝土砌块、复合保温混凝土砌块、烧结保温砌块砌筑的墙体

混凝土构件:内置保温混凝土构件(墙、梁、柱)

墙板:复合保温墙板


三、建筑保温与结构一体化技术——砌体


墙体自保温技术体系

采用保温性能优异的砌块、配套的砌筑砂浆和砌筑构造砌筑的墙体,内外表面可采用配套的抹灰砂浆粉刷,即能满足节能标准要求。

适宜的砌块有蒸压加气混凝土砌块(粉煤灰加气、砂加气)、泡沫混凝土砌块、轻骨料混凝土砌块、混凝土空心砌块、烧结空心砌块。

该体系集保温结构一体化,保温与结构同寿命。


砌体自保温技术体系

砌体自保温技术是一个体系,包括具有良好保温隔热性能的砌块、墙体砌筑构造、具有一定保温隔热的砌筑砂浆和墙体抹灰砂浆。这些综合技术最终形成满足建筑节能对围护墙体的传热系数要求。板材墙体同样要考虑板材本身的保温隔热性能、接缝以及与主题结构的连接构造。

《自保温混凝土复合砌块》JF/T407-2013《烧结保温砖和保温砌块》GB26538-2011

《自保温混凝土复合砌块墙体应用技术规程》JGJ/T323-2014

《砌块墙体自保温体系应用技术规程》DBJ41/T100-2015 2016年1月1日执行


工程应用适宜条件

框架结构、框架剪力墙结构外围护墙

剪力墙结构填充墙(外墙、分户墙)

低层建筑承重墙、隔墙


墙体自保温是整套的技术体系,不仅仅需要力学性能和保温隔热性能良好的砌块,要使砌块墙体的传热系数满足建筑节能标准的要求,还必须采用适当的构造措施,并对冷桥部位进行处理。

外围护墙体避免不了一些导热性能较好的结构构件,使墙体出现冷桥(热桥),影响墙体的综合保温性能,对这些构件产生的冷桥必须采取措施进行处理。在寒冷和夏热冬冷地区,砌块墙体中的钢筋混凝土梁、柱等热桥部位外侧应做保温处理,使热桥部位不结露。


砌体表面内外抹灰层在满足建筑功能的要求下,可采用保温砂浆,以增强墙体的保温隔热性能;同事应具有良好的抗裂性能和防水性能,保证外部雨水渗透到砌块墙体内,避免对墙体的力学性能和保温性能造成影响。


砌体自保温技术体系具有工序简单、施工方便、安全性能好、耐久、防火、耐冲击、综合成本低、便于维修改造和可与建筑物同寿命等特点。与外墙外保温系统等保温技术相比较,自保温墙体体系在施工性、安全性、耐久性、经济型等方面具有显著优势。


四、建筑保温与结构一体化技术——泡沫混凝土

泡沫混凝土墙体应用相关标准

《现浇泡沫混凝土墙体技术规程》DBJ41/T091-2009

《泡沫混凝土》JG/T266-2011

《泡沫混凝如应用技术规程》JGJ/T341-2014


五、 建筑保温与结构一体化技术——混凝土

CL体系:《复合保温钢筋焊接网架混凝土墙(CL建筑体系)技术规程》DBJ41/T 080-2012

CCW体系:《混凝土保温幕墙工程技术规程》DBJ 41/T 112-2012

SW体系:《夹膜喷涂混凝土夹芯剪力墙建筑技术规程》CECS 365:2014

SD体系:《现浇混凝土内置保温墙体技术规程》DBJ41/T 186-2017

NBW体系:《现浇混凝土内置保温墙体技术规程》DBJ41/T 186-2017

免拆保温模板体系:《免拆复合保温模板应用技术规程》DBJ41/T146-2017

核心混凝土内置保温技术形成复合墙体


现浇混凝土内置保温技术需要解决的问题

保温材料

保温材料的防护层

防护层与结构的可靠连接

保温层在复合墙体中的位置

燃烧性能A级:岩棉、轻质混凝土、烧结制品、发泡陶瓷、发泡玻璃

岩棉生产过程耗能污染、寿命结束后处置问题、吸水后下沉、失去保温隔热能力;轻质混凝土、烧结制品、发泡陶瓷、发泡玻璃保温隔热性能较差,导热系数和强度矛盾较大。

燃烧性能B级:添加阻燃剂的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS、XPS、PU)

良好的保温隔热性能,但都为可燃材料,防火性能较差

 

按照《建筑设计防火规范》GB50016-2014 6.7.3规定,放住宅建筑在建筑高度不大于100m时,在阻燃性能等级为B1的保温层外部设置厚度不小于50mm不燃材料防护层,使结构墙体、保温材料和防护层复合形成无空腔的复合墙体,仍能满足《建筑设计防火规范》BD50016-2014的要求,且不用防火窗和不设置防火隔离带措施。

复合墙体概念为燃烧性能等级为B1、保温性能优异的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS、XPS)在建筑节能工程的应用打开的新的思路。


防护层:不燃材料,具有一定的强度和耐久性,主要是钢筋混凝土。

防护层与结构的连接:采用专业连接件,链接件将混凝土防护层、保温层与主题结构连接形成整体;连接件一般采用钢筋、型钢;连接件承受防护层、保温层的竖向作用、风荷载作用和地震荷载作用。

保温层在复合墙体中的位置:构造措施、施工措施保证


内置保温混凝土性能和特点

一保温隔热性能

能够达到国家规定的65%或更高的节能标准。墙体两侧混凝土可对保温板起到良好的保护作用,使保温板与建筑物同寿命,避免或减少了保温体系在使用期间的维修或更换。


二 防火性能

由于保温板夹在内外两层混凝土中间,使其不能接触明火。经公安部消防部门与建设部门专家论证,墙体整体作法可达到4个小时耐火极限。

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014第6.7.3规定,当保温材料的燃烧性能为B1、B2级时,保温材料的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm。第6.7.7 除第6.7.3规定情况外,当建筑的外墙保温系统采用阻燃性能为B1、B2级的保温材料时,应在保温系统中每层设置水平防火隔离带。复合保温混凝土墙保温层外设有50~60mm厚混凝土层,采用EPS、XPS作为保温材料能够满足GB50016-2014规定要求,规定范围内可以不用设置防火隔离带。


三抗震性能

外层混凝土通过钢筋网架与结构混凝土连接,提高了墙体的抗侧力刚度,可增强了抵抗地震水平力的能力。


四施工进度

由于墙体的钢筋和保温板自爱工厂内生产,浇筑结构构件时同时设置了保温层,减少了外墙外保温施工作业工序,保温层的施工质量得以保证。


五保温层外设有50~60mm的混凝土层,可满足外墙贴面砖的要求


六符合新型墙材政策。结构保温一体化。


七符合建筑产业现代化政策。减少现场作业


设计要点

内置保温混凝土墙建筑的结构设计按现行国家规范和标准要求执行。设计时,将外层混凝土和钢筋焊接网架作为内层混凝土墙体上的荷载考虑,内层混凝土墙体参与主体结构计算,外层混凝土不参与主体结构计算。

内置保温混凝土墙建筑呃节能设计应符合河南省《居住建筑节能设计标准》(寒冷地区)DBJ 41/062、河南省《居住建筑节能标准》(夏热冬冷地区)DBJ 41/071和《河南省公共建筑节能设计标准实施细则》DBJ 41的规定。


施工要点

内置保温混凝土墙在施工阶段如何保证保温层的位置和外层混凝土浇筑质量时其技术体系能够达到预期目标的关键。各技术体系在该方面都做了大量的工作。

建设行业标准《内置保温现浇混凝土复合剪力墙技术规程》将在2017年底进行评审。


现浇混凝土内置保温墙体技术

河南省住房和城乡建设厅 豫建设[2017]83号 颁布了河南省工程建设标准《现浇混凝土内置保温墙体技术规程》DBJ41/T 186-2017。标准在2018年1月1如施行。


混凝土保温幕墙技术

混凝土保温幕墙技术是由混凝土面层与保温板材组成的,混凝土面层、保温板通过连接件固定在主题结构上,作为荷载传至主体结构,实现保温与结构同寿命、保温与结构一体化;保温板被混凝土面层和主题结构保护,提高保温层的使用寿命;改善保温体系的防火性能,采用燃烧性能为B1、B2级的保温材料时,无须另设防火隔离带和防火窗,能够满足《建筑设计防火规范》GB50016-2014的要求;适应多种装饰面层。


免拆复合保温模板应用技术

2015年河南省住房和城乡建设厅颁布了河南省工程建设标准《免拆复合模板(FS)应用技术规程》DBJ41/T46-2015。该规程采用B1级保温材料,外设薄保护层。随着国家标注你《建筑设计防火规范》GB50016-2014的颁布执行,其适用面受到很大的限制。根据该情况,我们对该规程进行了修订,修订后的规程为《免拆复合保温模板应用技术规程》DBJ41/T146-2017。


规程可以采用B1级保温材料,通过保温层外设置较厚的保护层和适当的构造措施,能够满足《建筑设计防火规范》GB50016-2014的要求。适用于河南省抗震设防烈度为8度和8度以下,采用免拆复合保温模板的现浇混凝土结构民用建筑房屋工程的设计、施工及验收。采用免拆复合保温模板的房屋工程,建筑高度不宜超过100m。


免拆复合保温模板:由保温层和面层在工厂预制的复合板,保温层和面层可通过粘结或敷面制作,作为现浇混凝土构件面朝模板并使构件达到保温隔热要求。

面层:与保温粘结在一起或在保温层上直接敷面形成免拆复合保温模板,既可增强免拆复合模板保温模板和抗折强度,又作为保温层的外防护层。

为满足不同建筑及场所的防火要求,面层可根据需要选择薄面层或厚面层板材。

薄面层:采用水泥板、硅酸钙板或聚合物水泥砂浆等各类砂浆类材料制作。

厚面层:采用内配钢筋网的轻质混凝土制作,混凝土强度等级不低于C20

保温层:PS板、EPS板、PIR板

复合保温层:以玻璃丝绵等A级保温材料与PIR等B1级保温材料复合而成的构造层

免拆复合保温横版通过连接件在浇筑混凝土时与混凝土构件牢固连接在一起而形成的外墙保温系统

专业连接件:在浇筑混凝土作为模板体系的对拉螺栓,后期将外防护层与混凝土构件牢固连接在一起


六、建筑保温与结构一体化技术——必然性

建筑保温与结构一体化技术的推广应用条件,从政府政策和技术规程、标准图集等基基本配套完善,并不断的被箭射单位、设计单位和施工单位所认识接受,技术优势彰显,未来将成为建筑外墙保温的必然选择。

随着建筑节能工作众深发展,实施绿色建筑行动,推进建筑产业现代化,适应《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)对建筑保温系统的防火要求,全面提升建筑节能工程质量和安全性能迫在眉睫。建筑保温与结构一体化技术,可有效实现建筑保温与结构墙体同寿命,提升建筑工程结构保温和结构防火性能,将产生了良好的社会效益。

 
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