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1、钢结构住宅ALC外墙板围护体系研究与应用,报告内容,1、外围护墙板体系调研2、科研技术路线3、已经取得的研究成果4、ALC外墙板工程应用5、钢结构住宅设计案例6、新型B03级ALC复合墙板研究,外围护墙板体系调研,通用外围护墙板体系调研一种适用于钢结构住宅的ALC外墙围护体系,01,围护体系应用情况调研,传统外墙外保温存在的问题:防火性能差外保温的耐久性差施工质量无法可靠保证建筑技术需求：发展高性能围护体系,英国伦敦大火,河北霸州大火,沈阳乐天外墙脱落,廊坊住宅外墙脱落,央视大火,现阶段钢结构住宅典型外围护墙板体系：加气混凝土外墙板（ALC板，CF板）；ECP板+保温材料+ALC板内墙；PC复
2、合挂板+内保温；“三明治”预制砼外挂墙板；发泡水泥复合外墙板；复合龙骨保温体系；纤维水泥板轻质灌浆墙；汉德邦CCA板灌浆墙；,围护体系应用情况调研,主流：单一材料的加气混凝土外墙板（日本、昆山中南世纪城）,加气混凝土墙板,优点：高耐久性、防火性、 保温性、高性价比短板：板块小，板缝多,主流：加气混凝土外墙板+一体化装饰板 （天津中建钢构绿建楼）,复合墙板：加气混凝土墙板+一体化装饰板,优点：保温装饰一体化 短板：耐久性尚需改进,主流：ECP外墙板+保温材料+ALC板内墙(通州副中心),复合墙板：ECP外墙板+保温材料+ALC板内墙,优点：保温装饰一体化短板：施工工艺复杂，造价高,复合墙板：PC
3、复合挂板+内保温,建谊成寿寺B5地块工程,优点：高强度、高耐久性 ，大单元板块短板：施工工艺复杂，造价高,预制砼外挂墙板 （蚌埠市大禹家园公租房）,“三明治”预制砼墙板,优点：高强度、高耐久性 、大单元板块 短板：重量大、保温性能低、存在冷热桥、易结露 主要适用于钢砼结构建筑,龙骨组合保温体系（积水姑苏裕沁庭项目联排别墅）,龙骨组合保温体系,优点：保温装饰一体化，外观效果好 短板：提高耐久性，造价高,发泡水泥复合外墙板 （门头沟铅丝厂公租房1号楼）,发泡水泥复合外墙板（太空板）,优点：轻质、热工性能高、施工效率高 短板：钢框与水泥弹性模量不匹配，冷热交替剧烈区易导致开裂,纤维水泥板轻质灌浆墙,
4、杭州钱江世纪诚人才专项用房,水泥浆胶结聚苯颗粒灌浆墙体（CCA板）,包头万郡大都城,几种外墙板材性能对比,主流外墙板造价对比,近期部分钢结构住宅项目,近期钢结构住宅项目,建筑外围护系统通用性能需求,保温性能：满足节能标准耐久性能：主体宜与建筑同寿命防火性能：主体应为不可燃无机物防水抗渗：多道防线，拼缝密实抗震性能：小震完好，主体中震不坏，大震不掉抗风性能：正常使用下变形小，无开裂装饰围护性能：表面美观，无可见裂缝，厚度适中。,钢结构住宅外围护系统的独特性能需求,钢结构住宅外墙的独特性能需求：1、外墙板结构具备高耐久性，与主体同寿命；2、良好的防火性能、隔声性能、防渗漏、热工性能；3、钢结构体系
5、变形大，小震下容许层间位移角1/250，要求外围护体系具备高变形适应特性；4、钢结构住宅的优势是自重轻、基础投资小，建筑外墙轻量化，宜控制外围护体系重量低于150kg/m2；,ALC条板的主要性能优势,轻 质：密度500-700kg/m3,容重为混凝土1/5，空心砖1/3；热工性能：导热系数可达到0.11W/mk;耐火性能：无机材料，100厚板材耐火极限达到4小时；隔声性能：隔音吸音，150厚可达45分贝,300厚可达60分贝；承载力、抗震性能：优越；高耐久性： 高于50年需求；呼吸功能绿色建材：调节“小气候”，改善人居环境， 绿色环保，无放射性；小结： ALC板材为钢结构建筑的最佳配套部品之
6、一,钢结构住宅建筑外墙围护系统的选择,钢结构住宅外墙独特性能需求性价比最优原则市场选择,加气混凝土外墙体系,加气混凝土外墙体系：并非性能全优，存在短板性价比最高市场导向，钢结构住宅主流外墙系统之一,科研技术路线,面向需求的性能化研究思路,02,ALC条板用于钢结构住宅存在的技术难题,客观情况： 1、ALC条板规格小（600），拼缝较多；2、为适应钢结构体系变形较大的特点，需采用摇摆节点；3、为适应钢结构体系变形较大的特点，板缝需采用性能匹配的结构胶。4、热工指标75%，可选择单一墙板300厚，或复合墙板，因地制宜选择；应用技术难题：1、外墙板缝多，用胶量大，内、外均用，造价较高，造价80-12
7、0元/m2;2、外墙板板缝多，衰减热工性能和隔声性能；3、外墙板板缝多，控制环节多，易出现渗漏薄弱部位，增加了管理难度；4、板材强度低，运输过程中易损伤。,钢结构住宅建筑围护外墙的选择,如何做好钢结构住宅加气混凝土外墙体系？扬长避短 构建配套外墙体系,构建配套ALC外墙系统,材料性能,配筋模式,板缝构造,ALC外墙板应用体系,节点连接,辅材匹配,面向需求的性能化研究思路,科研技术路线,需求,方法,手段,保温性能,材料升级,构造升级,节点升级,配筋升级,耐久性能,防火性能,防水性能,抗震性能,抗风性能,装饰围护性能,施工升级,高性能材料研发,新型节点研发,细部构造推敲,板材力学性能研究,模型振动
8、台实验,施工流程控制,热工和耐候性实验,发展方向：条板技术单元体技术,发展方向：条板技术单元体技术,已取得的研究成果,03,已经取得的研究成果,1 创新形成高性能加气砼制备方法,2 开发了加气墙板笼式配筋技术,3 开发了一种自复位减震连接节点,4 优化升级ALC墙板防水构造体系,5 创新形成ALC墙板拼装单元体技术,6 开发了ALC复合墙板粘锚连接新节点,试验验证工程示范,形成ALC外墙围护技术体系编制国标图集,已经取得的研究成果,1 创新形成高性能加气砼制备方法,2 开发了加气墙板笼式配筋技术,3 开发了一种自复位减震连接节点,4 优化升级ALC墙板防水构造体系,5 创新形成ALC墙板拼装单
9、元体技术,试验验证工程示范,形成ALC外墙围护技术体系编制图集和工法,通过配方改进、生产技术优化等措施，成功研制轻质、高强、导热系数小的B04 A3.0级和B05 A3.5级加气混凝土墙板，检测达标， B04 A3.0级墙板导热系数0.10W/mk， B05 A3.5级墙板导热系数0.11 W/mk。,1 创新形成高性能加气砼制备方法,2、 研发加气墙板笼式配筋技术,笼式配筋条板比普通配筋条板抗弯极限承载力提高约10%。,小震,中震,风载,大震,2、研发加气墙板笼式配筋技术,纯弯破坏（脆性破坏）,弯剪破坏（延性破坏）,剪切破坏（脆性破坏）,钢筋缺少（0.10%）,钢筋适中（0.12%）钢筋间距
10、150mm左右,钢筋过多（0.20%）,2、研发加气墙板笼式配筋技术,3、研发自复位减震连接节点,3、研发自复位减震连接节点,验证工作1、数值模拟分析；2、节点承载力试验；3、两层足尺拟静力推覆试验；4、两层足尺振动台试验（内嵌式、外挂式）；,验证结论：自复位摇摆减震节点具备满足中震、大震作用下适应主体结构层间变形的能力；采用自复位摇摆减震节点的板材可以保证小震完好、中震主体不坏，大震局部损伤；,加载装置,加载制度,有窗口模型,无窗口模型,框架静力推覆实验：,3、研发自复位减震连接节点,外挂板两层框架,外挂板特殊铰接框架,足尺震动台实验,内嵌板两层框架,内嵌板特殊铰接框架,3、研发自复位减震连
11、接节点,构造防水+材料防水,板材表面防水封闭；迎水面错缝处理；表缝打胶密闭+下口缝内无机材料（专用砂浆）塞实；表缝打胶密闭+上口错缝内柔性材料（耐火岩棉）塞实；板材与楼面交接部位防水封闭,4、ALC墙板防水构造体系,内嵌板,构造防水+材料防水,板材表面防水封闭；迎水面错缝处理；表缝打胶密闭+下口缝内无机材料（专用砂浆）塞实；表缝打胶密闭+上口错缝内柔性材料（耐火岩棉）塞实；板材与楼面交接部位防水封闭,4、ALC墙板防水构造体系,外挂板,构造防水+材料防水,4、ALC墙板防水构造体系,4、ALC墙板防水构造体系,界面封闭-封闭ALC表面气孔，增加涂料、密封胶的粘结性防水抗渗-防止外部湿气和水分向
12、内渗透腐蚀隔离-碱性ALC材料与有机嵌缝材料隔离，防止腐蚀污染隔离-防止有机嵌缝材料中的增塑剂向基材渗透污染,防水界面剂,4、ALC墙板防水构造体系,4、ALC墙板防水构造体系,ALC墙板板缝处理措施性能实验（拟静力推覆试验）：,4、ALC墙板防水构造体系,实验目的：以ALC条板板缝为研究对象，考察条板在地震作用下的板缝变形能力。,实验结论：采用专用砂浆填缝，在位移角小于1/400时，板缝性能可以保证。,5、ALC墙板拼装单元体技术,改变外墙运动机制：条板摇摆运动 单元刚体平动,5、ALC墙板拼装单元体技术,实验结论：采用单元体技术、专用砂浆挤浆填缝，外墙性能在中震下完好，具备可靠性。,工程应
13、用,04,ALC墙板在国内钢结构住宅建筑的应用,江苏昆山中南世纪城在建项目（33层钢框架-支撑体系，150厚ALC墙板）,ALC墙板在国内钢结构住宅建筑的应用,首钢铸造村项目在建项目（15层钢框架-支撑体系）,ALC条板+自复位减震摇摆节点+100厚外保温岩棉板,ALC墙板在国内钢结构住宅建筑的应用,北京建谊成寿寺钢构住宅项目,1、150厚ALC板+50厚一体华保温板，钢管锚连接法2、300厚ALC板，自复位减震摇摆节点3、150厚ALC板组装单元体,300厚ALC外墙板,单元体外墙,除南立面及注明外均为150厚ALC外墙板+装饰保温一体化板,150mm厚ALC板+钢管锚连接,楼层节点详图,顶
14、层节点详图,底层节点详图,150mm厚ALC板+钢管锚连接,钢管锚配件2,钢管锚安装中,150mm厚ALC板+50厚一体华保温板,150mm厚ALC板+50厚一体华保温板,150mm厚ALC板+钢管锚连接,300mm厚ALC板+自复位摇摆减震连接,300mm厚ALC板+自复位摇摆减震连接,楼层节点详图,150mm厚ALC板拼装单元体,拼装单元体,节点详图,150mm厚ALC板拼装单元体,外墙内侧封闭,石膏板封闭,B04级加气混凝土板的主要 性能指标,B05级加气混凝土板的主要 性能指标,钢结构住宅设计案例,05,钢结构住宅主要包括四个系统：,沧州市天成岭秀岭樾府钢构住宅项目设计项目,结构体系设
15、计参数：结构体系：钢框架支撑体系 矩形钢管混凝土柱地上27层，最大高度78.3m设计基准期：50年安全等级：二级抗震设防类别：丙类抗震设防烈度：7度(0.15g，第二组，III类场地)基本风压：0.40kN/m2,三板选型,沧州市天成岭秀岭樾府钢构住宅项目设计项目,可拆底模楼承板,外墙,分户内墙,沧州市天成岭秀岭樾府钢构住宅项目设计项目,沧州市天成岭秀岭樾府钢构住宅项目设计项目,沧州市天成岭秀岭樾府钢构住宅项目设计项目,外围护体系设计,1、热工性能设计,金隅B05级加气板300厚即可满足河北地区9层以上75%节能要求。,2、隔声性能设计,住宅建筑外墙隔声要求不低于45dB。外墙采用300厚B0
16、5加气板，隔声性能达到60分贝，满足规范要求；室内分户墙采用150厚B05加气板，隔声性能达到45分贝，满足规范要求,外围护体系设计,2、隔声性能设计,提高建筑密闭性，墙板拼接挤浆密闭、节点缝隙塞实，所有墙体侧面8厚水泥纤维板封闭。结构上减少刚性接触，钢梁钢柱防火涂料+岩棉+水泥纤维板包覆，避免声桥；管道、门窗是隔声重点环节，选用高性能双层中空窗；,外围护体系设计,3、防渗漏设计,多重措施：构造防水+材料防水,外围护体系设计,3、防渗漏设计,抗裂防护,迎水面采用“马牙槽”构造密拼缝专用砂浆挤密柔性缝岩棉塞实+密封胶建筑用胶粘耐碱玻纤网封闭拼缝专用抗裂砂浆找平,基墙,专用透气防水界面剂封闭,饰面
17、层,柔性防水腻子2遍弹性涂料引导缝处耐候密封胶,外围护体系设计,4、外墙防裂缝设计,ALC墙板连接节点采用自复位减震摇摆节点，释放温差收缩变形；选用与加气墙板配套兼容的密封胶、专用砂浆。,【附着性】接缝胶和一般外墙用涂料之间的附着性【耐污性】时间推移产生的污染性（易脏程度）,外围护体系设计,4、外墙防裂缝设计,ALC墙板出釜含水率2545%，控制上墙含水率低于15%，避免干缩变形；,出釜状态,静置28天后（平衡含水率）,外围护体系设计,4、外墙防裂缝设计,间隔4-6m设置释放变形的引导缝；,避免露梁露柱设计原则,技术策略：模数化、标准化，结构设计与外墙、内装修协调；结构轻量化、小断面设计原则；大柱网、外围化，柱外偏；,小柱网,大柱网,避免露梁露柱设计原则,技术策略：内部柱偏向公共空间；将室内可能露梁露柱部位放置于厨房、卫生间等房间。,新型B03级ALC复合墙板研究,06,研究目标：研发新型B03级复合外墙板，实现250mm厚墙板满足75%节能标准,新型B03级ALC复合墙板研究,B03级ALC板材试生产过程,B03级ALC板材试生产过程,B03ALC板材复合表面加强层,
