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1、 钢结构建筑复合墙板结构保温性能研究 王乾坤，潘时，任志刚（武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉 430070）摘要：文章介绍了钢结构建筑墙体对保温性的一些要求，论述了一些节能的墙体材料体系，根据其中一种体系设计出一种符合节能要求的复合墙板结构，在实验室通过热箱法实验测得该复合墙板结构的传热系数，并且与理论值比较，证明其保温性能满足节能要求，在夏热冬冷地区有良好的推广前景。关键词：钢结构；复合墙板；保温收稿日期：2010-11-26.基金项目:863计划(多层钢结构公共建筑围护结构热工性能试验及节能关键技术研究)；武汉科技局攻关项目项目(节能建筑关键技术应用研究与示范工程)；武汉市建委项目（武
2、汉市住宅产业化发展路径与推广政策研究）.作者简介：王乾坤(1964-)，博士，教授.E-mail:近年来，由于国家政策、钢材生产、构件制作、设计研发等方面的有利因素，我国的钢结构住宅建筑进入了一个新的发展时期。但是，目前制约我国钢结构住宅建筑发展的主要问题在于，尚缺乏与钢结构住宅结构体系相配套的围护体系研究。作为围护体系的重要组成部分，钢结构墙体材料的改革和构造技术研究是至关重要的1。在国家大力倡导节能环保的前提下，对现在的墙体材料的保温性能提出了更高的要求，文章根据夏热冬冷地区的实际需要，设计出一种节能的复合墙板结构，在满足作为围护结构其他性能指标的前提下通过实验来证明这种复合墙板结构符合节
3、能保温指标的要求。1钢结构公共建筑墙体保温性能要求保温性能是围护结构性能的一个关键性指标。为此，应按所用材料的实际热工性能，经过热工计算得出足够的厚度，以满足节能设计标准对当地建筑的要求。与此同时，还应采取适当的建筑构造措施，避免建筑物局部产生热桥问题。夏热冬冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值2见表1。2钢结构公共建筑墙体材料及结构体系钢结构外墙应是轻质材料组成的非承重结构。钢结构外墙应具备质轻、保温、隔热、隔声、防火、防水、耐冻、耐老化、耐候和环保等性能。还有就是外墙在与钢结构主体连接时应保证可靠，以满足抗震设防层间变形的需要和结构延性的需要3。目前钢结构建筑围护墙体材料主要分为砖、块、板
4、3大类。砖主要包括多孔砖和空心砖、粉煤灰砖(多孔砖)等；块主要指建筑砌块，主要有实心砌块和空心砌块，如小型混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等；板主要指建筑板材，有硅酸钙板、GRC板、蒸压加气混凝土板、石膏墙板、钢丝网架水泥夹芯板、复合轻质夹芯隔墙板等4。墙体材料今后的发展趋势是环保节能的绿色墙材。以上几种材料中板材才是今后钢结构围护墙体重点的发展方向，下面介绍几种常见的板材结构体系。2.1NALC板体系NALC板是一种以优质的硅砂、生石灰、水泥等为原料，经严格的工艺过程和高压蒸汽养护而成的高性能轻质加气混凝土板。它克服了传统加气混凝土产品的一系列缺点，具有优良的综合技术性能、科学可靠的安装节点构
5、造、工业化的板材安装施工、良好的后处理配套材料和施工技术。2.2ST复合板体系ST复合板是一种优秀的节能板材，常用的保温材料有岩棉、玻璃纤维棉、硬质聚氨脂和聚苯乙烯4种，前两种一般只用做现场复合的保温材料，后两种主要用来做预制复合板，亦可现场复合。ST复合板具有很多优点：自重轻、体积小、抗腐蚀、使用寿命长，还有保温隔热隔音性能好、防水防尘能力优良、围护结构美观大方等特点。2.3LCC-B系列轻质保温复合内墙板体系LCC-B系列墙板是以水泥粉煤灰轻质颗粒为主芯材、薄型纤维水泥板或硅酸钙板等为面板的用于建筑中非承重的内隔墙、分户墙和外围护墙的轻质复合墙板。其主要特点有：可利用回收废旧材料，具有显著
6、的社会、经济、环保效益；轻质高强、抗冲击、不燃烧、施工方便、提高墙体整体刚度；面板本身就是装饰板材，墙面不需处理，可以直接进行涂饰活粘贴饰面材料；墙体厚度小，增加建筑物的使用面积4。3钢结构公共建筑墙体结构体系设计及实验数据3.1外墙构造体系本节能外墙体系属于ST复合板体系中的一种，采用室内轻钢龙骨石膏板+室外压型钢板，外墙构造图见图1，其中玻璃丝棉保温层材料厚度50 mm，试件尺寸为1.5 m1.5 m，材料的理论传热系数为0.55 W/(m2K)。3.2实验目前在实验室检测围护结构热工性能的方法是按现行的国家标准建筑构件稳态热传递性质的测定标定和防护热箱法（GB/T134752008）进行
7、。热箱法是基于一维稳态传热的原理，在试件两侧的箱体（热箱和冷箱）内，分别建立所需的温度、风速和辐射条件，达到稳定状态后，测量空气温度、试件和箱体内壁的表面温度及输入到计量箱的功率，就可以根据公式计算出试件的热传递性质传热系数。K=Q/A（Ti-Te）式中，K为传热系数，W/（m2k）；Q为通过试件功率，W；A为热箱开口面积，m2；Ti为热箱空气温度，K或；Te为冷箱空气温度，K或。实验采用防护热箱法，防护热箱法检测原理如图2所示。在防护热箱法中，将计量箱置于防护箱内。使防护箱内温度与计量箱内温度相同，使试件内不平衡热流量Q2和流过计量箱壁的热流量Q3减至最小可以忽略。计算被检测试件的热阻、传热
8、阻和传热系数5，结果见表2。4结语对实验数据进行分析，这种复合墙板实际测得的传热系数为0.691，大于理论传热系数0.55，考虑到实验中存在的一些误差，这个数据是完全可以接受的。实际传热系数0.691小于1，说明这种构造的复合墙板结构完全满足夏热冬冷地区保温性能的指标，今后能够在夏热冬冷地区推广这种墙体材料。参考文献1何书锋.复合墙板在钢结构住宅中的构造技术研究D.山东建筑大学，2007.2中华人民共和国住房和城乡建设部.GB501892005公共建筑节能设计标准S.北京：中国建筑工业出版社，2005.3李海英.钢结构建筑围护结构的材料和构造技术研究D.北京：清华大学，2005.4杨立威.钢结构节能住宅围护体系研究D.山东科技大学，2006.5田斌守.建筑节能检测技术M.北京:中国建筑工业出版社，2008.-全文完-
