孫永鵬 張曉莉
中建二局第二建筑工程有限公司(518054)
條粘、點粘外墻保溫方案比選
孫永鵬 張曉莉
中建二局第二建筑工程有限公司(518054)
外墻外保溫體系與主體結(jié)構(gòu)的連接主要靠黏結(jié)砂漿,輔以錨栓。黏結(jié)形式主要是條粘、點粘。外墻外保溫體系在溫度、風(fēng)荷載、自重、地震等多種荷載作用下,對兩種與墻體的黏結(jié)方式及各層材質(zhì)間的連接進(jìn)行受力分析。在計算長度相同情況下,條黏優(yōu)于點黏,設(shè)計使用年限內(nèi)滿足力學(xué)要求,更符合保溫、安全、耐久要求。
溫度;風(fēng)荷載;自重;地震作用
1.1 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
外墻外保溫技術(shù)源于20世紀(jì)40年代的德國和瑞典。20世紀(jì)60年代,美國從歐洲引進(jìn)此項技術(shù)并得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代,外墻外保溫技術(shù)在歐美國家得到推廣應(yīng)用。到目前為止,外墻外保溫技術(shù)已經(jīng)成熟,有健全的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格的法律法規(guī)。外墻外保溫系統(tǒng)一般可以使用25年以上。
我國20世紀(jì)80年代引進(jìn)外墻外保溫技術(shù),但國內(nèi)建筑單位面積能耗是發(fā)達(dá)國家的3~5倍,建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展緩慢,相關(guān)學(xué)者在借鑒外國外墻外保溫技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出新的外墻外保溫新技術(shù)。但相關(guān)技術(shù)不成熟,缺乏相應(yīng)的圖集、規(guī)范及防火標(biāo)準(zhǔn),沒有把國內(nèi)的實際情況與國外很好地結(jié)合。
1.2 研究的主要內(nèi)容
本文通過分析外墻外保溫條粘、點粘的受力特征,確定兩種黏結(jié)方式與計算長度有關(guān)。在計算長度相同情況下,條粘優(yōu)于點粘,有利于外墻外保溫的保溫性、耐久性和安全性要求。
現(xiàn)行規(guī)范對黏結(jié)面積的要求為大于等于40%,超過一定高度輔以機(jī)械錨固。我國《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》JGJ 144-2008對正常使用和正常維護(hù)條件沒有明確解釋。外墻外保溫工程的使用年限不少于25年,缺乏相應(yīng)的耐久性、耐候性試驗數(shù)據(jù)支撐。外墻保溫體系沒有各個構(gòu)造層及材質(zhì)性能隨時間的應(yīng)力、應(yīng)變、變形及變化趨勢數(shù)據(jù)模型。
2.1 條粘、點粘在重力荷載下的黏結(jié)性能
外墻外保溫體系屬于非承重圍護(hù)構(gòu)件,通過黏結(jié)材料的黏結(jié)性與墻體連接,存在剪切應(yīng)力τ1。
其中,τ1表示黏結(jié)層剪切力,ρ1、ρ2、ρ3、ρ4表示不同構(gòu)造層材質(zhì)的密度,h1、h2、h3、h4表示不同構(gòu)造層材質(zhì)的厚度,η表示黏結(jié)面積比率。
在材質(zhì)相同情況下,黏結(jié)面積比率沒有變化。只是黏結(jié)方式條粘、點粘間的變化,對黏結(jié)層剪切力沒有影響,即條粘、點粘在重力荷載作用下性能相同。
2.2 條粘、點粘在地震荷載作用下黏結(jié)性能
由于保溫板與墻體的黏結(jié)存在空隙,條粘、點粘存在彎矩和剪力情況。
其中,qe表示外墻外保溫受到水平地震作用應(yīng)力;β表示地震修正系數(shù)。αmax表示基于結(jié)構(gòu)自振周期水平地震影響系數(shù)最大值,根據(jù)地震分區(qū)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011-2010進(jìn)行取值;G表示保溫系統(tǒng)重量;A表示保溫系統(tǒng)面積。
條粘、點粘簡化受力形式,點粘簡化為雙向受力的板,條粘簡化為單向板受力。點粘簡化為雙向板受力:
其中,M1表示彎矩值;k表示彎矩系數(shù);L表示雙向板計算長度。
條粘簡化為單向板受力:
根據(jù)條粘與點粘簡化受力情況與L1、L2的計算長度有關(guān)。而相關(guān)規(guī)范沒有明確。從受力角度考慮相同的計算長度情況下條粘受力較小,有利于外墻外保溫的耐久性和安全性。
2.3 條粘、點粘在風(fēng)荷載及溫度作用下的黏結(jié)性能
在施工質(zhì)量和材料檢驗合格的情況下,不同材質(zhì)、不同高度、不同位置對應(yīng)的風(fēng)荷載安全系數(shù)不同,這在李德榮《風(fēng)荷載對外墻外保溫系統(tǒng)安全性的影響》一文中有所描述。
條粘、點粘在自身重力荷載、地震作用、風(fēng)荷載、溫度效應(yīng)作用下,對外墻外保溫體系的防脫落性能基本相同。在受力條件相同情況下,計算跨度起到?jīng)Q定作用。跨度相同時條粘的黏結(jié)作用效應(yīng)優(yōu)于點粘。
通過對外墻外保溫體系各層材質(zhì)的受力分析,外墻外保溫體系粘貼形式,確定在荷載和計算長度相同情況下,條粘黏結(jié)性能優(yōu)于點粘。選取條粘粘貼方式,更有利于防止外墻外保溫體系脫落。
隨著國家對外墻外保溫的節(jié)能逐漸重視,相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還有待完善。未來,外墻外保溫的防火設(shè)計、構(gòu)造、施工工藝將逐漸被重視。外墻外保溫材質(zhì)的使用,相應(yīng)防火、保溫體系的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖集也將完善,以規(guī)范我國建筑節(jié)能市場。
[1]JGJ144-2008,外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程[S].
[2]GB 50011-2010.建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京:中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,2010.
[3]GB 50009-2010.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京:中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,2010.
[4]林燕成.外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析[J].施工技術(shù), 2007,36(6):103-105.