裝配式變電站建筑墻板的選型★

劉 勇 鄭玉超 魏珍中

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟(jì)南 250013)

0 引言

裝配式建筑是指將建筑結(jié)構(gòu)的部分或全部構(gòu)件經(jīng)工廠加工制造后運(yùn)輸至現(xiàn)場，通過可靠連接方式安裝而成。鋼結(jié)構(gòu)作為裝配式建筑的主要結(jié)構(gòu)體系之一，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗震性好、布局靈活、構(gòu)件截面尺寸小、易裝配、施工期短、使用面積高等優(yōu)點(diǎn)，且有利于工業(yè)化生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化制作，與之配套的墻體材料可以采用輕質(zhì)、節(jié)能環(huán)保的新型材料，符合國家提倡的可持續(xù)發(fā)展要求，因此成為了我國建筑裝配式的重點(diǎn)發(fā)展項目。

另外，國家政策的支持為裝配式建筑的發(fā)展提供了內(nèi)驅(qū)力。2013年1月1日，國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)了發(fā)展改革委和住房城鄉(xiāng)建設(shè)部的《綠色建筑行動方案》，明確提出將“推廣建筑工業(yè)化，發(fā)展綠色建筑”列為十大重大任務(wù)。2016年9月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)[2016]71號)發(fā)布，要求裝配式建筑提速發(fā)展。同時，在GB/T 51129—2017裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)提出非承重圍護(hù)墻非砌筑比例不小于80%，內(nèi)隔墻非砌筑比例不小于50%的裝配化要求[1]。2018年5月，國家電網(wǎng)公司正式頒布《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(2017年版)》，通用設(shè)計中廣泛采用模塊化設(shè)計方案，采用裝配式建筑物。

對比一般民用與工業(yè)建筑用裝配式建筑墻板，變電站中有特殊要求：

1)變電站安全性要求高，一旦發(fā)生火災(zāi)事故造成停電，經(jīng)濟(jì)損失巨大。

2)變電站建設(shè)工期緊，要求墻板應(yīng)方便快速安裝。

3)從外觀效果角度，各供電公司業(yè)主對美觀性要求越來越高。

4)配電樓無人值守，僅放置電氣設(shè)備，與民用建筑比，對保溫效果要求不高。

5)墻板更換涉及變電站停電或帶電作業(yè)，需在設(shè)計使用年限內(nèi)減少更換次數(shù)，不得不更換時應(yīng)方便快捷，縮短施工周期。由于變電站墻板的特殊性，合理選擇變得尤為重要。

本文總結(jié)了裝配式建筑常用外墻及內(nèi)隔墻體系存在的問題，分析了不同墻板性能的優(yōu)缺點(diǎn)，為裝配式變電站建筑內(nèi)、外墻板選擇提供參考依據(jù)。

1 外墻板的組成成分

當(dāng)前國內(nèi)常用的裝配式鋼結(jié)構(gòu)外墻體系包括壓型鋼板復(fù)合墻板、鋁鎂錳板復(fù)合墻板、纖維水泥復(fù)合條板、三明治外墻掛板、蒸壓加氣混凝土條板和單層鋼筋混凝土外墻掛板。

1.1 金屬復(fù)合墻板

1.1.1壓型鋼板復(fù)合墻板

壓型鋼板復(fù)合墻板是以壓型鋼板為面層材料的復(fù)合墻板，鋼板內(nèi)側(cè)涂以防水涂料，滿足防水和隔汽的要求。內(nèi)、外側(cè)金屬板外表面可以涂覆各類質(zhì)感的飾面涂料，滿足建筑內(nèi)外墻裝飾的需要，并起到保護(hù)墻材的作用[2]。

1.1.2鋁鎂錳板復(fù)合墻板

金屬復(fù)合板是利用各種復(fù)合技術(shù)將性能不同的金屬在界面上實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合而形成的復(fù)合材料[3]。鋁鎂錳板復(fù)合墻板由鋁鎂錳板和保溫材料構(gòu)成，鋁鎂錳板是在熔煉鋁時添加鎂錳金屬形成了鋁合金板。相比于壓型鋼板復(fù)合墻板，鋁鎂錳板復(fù)合墻板具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、可塑性強(qiáng)和耐久性高等優(yōu)點(diǎn)，但是其熔點(diǎn)較低，耐高溫性能差。

1.2 水泥基復(fù)合墻板

1.2.1纖維水泥復(fù)合條板

纖維增強(qiáng)水泥(簡稱FRC)是以水泥凈漿或砂漿為基體，以纖維為增強(qiáng)體所組成的復(fù)合材料[4]。其中高密度纖維水泥板(密度1.5 g/cm3～2.0 g/cm3)除具有普通纖維水泥板防火、隔音、環(huán)保、安裝快捷等優(yōu)點(diǎn)外，其防潮、防水也有較大提高，使用壽命也大大延長。

1.2.2三明治外墻掛板

三明治板以預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板為主，由內(nèi)外葉混凝土墻板、夾心保溫層和連接件組成的預(yù)制混凝土外墻板，保溫材料可以是巖棉、聚苯乙烯、聚氨酯、珍珠巖、礦棉、玻璃棉等。構(gòu)造示意圖如圖1所示[5]。

1.3 水泥基單層墻板

1.3.1蒸壓加氣混凝土條板

蒸壓加氣混凝土板(又稱ALC輕質(zhì)條板)可用于外墻板和內(nèi)隔墻，是以砂、粉煤灰、石灰、水泥為主要原料，摻加鋁粉為發(fā)氣劑，通過配料、攪拌、澆筑、預(yù)養(yǎng)、切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)而成，內(nèi)配置經(jīng)防腐處理的不同數(shù)量鋼筋網(wǎng)片。

1.3.2單層鋼筋混凝土外墻掛板

單層鋼筋混凝土外墻掛板是未經(jīng)特殊處理，采用普通混凝土或輕骨料混凝土與鋼筋，由工廠制作而成的外墻掛板，因其出色的工業(yè)化產(chǎn)品質(zhì)量，較好地解決了傳統(tǒng)建筑外墻漏水、裂縫等頑疾。

2 外墻板性能對比

對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑物外墻，一方面，要具備足夠的力學(xué)性能以及優(yōu)良的保溫、隔熱和防水等性能，根據(jù)規(guī)范[6-8]對板材的基本性能進(jìn)行了總結(jié)(如表1所示)；另一方面，要同時考慮其施工要求以及工程造價等綜合性能(如表2所示)。

表1 基本性能特點(diǎn)

由規(guī)范對比可知，不同墻板對面密度、燃燒性能、抗凍性和干燥收縮值規(guī)定基本一致。同時規(guī)范主要強(qiáng)調(diào)了板件的力學(xué)性能，而對其保溫隔熱性能和含水率及吸水率僅有部分規(guī)范對其進(jìn)行要求，主要因為部分板材的保溫隔熱性能是由夾心保溫材料的選擇確定；含水率主要由地區(qū)干燥程度確定，不同地區(qū)對其要求不同。另外，在JC/T 2356—2006對于混凝土外墻掛板中對板材的抗沖擊性能及抗壓強(qiáng)度要求較高，因此此類板材受力性能較好。

表2 外墻體系綜合分析對比

結(jié)合變電站特殊要求，高密度纖維水泥板，具有3 h耐火極限和防水效果，有效的保證了變電站的安全性能；耐久性高，可以減少更換次數(shù)；施工速度快，可以減少施工周期。綜合對比其工程造價和板材性能后，證明高密度纖維水泥板綜合性能較好，更加符合變電站對墻板的要求，宜作為裝配式變電站的外墻板。

3 內(nèi)墻板的組成及綜合性能比較

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑常用內(nèi)墻體系包括輕鋼龍骨石膏板、纖維水泥板復(fù)合墻板、ALC輕質(zhì)條板隔墻。

3.1 內(nèi)墻板的組成成分

輕鋼龍骨石膏板是由輕鋼龍骨和石膏板組成，輕鋼龍骨以優(yōu)質(zhì)的連續(xù)鍍鋅板帶為原材料，經(jīng)過冷彎工藝軋制而成的建筑用金屬骨架，用紙面板石膏板、裝飾石膏板等輕質(zhì)板材做飾面的非承重墻體。纖維水泥板復(fù)合墻板和(蒸壓加氣混凝土條板)ALC輕質(zhì)條板的組成同上文外墻板板材。

3.2 內(nèi)墻板的綜合性能比較

表3 內(nèi)墻體系綜合分析對比

對比內(nèi)墻板材綜合性能(如表3所示)，輕鋼龍骨石膏板的工程造價低于纖維水泥板復(fù)合墻板造價，同時輕鋼龍骨石膏板無現(xiàn)場作業(yè)和墻面抹灰處理，可以大幅度縮短施工周期，另外受力性能及保溫隔熱性能良好。因此內(nèi)隔墻宜選用輕鋼龍骨石膏板。

4 目前內(nèi)外墻板存在的問題

4.1 外墻板問題

1)外墻板與裝配式建筑各系統(tǒng)匹配度問題。

工程實(shí)踐中，由于主體結(jié)構(gòu)的梁柱尺寸偏差較大，與表面質(zhì)量好的墻板不相匹配，部分仍需抹灰找平，沒有體現(xiàn)免抹灰的優(yōu)勢。設(shè)計時沒有充分考慮墻板的模數(shù)，導(dǎo)致現(xiàn)場墻板切割作業(yè)增加。墻板的部分外露連接件在裝修時未提前考慮設(shè)計，水電開槽仍主要在現(xiàn)場進(jìn)行[9]。

2)外墻板裝配連接節(jié)點(diǎn)問題。

外墻板的熱工性能指標(biāo)與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造之間缺乏研究，擁有優(yōu)良的保溫傳熱性能的同時，又能達(dá)到所需要的基本力學(xué)性能指標(biāo)變得尤為重要[10]。同時，外墻板之間存在大量的平縫和豎縫，這些節(jié)點(diǎn)縫是外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)防水的關(guān)鍵部位，如何合理的選擇材料防水與構(gòu)造防水措施是保持連接處密閉性的關(guān)鍵[11]。

3)外墻板開裂問題。

外墻板除了要抵抗重力、風(fēng)荷載和材料內(nèi)力外，溫度應(yīng)力尤為重要，由于外墻受光面每天的溫差能達(dá)到50 ℃，溫度應(yīng)力會造成外墻開裂，從而發(fā)生漏水，由于板材內(nèi)部進(jìn)水后很難排出，在北方還會有凍融產(chǎn)生的凍脹問題。

4.2 內(nèi)墻板問題

鋼結(jié)構(gòu)是柔性結(jié)構(gòu)，而板材剛度較大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào)，從而帶來各種條板及砌塊的裂縫問題。

5 結(jié)語

本文對內(nèi)外墻板進(jìn)行綜合對比分析，得到如下結(jié)論：在裝配式變電站墻板體系中，外墻體系宜選用高密度纖維水泥板；內(nèi)隔墻體系宜選用輕鋼龍骨石膏板。墻板的選用符合綠色環(huán)保節(jié)能節(jié)材，建筑綜合成本大為降低，社會經(jīng)濟(jì)效益明顯，滿足國家可持續(xù)發(fā)展要求，更好的推動了裝配式建筑的發(fā)展。