鋼結構住宅建筑外墻圍護結構做法研究與分析

張 瑩

隨著我國建筑行業的不斷發展和進步，推動了鋼結構住宅的不斷發展，也迎來了很大的機遇，但是鋼結構的建筑的落實目前難度還相對較大，不能得到業主的滿意，而且鋼結構住宅項目相對比較少。而且鋼結構住宅在外墻圍護做法上還不夠成熟，這也成為制約住宅發展的重要因素。鋼結構住宅體系能夠實現標準化和組織化的發展，符合可持續發展的相關要求，也是推動住宅建筑產業化發展的重要建筑體系。我國是鋼鐵生產的大國，鋼鐵的品種和規格日益增多，為鋼結構住宅體系的發展奠定良好的基礎。但是鋼結構住宅外圍護體系的發展和運用尚不能與鋼框架主體結構的發展同步與匹配，需要通過不斷地研究和分析，完善和發展鋼結構住宅外墻圍護結構體系。

1 鋼結構住宅體系的發展優勢

對于住宅建筑來講，安全性是一個重要的因素，其中建筑的抗震性能和結構的穩定性都屬于安全性中的重要因素，而且對住宅的私密性要求比較高，其中內墻圍護選擇的材料需要具備隔音性能和保溫隔熱的效果，外墻使用的材料要具有耐久性，房間的整體建筑效果要符合要求，要滿足居民對房屋建筑的要求。我國的住宅體系中應用到的鋼結構住宅體系有鋼框架支撐結構、純鋼框架結構等形式，鋼結構體系逐漸突破了傳統結構中一些梁柱占用較大空間的缺點，能夠實現靈活布置的要求。鋼結構主要是以型鋼和板鋼通過焊接和鉚接的方式制成，自重輕、基礎造價低、抗震性能好、施工周期短，施工環境污染較小，受到社會各界的廣泛重視，鋼結構在設計和施工方面都有著很大的優勢。

鋼結構體系所具備的優勢：（1） 強度高、自重輕、抗拉和抗剪強度相對比較高，鋼結構的材質輕，可以節約建筑高度。（2） 鋼結構的抗震性能較強，具有較好的延展性，而且塑性變形能力強，建筑物承受的地震力較小，在動力沖擊荷載作用下可以吸收很大的能量，能夠減輕建筑物的倒塌性破壞。（3） 空間布置靈活，滿足現代化的住房需求，住戶可以根據自己不同的用途對結構進行改進。（4） 符合可持續發展的要求，鋼結構內部組織比較均勻，在一定的應力范圍內，幾乎是完全彈性，氣密性和水密性也相對比較好，各個構件的精確度較高。鋼材是一種綠色環保材料，對環境的污染相對比較小，材料的回收率高，符合當前可持續發展的社會需求。

2 鋼結構住宅外墻圍護結構

鋼結構住宅外墻圍護材料需要符合建筑發展的實際需求，外墻圍護材料需要具備較高的性能，而且材料的保溫、隔熱和防火性能要好，外墻圍護結構需要與住宅結構體系相適應，而且需要滿足當前建筑行業發展的需求。外墻圍護結構構造簡單，而且圍護結構需要連接緊密，密封性能好。

2.1 混凝土外墻板圍護結構

混凝土砌塊是目前建筑框架中使用最多的一種圍護結構材料，在早期鋼結構住宅建筑項目中被廣泛應用。混凝土砌塊建筑外墻圍護材料在技術方面已經十分成熟。混凝土外墻板本身具有很強的隔熱防火的能力，由具有多方面的高性能指標構建，同時施工的精度相對來說較高，可以把當前的建筑外墻施工精度單位縮小到毫米的等級，并且可以利用機械化的規模施工提升施工的整體效率，拼裝工藝還可以使建筑垃圾的數量大幅度降低，對原材料來說是一種巨大的節約。但是無論是整體性框架還是對應的剛度以及抗震程度，都比現澆式混凝土板差，因此施工之前需要做好充分調查。

2.2 輕鋼龍骨灌漿墻纖維水泥板復合墻體

這種墻體本身是基于相對應性能構建下的纖維水泥板，以及對應的硅酸鈣板作為面層的核心，用輕鋼龍骨作為支撐的立柱并在當中進行輕質灌漿材料構建而最終制成的空心復合墻體。這種墻體的最大特點就是質量相對較輕、強度很高，同時克服了混凝土外墻板的最大弱點——抗震性低，但是卻同樣具有防火防水的特點。這種墻體隔音性相對較強，對環境的污染程度相對較低，因此在全世界都受到了廣泛的使用。

2.3 玻璃纖維增強水泥板混凝土板材構建下的外墻圍護結構

相對于上面的兩種墻體圍護結構，這種玻璃纖維制造的輕鋼結構所使用的材料屬于單一的板材種類，在與主體相連接的結構固定時，仍然需要基于薄壁型的鋼墻梁連接，進行針對性的加固。這種外墻圍護結構的關鍵特點就是板材自身的厚度非常小，強度相對來說較高，材料成本也相對較低。這類板材盡管沒有足夠的力學特性可以承擔外部圍墻所需要承擔的重任，但是可以作為室內的墻體承擔大量簡單的個性化需求，滿足對應的二次裝修要求，比如，開出線槽或者是對墻壁的畫框進行固定等。但是這種材料的最大弱點就是板塊本身的拼縫很多，以及直接帶來的密封性較差的后果。但是因為其本身材質很薄，保溫性能也相對較弱，因此需要在外部進行單獨的保溫處理，這樣就直接導致了墻體的自身重量被大大提升，因此對應的施工和作業的難度，以及對應的施工周期也同時被大幅度延長。但是瑕不掩瑜，這種玻璃纖維增強的外墻圍護結構仍然得到了大家的認可。

3 鋼結構住宅圍護體系系統構造及做法研究

3.1 墻板的布置方式

對于板墻的布置，一般分為橫放和豎放兩種，板墻的豎放屬于一種傳統的鋼結構住宅做法，對于該種墻體的布置方式，通過水平墻梁的布置，能夠將荷載傳遞給承重柱。墻板橫放屬于鋼結構住宅建筑中的一種新做法，建筑物的立面效果較好，而且墻板的厚度支撐長度較小，要在承重區間內設架柱，要能夠承受支撐結構自身的重量。

3.2 板縫處理

墻板之間需要做好接縫處理，一般分為水平縫和垂直縫，對板縫的處理是十分重要的。通常墻板的接縫處很容易受到溫度和構件的影響，當受到溫度影響之后會發生收縮，受力之后會變形，或者有的接縫位置會出現裂縫。對于該種情況，需要對板縫的構造進行重新設計，滿足建筑結構的要求，其中水平縫的設計不能大于10mm，垂直縫的寬度需要控制在16mm，板縫的設計需要具備防水和保溫的性能，構造設計要合理；在縫隙的中間，需要用水泥填滿，利用防水的密封膠進行封閉，而且密封膠要不滲水，低溫也不會開裂，抗老化性較好。

3.3 防水構造做法

墻板接縫處的構造不僅要防裂，還需要做好防水構造。（1）裂縫處防水材料的填充，通過對縫隙的堵和導，采用材料填縫防水，通過采用防水性能較好的材料，在隔熱性、抗凍性和粘結性等方面滿足防水要求，同時在縫隙的外圍堵塞一層水泥砂漿作為保護層。（2） 防水接縫的施工，防水接縫一般分為封閉式和開敞式，在實際設計過程中，通常在槽板的側邊留有一定長度的槽口，在槽口之間填有防水密封膠泥和鋁合金片作為擋雨材料，墻板能夠抵抗風雨侵蝕，有利于板面和接縫處分開排水。

3.4 與鋼結構主體的連接構造

鋼結構墻體的構造類型相對比較多，而且比較復雜，這也是由鋼結構自身體系決定的，傳統住宅結構材料和墻體材料較統一，一般主要應用的是黏土磚和混凝土材料，在進行相互連接時，構造節點相對比較簡單，而且不容易產生裂縫。鋼結構材料的可塑性比較強，通過相關的研究，證明鋼結構與住宅墻體結構之間不能采用剛性連接，而應該采用柔性連接，其中柔性節點的復雜性很多。（1） 通過在墻板中設預埋件，在安裝定位之后，與主體結構的埋件進行焊接，同時對埋件做好防腐處理；（2） 在建筑結構的柱上或者是梁上設置鋼支托，做好牢固連接。在安裝定位之后，要與主體結構的埋件進行焊接，而且焊接與埋縫的部位需要做好防腐處理。（3） 外墻板可以采用上掛或者是下承兩種方式支承于框架上，同時還需要根據板材的類型和布置方式做好焊接工作，將外墻板固定在框架上，與鋼梁、柱栓等進行焊接，焊接的過程對埋件和連接件的位置精度要求比較高，同時也會增加現場的施工量，而且栓接施工的位置需要準確，如果發生錯位會導致安裝工作十分困難。（4） 對于墻體與門窗構造之間的連接，要做好接縫處的密封和防水處理，要充分滿足鋼結構的裝配化，保證工程的順利施工；在鋼結構的使用中，金屬復合板的使用比較多，其中金屬復合板和窗戶之間的連接構造是十分重要的，需要將窗框之間的各個角連接起來，用螺釘進行固定。

4 結語

綜上所述，鋼結構體系配套的外墻圍護結構仍然存在一定問題。市場上越來越多的配套外圍護墻板以及新的施工技術也相繼出現。新材料、構造做法正在試圖從保溫、防火、防水等方面進行改進，更好地滿足鋼結構體系對外墻圍護結構的要求。

[1] 劉煒, 楊秋鳴.鋼結構住宅建筑外墻圍護結構做法及材料研究與分析[J].建材技術與應用, 2017（3） ：17-20.

[2] 李家翔.豫北地區鋼結構住宅圍護結構熱工適用性研究 [D].西安：西安建筑科技大學, 2016.

[3] 邢敏.鋼結構住宅墻體材料及構造技術的研究 [D].成都：西南交通大學, 2014.

[4] 紀偉東.鋼結構住宅中圍護墻板體系技術研究 [D].天津：天津大學,2013.