保溫圍護外墻體系關鍵技術研究

修亞光，張 偉，王育新，儲 楊，楊 陳（中國建筑第八工程局有限公司總承包公司， 江蘇 南通 226000）

1 工程概況

本工程包含五大單體，分別為少年宮、戲劇廳、歌劇院、音樂廳及多功能廳。其效果圖見圖 1。建筑主體采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，屋面架構層為鋼結構。項目根據使用功能劃分為 5 個功能廳，即：歌劇廳（地下 3 層，地上 7 層，建筑高度 57.015 m）、戲劇廳（地下 2 層，地上 6層，建筑高度 41.215 m）、少年宮（地上 4 層，建筑高度30.515 m）、多功能廳（地上 4 層，建筑高度 30.915 m）、音樂廳（地下 2 層，地上 4 層，建筑高度 31.215 m）。建筑屋面系統為直立鎖邊鋁鎂錳金屬屋面，外墻太陽輻射吸收系數 0.50。

圖 1 大劇院效果圖

建筑設計階段綜合考慮工程實體質量的控制、項目在使用階段的運營、維護成本、建筑行業綠色施工的行業背景以及國家可持續發展的國策，外圍護墻體節能體系選用了燒結保溫磚+保溫巖棉體系，外墻體系通過節能驗算，滿足建筑節能設計要求。

2 保溫圍護外墻熱工性能

2.1 保溫外圍護體系組成

東、西、北 3 個立面圍護結構采用燒結保溫磚+巖棉板外保溫體系，南側采用中空玻璃幕墻外圍護體系。圍護體系平面圖如圖 2 所示。

圖 2 圍護體系平面圖

2.2 墻體熱工性能

在設計階段，外墻砌體材料經過熱工性能的對比，最終選擇了導熱系數為 0.267 W/(m·K) 的保溫磚＋外貼導熱系數為 0.040 W/(m·K) 的保溫巖棉的復合外圍護保溫體系。保溫材料的熱工性能見表 1。

根據外墻構造層材料的不同，選擇了相對應的修正系數。保溫巖棉為 1.3，其他材料為 1.0，外墻傳熱系數K=1/Ro= 0.53 W/(m2·K) ，太陽輻射吸收系數ρ=0.50，經計算外墻整體的各項熱工性能指標均能滿足 GB 50189—2015《公共建筑節能設計標準》要求，具體見表 2。

表 1 保溫材料的熱工性能

表 2 節能外墻體系的熱工性能參數

2.3 冷橋部位熱工性能

退臺、女兒墻接觸室外空氣部位存在冷橋。由于室內外溫差因素導致冷橋部位產生結露現象，將會嚴重影響室內熱工性能，亦會增加室內濕度從而影響室內環境[1]，且會造成使用過程中舒適度的下降。本工程在圍護結構施工階段對冷橋部位進行如下處理。

墻頂邊梁部位構造類型：鋼筋混凝土（300.0 mm）＋巖棉板（110.0 mm）[2]，見圖 3。計算后，熱工性能見表 3。

圖 3 邊梁冷橋部位構造

3 保溫磚體系外墻質量保證措施

3.1 砌筑墻體深化設計

本項目外墻為弧形墻，門窗洞口尺寸多變，需應用 BIM技術進行圈梁構造柱的排磚以及窗洞口的設置工作，避免施工過程中排磚不規范、不美觀的情況。同時應用 BIM 技術對外架拉節點設置位置進行檢查，避免外腳手架連墻件于墻體出現碰撞問題[3]。

本項目保溫磚模數為 240 mm × 115 mm × 85 mm，排磚后發現存在部分 1/2 磚、3/4 磚的情況。如用水泥磚等規格砌體磚會存在冷橋部位，而如現場直接利用整磚切割則會造成大量材料浪費，最后采用工廠重新開模定尺加工 1/2磚、3/4 磚的配套尺寸磚。此舉不僅加快施工進度，減少材料浪費，同時也避免冷橋情況。

外架搭設時應考慮拉節點設置位置，連墻件拉節點從門窗洞口穿過，拉結于主體結構柱上，避免了在墻體砌筑過程中留設腳手洞。保溫磚砌筑、巖棉外保溫施工一次成型，同時也避免了砌筑過程中由于連墻件位置影響墻體砌筑而二次搭拆連墻件的情況，確保施工過程中外架穩定安全，施工圖見圖 4、圖 5。

表 3 邊梁的熱工性能

圖 4 排磚圖

圖 5 腳手架連墻件深化圖

3.2 防水防潮構造措施

為避免雨水以及潮氣進入巖棉板，導致導熱系數增大，降低保溫效果，影響外圍護熱工性能[4]，材料的防水、防潮處理成為工程節能要求實現過程中需要重點解決的問題。本項目針對易吸水的巖棉板材料進行更換，采用復合巖棉板代替普通保溫巖棉板，即：巖棉兩側為水泥壓力板，中間夾心部分為保溫巖棉。相對普通巖棉板材料而言，防水防潮效果更好。此外復合巖棉板面層再涂刷防水砂漿、防水涂料，增加外墻體系的憎水性。其次，外墻上部設置外挑檐口避免雨水直接淋濕外墻板。最后，退臺部位做法為屋面做法，退臺范圍設置防水、保溫、找坡等構造層，并設置虹吸雨水口等反水防潮構造，施工示意圖見圖 6。

圖 6 退臺虹吸雨水防水構造

4 施工工序及要點

施工工序為：基層清理→彈線立皮數桿→拉結筋施工、圈梁及構造柱主筋植筋→找平層施工及導墻施工→墻體砌筑→圈梁、過梁及構造柱施工→墻體斜砌頂縫→完工清場。

本項目實施要點主要有以下幾點。

（1）砌體墻頂面與鋼筋混凝土梁（板）底面間預留二次砌筑的空隙，間隙的填充材料選擇是關鍵要點，間隙填充應采用配套的砌筑保溫砂漿。

（2）砌筑時應預先應用 BIM 排砌塊，并優先使用整體砌塊，半磚或特殊模數的磚則根據 BIM 軟件進行工程量提取。定模定尺開模加工，大幅降低了砌體的損耗率，符合綠色施工節能、節材的要求。運輸及砌筑過程中保護好砌塊的棱角，砌筑材料不應有斷磚、碎磚。

（3）砌體的水平灰縫厚度和豎向灰縫寬度均為 8～12 mm。灰縫應橫平豎直、砂漿飽滿，正、反手墻面均進行勾縫，邊砌邊勾縫，墻面及時清理。灰縫飽滿度是外墻防滲漏的關鍵工序。

（4）砌筑時，首先，用橡皮錘與水平尺校正水平、垂直位置，并做到上下皮砌塊錯縫搭接，砌塊錯縫搭接的長度大于等于砌塊長度的 1/3。其次，應用靠尺、線垂等工具經常檢查墻體的垂直平整度，并應用小木錘或撬杠在砂漿初凝前進行修正，避免因砂漿初凝造成灰縫開裂。

5 實施成效

5.1 質量成效

本項目在外圍護保溫墻體結構體系實施過程中的質量管控措施，在施工質量控制方面取得了一定的成效。

（1）外保溫采用復合保溫巖棉板的體系，使表面感觀平整度更好，耐久性較好，有效避免保溫空鼓脫落的現象發生。且外飾面建筑做法為防水涂料后涂刷金屬光澤面漆，增加外墻的憎水性。

（2）通過 BIM 技術應用以及施工過程中控制要點的把控，使得砌筑質量規整、美觀。

5.2 經濟效益

本項目的砌筑外墻節能體系工藝簡單、施工便捷，大幅加快了施工進度，工期得以有效縮短。通過應用 BIM 技術排磚，工廠化加工配套模數砌塊磚，減少了材料的浪費。同時，鑒于該種節能外墻體系熱工性能好、保溫效果好以及節能環保的突出特點，在建筑的運營使用過程中亦大幅減少了運營成本。

6 結 語

結合某大劇院項目特點，在設計階段確定了燒結保溫外墻的節能體系、保溫材料。通過熱工性能分析及各項檢測指標，表明外墻的各項熱工性能指標均能滿足建筑節能要求。通過 BIM 新技術應用對砌體的排磚方式進行深化設計，并對外貼保溫材料進行優化，采取防水防潮措施，不僅提高了外圍護體系的節能效果，而且也避免了一些傳統做法造成的質量問題。與此同時，節約使用過程中的運營成本亦符合可持續發展的綠色施工要求。