方光秀 方志刚 金贤泽

(1.延边大学工学院土木工程专业，吉林 延吉 133002；2.延边职业技术学院建筑工程技术系，吉林 延吉 133002)

0 引言

吉林省属于严寒地区，既有建筑外墙外保温层常出现开裂、空鼓、剥离脱落等质量通病，其中风荷载起至关重要的作用。通过国内外严寒地区建筑外墙外保温板粘锚计算与质量通病防治措施的有关文献研究，现阶段对抗风压性能方面研究甚少，为此本文针对吉林省长春市、吉林市、延吉市城区，根据各种外墙基层材工况，分别设计岩棉板粘锚体系，为新建与既有建筑绿色节能整治与提升性能改造提供借鉴。

1 建筑围护结构风荷载标准值的计算

多高层建筑外墙岩棉板保温粘锚体系作为围护结构，按照规范规定[1]，围护结构风荷载标准值应按公式8.1.1-2计算：

Wk=βgzμslμzW0。

其中,W0为基本风压，kN/m2，查规范[1]附录E；μz为风压高度变化系数，查规范[1]表8.2.1；βgz为高度z处阵风系数，查规范[1]表8.6.1；μsl为风荷载局部体形系数；查规范[1]第8.3.3-2条。

2 建筑围护结构的抗风压计算

2.1 拉伸粘结强度验算

以吉林省长春市、吉林市、延吉市城区为例，地表建筑高度在100 m以内，地面粗糙度为C类，基本风压依次为W0=0.75×1.1=0.83 kN/m2，0.55×1.1=0.61 kN/m2，0.55×1.1=0.61 kN/m2，100 m高度处的阵风系数βgz=1.69，风荷载局部体形系数μsl=-2.0，风压高度变化系数μz=1.5，100 m高度处最大风压标准值依次为：

Wk=βgzμslμzW0=1.69×

-2.0×1.5×0.83=-4.21 kN/m2。

Wk=βgzμslμzW0=1.69×

-2.0×1.5×0.61=-3.09 kN/m2。

Wk=βgzμslμzW0=1.69×

-2.0×1.5×0.61=-3.09 kN/m2。

则100 m高处最大风压设计值依次为：

W=-1.4WK=-1.4×4.21=-5.89 kN/m2；

W=-1.4WK=-1.4×3.09=-4.33 kN/m2；

W=-1.4WK=-1.4×3.09=-4.33 kN/m2。

吉林省长春市、吉林市、延吉市城区100 m高处，500×1 000单块岩棉板所受负风压力F=abW，依次为2.95 kN,2.17 kN,2.17 kN。

按照规范[1,2]，外保温粘贴面层重量及可变荷载引起的剪切力为3.0 kN/m2；单张板所受剪切力为3.0×0.5×1.0=1.5 kN。

安全系数K=拉伸粘结力/(剪切力+负风压引起拉拔力)，长春市、吉林市、延吉市城区K依次为：

K=30.0/(1.5+2.95)=6.7;

K=30.0/(1.5+2.17)=8.2;

K=30.0/(1.5+2.17)=8.2。

2.2 机械锚固强度验算

根据国家行业标准[3]、吉林省地方标准[4]要求，单个锚栓至少能提供不少于0.3 kN的抗拉强度。

2.2.120 m处保温系统锚栓力学计算

1)风荷载计算。

阵风系数βgz=1.99；风荷载局部体形系数μsl=-2.0，风压高度变化系数μz=0.74，则长春市、吉林市、延吉市城区的最大风压标准值依次为-2.45 kN/m2,-1.80 kN/m2，-1.80 kN/m2。则最大风压设计值依次为-3.43 kN/m2，-2.52 kN/m2，-2.52 kN/m2。

2)保温锚栓强度校核。

长春市、吉林市、延吉市城区单块岩棉板所受负风压力F=abW，依次为1.72 kN，1.26 kN，1.26 kN。

现行国家行业标准[5]、相关文献[6]和市场调查，单个锚栓在不同基材上承载力标准值如表1所示。

表1 圆盘锚栓单个承载力标准值 kN

a.长春市城区。

混凝土基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.80=1.25×1.72/0.8=2.7个。

实心砌体基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.59=1.25×1.72/0.59=3.6个。

多孔砖砌体基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.52=1.25×1.72/0.52=4.1个。

空心砌块基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.50=1.25×1.72/0.50=4.2个。

加气混凝土砌块基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.48=1.25×1.72/0.48=4.5个。

注：1.25为锚栓受荷不均匀系数。

b.吉林市、延吉市城区。

混凝土基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.80=1.25×1.26/0.8=2.0个。

实心砌体基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.59=1.25×1.26/0.59=2.7个。

多孔砖砌体基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.52=1.25×1.26/0.52=3.0个。

空心砌块基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.50=1.25×1.26/0.50=3.2个。

加气混凝土砌块基材，单块保温板所需锚栓数量：

n=1.25F/0.48=1.25×1.26/0.48=3.3个。

2.2.250 m处保温系统锚栓力学计算

1)风荷载计算。

阵风系数βgz=1.81；风荷载局部体形系数μsl=-2.0，风压高度变化系数μz=1.1，则长春市、吉林市、延吉市城区的最大风压标准值依次为-3.31 kN/m2,-2.43 kN/m2,-2.43 kN/m2。则最大风压设计值依次为-4.63 kN/m2,-3.40 kN/m2,-3.40 kN/m2。

2)保温锚栓强度校核。

长春市、吉林市、延吉市城区单块岩棉板所受负风压力F=abW，依次为2.32 kN,1.70 kN，1.70 kN。

a.长春市城区。

当基材为混凝土、实心砌体、多孔砖砌体、空心砌块、加气混凝土砌块时，单块保温板所需锚栓数量分别为3.6个，4.9个，5.6个，5.8个，6.0个。

b.吉林市、延吉市城区。

当基材为混凝土、实心砌体、多孔砖砌体、空心砌块、加气混凝土砌块时，单块保温板所需锚栓数量分别为2.7个，3.6个，4.1个，4.3个，4.4个。

2.2.3100 m处保温系统锚栓力学计算

1)长春市城区。

当基材为混凝土、实心砌体、多孔砖砌体、空心砌块、加气混凝土砌块时，单块保温板所需锚栓数量分别为4.6个，6.3个，6.5个，6.7个，7.0个。

2)吉林市、延吉市城区。

当基材为混凝土、实心砌体、多孔砖砌体、空心砌块、加气混凝土砌块时，单块保温板所需锚栓数量分别为3.4个，4.6个，5.2个，5.4个，5.7个。

2.2.4验算结果汇总

1)长春市建筑高度层数与锚栓数量如表2所示。

表2 建筑高度层数与锚栓数量(长春市)

2)吉林市、延吉市建筑高度、层数与锚栓数量如表3所示。

表3 建筑高度层数与锚栓数量(吉林市、延吉市)

3)锚栓固定件布置。

采用锚栓固定件布置设计如图1所示。

3 结语

1)根据现行国家规范、标准和地方标准，以吉林省长春市、吉林市、延吉市城区为例，通过建筑外墙岩棉板外保温粘锚风荷载标准值和抗风压计算，分别提出了5种工况下的建筑高度、层数与锚栓数量关系表以及4种锚栓固定件布置设计。

2)改进型点框法施工的建筑外墙岩棉板保温粘锚体系可适用于吉林省100 m及其以下新建和既有建筑的绿色节能诊治与提升性能改造工程，安全可靠。