钱小龙原瑞增王渊

（1.河南省建设科技协会，河南 郑州 450000；2.河南省建筑科学研究院，河南 郑州 450000）

河南省建筑保温与结构一体化技术研究与集成应用

钱小龙1原瑞增2王渊2

（1.河南省建设科技协会，河南 郑州 450000；2.河南省建筑科学研究院，河南 郑州 450000）

近年来，随着建筑保温节能技术不断发展，新型的墙体保温节能材料层出不穷，建筑保温与结构一体化技术也应运而生，成了建筑保温与结构一体化体系的发展方向。本文系统阐述在河南省市场上的建筑保温与结构一体化技术的集成研究，从墙体保温与结构一体化技术的技术理论、应用现状、保温性能、防火性能、质量安全性能等特点阐述在河南地区建筑保温与结构一体化技术的现状，以往对推动该技术的发展能起到一定的指导作用。

建筑保温结构一体化；技术研究；集成

1 研究背景

我国城镇化水平正在迅速发展，可预见未来建筑行业的发展将迎来鼎盛时期，伴随着建筑行业的发展，墙体保温技术也将迎来发展的黄金时期。目前，我国现有的外墙保温技术主要有四种，分别为外墙自保温、外墙夹芯保温、外墙内保温和外墙外保温，第一种则是由建筑墙体材料形成的自保温材料构成，或者说是由墙体材料与保温材料复合成型的自保温墙材构成；而后三种则是在主体剪力墙浇筑施工完成后，将其作为基层而在其上复合的一个起保温隔热作用的构造层［1］。但是，由于外墙外保温技术能够避免冷热桥的产生，减少建筑能耗，所以在我国不管是新建建筑还是对于既有的建筑进行建筑节能改造，外墙外保温技术都是建筑墙体节能发展的主要方向。但是，市场上对于生产外墙保温材料的企业要求技术门槛低，产品质量参差不齐、工程监管不到位，致使建筑外墙随着使用年限的增加保温层逐渐开裂，有的甚至脱落，严重的会导致产生火灾等安全问题，造成人员伤亡，工程质量存在诸多安全隐患。为了解决以上问题，建筑保温与结构一体化技术应运而生，河南省住房和城乡建设厅为了推动保温结构一体化的发展，相继出台了（豫政办〔2013〕57号）、豫建科〔2014〕30号、豫建〔2014〕26号、（豫政〔2010〕72号）、豫建〔2015〕88号等一系列文件，编制了相关的技术规程，并且建立了一批有自主科研能力的生产建筑结构与保温一体化技术产品的生产基地，建成各类一体化技术试点示范工程800多万m2，满足了河南省地区建筑节能的要求。

2 建筑保温与结构一体化技术的优势

2.1 解决外墙保温层脱落的隐患

一般民用建筑外墙外保温系统设计使用年限为25a，建筑物为50a，因此民用建筑设计使用年限内外墙外保温系统至少需要更换一次，但是由于市场竞争激烈，低价入围，保温产品质量参差不齐，工程质量监督不到位等问题，建筑物在使用过程中出现外墙保温层的大面积脱落等质量问题，如图1所示，严重影响建筑物的使用，并且这种保温层开裂、空鼓、脱落的现象在很多地方都有出现，致使工程质量大打折扣，甚至出现外墙保温层大面积脱落砸伤人或车等安全隐患，使更换保温层时间大大缩减，产生巨额的维修成本和大量的建筑垃圾。但是，本文介绍的建筑保温与结构一体化技术可以从根本上解决外墙保温工程的质量隐患，并且能做到与建筑物同寿命的要求［2］。

图1 焦作某中学实验楼

2.2 消除消防安全隐患

目前，市场上的外墙保温材料大部分是燃烧性能只能达到B级的有机保温材料，而且保护层厚度也不能满足现行耐火等级的要求，由于建筑保温材料耐火等级不足引发的火灾已对人们的生命和财产安全构成了巨大威胁，如图2所示。国家公安部门牵头编制的规范《GB50016-2014建筑设计防火规范》中明确指出：“建筑的内、外保温系统，宜采用燃烧性能为A级的保温材料；设置人员密集场所的建筑，其外墙外保温材料的燃烧性能应为A级；建筑外墙采用保温材料与两侧墙体构成无空腔复合保温结构体时，该结构体的耐火极限应符合本规范的有关规定：当保温材料的燃烧性能为B1、B2级时，保温材料两侧的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm。”［3］由于规范对建筑物保温材料的燃烧性能做出规定，并结合河南省的实际情况，外墙保温材料能达到A级燃烧性能的几乎没有，所以保温与结构一体化技术应运而生，其保温层的部分可以由B1、B2级燃烧性能材料构成，两侧墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm就能达到要求，因此会提高建筑物外墙整体的耐火性能，消除消防隐患。

图2 外墙保温材料引起的火灾

2.3 满足建筑节能的要求及整体性能

建筑保温与结构一体化技术中的外保温层与基层墙体的连接方式为刚性连接，这样就使保温层能够有效地与基层墙体共同受力，在满足建筑节能要求的同时也提高了建筑物的整体性能；另一种建筑保温与结构一体化技术中的自保温材料大多是多孔的轻质材料，使墙体隔声性能得到极大提高。无论是自保温材料还是通过角钢把保温层与基层墙体连接起来的这种形式，都是将保温层与建筑主体结构连在一起，协同工作，提高了整个建筑的整体性能和耐久性能。

2.4 缩短建筑施工工期，降低建筑维护成本

传统的外墙外保温工程是在建筑物主体施工完成之后，再将保温板或者保温砂浆通过粘结砂浆、锚固件链接在混凝土外墙上，每一道工序都有严格的要求，并且每道工序完成验收后才能进行下一道工序的施工，这一施工工序流程的增加就使工期增长，而采用建筑保温结构一体化技术，即保温层与主体结构一同浇筑成型，在主体结构施工完成后，保温层也施工完成，这样九大大缩短了施工流程，减少了施工周期；并且，保温与结构一体化技术还能解决保温层与建筑物同寿命的问题，减少了后期建筑物保温层维护的成本，从而达到降低工程成本的目的［4］。

3 河南省建筑保温与结构一体化技术的应用现状

河南省在热工分区上分为夏热冬冷地区和寒冷地区，目前河南省为贯彻落实中共中央、国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》《河南省绿色建筑行动实施方案》文件精神，推进建筑节能纵深发展，提升建筑能效，大力推广绿色建筑和节能技术，并且结合河南省实际情况主要推广四项建筑保温与结构一体化技术，有CCW体系、CL建筑体系、SW建筑体系以及砌块墙体自保温体系，这四种建筑保温与结构一体化体系均能实现在工厂中完成预制，运到现场进行组装，达到标准化生产，符合装配式建筑发展的要求。

3.1 CCW体系

CCW体系又叫做混凝土保温幕墙体系，CCW体系是由郑煤集团、河南省第一建筑工程集团有限责任公司共同研发，并且将该项目直接应用到郑煤集团所开发的项目中。混凝土保温幕墙体系的组成如图3所示，最外层是普通混凝土面层和圆钢，中间层为保温板材，通过角钢将保温混凝土面层与剪力墙绑扎在一起，不承担主体结构荷载与作用的建筑外墙外保温构造，包括现浇混凝土保温幕墙和后置混凝土保温幕墙［5］。

现浇混凝土保温幕墙体系是在工厂阶段将保温板、钢丝网架、角钢预制好，到施工现场吊装，通过角钢把保温板、钢丝网架与主体结构钢筋连接在一起，并且在施工过程中同步施工完成主体结构与保温结构，按照《GB50016-2014建筑设计防火规范》的要求保温板材可选用B1、B2级的EPS板或者XPS板；后置混凝土保温幕墙体系是在施工过程中将连接件预埋到墙体内，钢丝网架板安装完成后，进行混凝土涂抹，该体系适用于新建民用建筑和既有民用建筑节能改造混凝土保温幕墙工程的设计、施工及验收。

图3 CCW体系

3.2 CL建筑体系

CL建筑结构体系也称为复合保温钢筋焊接网架混凝土剪力墙，是将一种永恒的节能技术措施融入墙体中构成的新型复合钢筋混凝土剪力墙建筑体系，钢筋焊接网架（简称CL网架板）由一层或两层及以上起受力或构造作用的钢筋焊网，用对拉丝扣组合成型的钢筋网架与保温层钢丝网架相互连接一起形成一种空间骨架构造，并且将保温层置于墙体中间偏外侧的CL网架板作为墙体的骨架，在两侧同时浇筑混凝土，从而达到保温与建筑同寿命的无空腔复合结构体。其构造形式如图4所示。CL建筑结构体系是把保温层作为浇筑混凝土的永久性模板，使该体系形成空间的剪力墙结构，能让承重剪力墙与外侧保温层结构协同工作，使建筑物拥有良好的整体刚度，并具兼保温隔热的功能、满足建筑物能耗要求等优点。但是，在施工过程中还存在一些问题，如模板支设难度大、板缝处理要求高等。适用于非抗震设防地区和8度及8度以下严寒、寒冷地区和夏热冬暖、夏热冬冷地区有保温隔热、隔声要求的30层以内所有居住建筑和公共建筑的内墙和外墙。

图4 CL建筑体系

3.3 SW建筑体系

SW建筑体系是北京华美科博科技发展有限公司与清华大学建筑设计研究院有限公司共同研究、开发的一种新型建筑结构体系。该技术是将保温板一侧或两侧用双层钢筋网架作支撑，通过插丝穿透保温板并留有一定长度做成“SD焊接钢筋网架保温板”，将其内置于结构墙体钢筋外侧，同时采用Φ6钢筋连接保护层、保温层和结构层，主体结构层与保护层形成两个独立空间，依次由内向外循环浇筑结构层与保护层，形成夹芯保温钢筋混凝土墙体，如图5为SW建筑体系示意图。该体系抗连续倒塌能力较好，工厂预制构件能达到70%左右，符合建筑工程标准化、住宅产业化的发展要求，该体系适用于非抗震地区和抗震设防烈度8度及以下地区。

图5 SW建筑体系

3.4 自保温砌块墙体

自保温墙体分为非承重砌体自保温体系和承重自保温结构体系，砌块墙体自保温体系是采用砌块墙体并对热桥采取保温隔热处理措施构成的满足建筑节能标准要求的墙体保温体系，砌块墙体的材料主要包括蒸压加气混凝土砌块、泡沫混凝土砌块、复合保温砌块、烧结保温砌块等，要求砌块墙体厚度不小于200mm，且耐火极限不小于2h，墙体砌筑应采用专用砌筑砂浆，专用砌筑砂浆和抹灰砂浆的抗压强度不应低于5MPa，导热系数不应高于0.20W/（m·K），墙体中的钢筋混凝土梁、柱等热桥部位外侧应做保温处理。该墙体不仅保温隔热性好、自重轻，而且施工简单方便。但砌块壁厚较小，承载力较低，只适用于层数不多、抗震性要求不高的建筑或用于框架结构填充墙。

4 结语

当前，我国建筑保温措施普遍为外墙外保温，采用外墙粘贴或外挂等保温技术措施，这种措施经过长时间冻融循环会使保温层产生空鼓、裂缝、渗漏、脱落等问题，并且与建筑物的设计使用年限相同步，导致建筑物在使用过程中产生大量维修费用和建筑垃圾，同时也不能满足现行防火规范的设计要求。然而，采用建筑保温与结构一体化技术，以上问题便可迎刃而解。该技术是对建筑外保温技术和施工方法的一次重大变革，将建筑保温层与承重墙体融为一体，协同工作，增加建筑物的整体性能，从根本上解决了结构节能和结构防火的问题，并且把工程现场的湿作业向工厂化、标准化转变，提高了建筑外墙保温的工程质量，避免了二次施工；解决了建筑保温系统的寿命周期与建筑物同寿命的问题。目前，河南省对建筑保温与结构一体化技术推广政策、相关规定已经明确，建筑保温与结构一体化技术将成为全面推进节能建筑墙体保温工程技术研究的主导方向和必然趋势。随着技术的日益成熟，该技术会越来越广泛地得到关注，并且相应的配套产品会形成巨大的市场需求，将会有很好的市场前景。

［1］韦延年.论墙体保温与结构一体化技术的研究与应用［J］.建筑节能，2015（10）：52-57.

［2］周会洁，孙维东，孙亚洲.建筑保温与结构一体化技术的应用发展现状［J］.长春工程学院学报，2015（16）：4.

［3］朱洪祥，孙增桂，朱传晟.建筑节能与结构一体化技术集成研究［J］.建设科技，2012（10）：30-33.

［4］周卫国.创新驱动建筑保温与结构一体化工作［J］.建设科技，2014（8）：53.

［5］乔洪智.创新研发建筑节能与结构一体化技术［J］.建设科技，2016（23）：23.

Research and Integrated Application of Building Insulation and Structure Integration Technology in Henan

Qian Xiaolong1Yuan Ruizeng2Wang Yuan2
（1.Henan Construction Technology Association，Zhengzhou Henan 450000；2.Henan Provincial Academy of Building Research，Zhengzhou Henan 450000）

In recent years,with the continuous development of energy-saving building insulation technology,a new type of wall heat preservation and heat insulation material emerge in endlessly,building insulation and structure integration technology also arises at the historic moment,has become the development direction of building insulation and structure integration system.This paper elaborated the building thermal insulation on the market in henan province and the structure of the integration of technology integration research,from the technical theory of wall insulation and structure integration technology,application status,insulation,fire prevention performance,quality and safety performance characteristics such as elaborated in the status quo of the building insulation and structure integration technology in henan,it is important to promote the development of the technology.

building insulation structure integration；technical study；integrate

TU761.12

A

1003-5168（2017）05-0118-04

2017-04-15

河南省重大科技专项项目“绿色低能耗成套关键技术研究及集成示范”（141100310301）。

钱小龙（1989-），男，硕士，工程师，研究方向：建筑节能；原瑞增（1984-），男，硕士，工程师，研究方向：绿色建筑及装配式建筑关键技术；王渊（1988-），男，硕士，工程师，研究方向：绿色建筑及装配式建筑关键技术。