高阳

（中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200082）

1 引言

水工实验类建筑是用于海洋、海岸、船舶及航道工程等水利工程实验项目的一种建筑类型。该类型建筑通常由模型试验大厅和配套辅助用房2 部分组成。模型试验大厅为水工实验类建筑中的主要功能，具有大跨度空间结构厂房的空间特性、研发实验类建筑的功能特性和对室内环境有一定要求的环境特性。配套辅助用房主要为研发性质的办公用房，与普通办公用房的区别在于，其楼层位置、房间位置需根据水工工艺流程排布。基于水工实验类建筑的上述特性，笔者从建筑设计角度出发，浅谈模型试验大厅和配套辅助用房在墙体、地面装饰和屋面材料上的选用要点。

2 墙体材料选用要点

从建筑构造角度看，墙体材料由基层墙体和面层材料组成，根据室内环境需要，还会增加保温、防水、隔汽等建筑材料。针对模型试验大厅和配套辅助用房材料选用要点，笔者在本要点中谈谈基层墙体、保温材料和面层装饰材料的选用要点。

2.1 模型试验大厅墙体材料选用要点

基于模型试验大厅的功能需要，内部空间通常不设置隔墙，为单层大跨度空间结构的研发实验用厂房，因此，在模型试验大厅墙体材料选用要点中所提及墙体材料均指外墙材料。

外墙基层墙体多数采用混凝土小型空心砌块，少数采用蒸压加气混凝土砌块作为墙体基层材料。从水工实验类建筑的室内环境特性角度看，具有内部湿度大的环境特性；从水工工艺角度看，须考虑模型试验大厅内部模型及其他辅助试验器材的货物流线。综上2 点，优先选用混凝土小型空心砌块作为墙体基层材料，其防水、防潮、防撞性能均优于蒸压加气混凝土砌块，只有对防火和保温性能上有更高要求的水工实验类建筑才会采用蒸压加气混凝土砌块。所以，在模型试验大厅外墙基层墙体材料选用中，混凝土小型空心砌块为优选墙体基层材料。

外墙保温材料以岩棉为主。模型试验大厅部分通常对于室内温度和湿度有一定要求，在外墙构造中须增设保温层，位于墙体基层外侧。从建筑构造角度看，外墙基层墙体和装饰面层通过钢龙骨或檩条进行连接，选用棉类保温比选用有块材类、砂浆类、液体发泡类等保温材料更适合，而棉类保温材料以岩棉或离心玻璃棉卷毡为主，综合导热系数、耐高温程度来看和施工便利性来看，岩棉更适合于玻璃棉，所以，模型大厅外墙保温材料多选用岩棉。

外墙内表面装饰材料以防霉涂料为主，外表面装饰材料常用铝板幕墙或铝镁锰合金板较多，少数情况采用彩色压型钢板。由于实验模型大厅地面通常以线型、环形或大面积水体为主，湿度较大，内墙面层装饰材料常选用防霉涂料，以免潮湿过大时导致内墙面开裂或脱皮。在外墙外表面装饰材料选用上，受造价因素影响较大，资金充足可选用铝板幕墙或铝镁锰合金板作为装饰材料，资金情况不充足情况下则选用彩色压型钢板金属材料。而水工实验类建筑作为研发类建筑，一般通过拨款方式来筹集资金，具有一定的资金保障，选用铝板幕墙或铝镁锰合金板作为外墙装饰材料的情况下较多，少数情况会采用彩色压型钢板作为外墙外表面装饰材料。此外，一些科研类单位对立面造型有美观要求，而铝板幕墙和铝镁锰合金板在空间形体及表面样式种类上均多于彩色压型钢板的样式种类，表面质感及美观度也优于彩色压型钢板，因此，选用铝板幕墙或铝镁锰合金板作为外墙面层装饰材料较多。

综上，模型大厅外墙内侧装饰材料以防霉涂料为主，外侧选用铝板幕墙或铝镁锰合金板较多，少数情况下选用彩色压型钢板作为外墙外表面装饰材料。

2.2 配套辅助用房墙体材料选用要点

配套辅助用房为研发办公区域，满足模型运行控制、仪器存放及检修、模型测量、采样分析等研发用房，每个房间有独立的使用功能，用过墙体进行物理分隔，所以，配套辅助用房不仅有外墙材料，还有起分隔作用的内墙材料。

内墙材料由墙体基层材料和面层装饰材料组成，墙体基层材料通常与主要试验功能用房墙体材料相同，面层装饰材料与办公类建筑内墙面层装饰材料相同。配套辅助用房在水工实验类建筑中占比小，出于采购和标准化设计，配套辅助用房在内墙基层材料选用上与模型试验大厅相同，除非有结构荷载或防火等特别要求的情况下，才选用蒸压加气混凝土砌块作为墙体基层材料。配套辅助用房内墙面层装饰材料与办公类建筑基本相同，做法常规，不再赘述。

外墙基层墙体材料、保温材料及饰面材料与模型试验大厅外墙基本相同。上文中提到，配套辅助在水工实验类建筑中占比较少，除了外墙基层墙体材料与模型试验大厅基本相同之外，保温材料及装饰材料也通常保持一致。需要说明的是，出于立面造型设计需要，如虚实变化、体块关系表达等因素，辅助用房的外墙外表面装饰材料会有所变化，但其面层装饰材料种类与办公类建筑外墙外表面基本相同，不会超出办公类建筑外墙外表面装饰材料的种类范畴。

3 地面装饰材料选用要点

地面装饰材料种类很多，常规分为块材或卷毡铺贴类、环氧滚涂类、自流平馒涂类、架空地板铺设类、混凝土浇筑类及砂浆抹平类，不同类型建筑选用地面装饰材料也不同。

3.1 模型试验大厅地面装饰材料选用要点

地面装饰材料通常使用混凝土密封固化剂或自流平环氧砂浆。模型试验大厅有内部货物流线，如模型运输等，地面装饰材料常选用抗压、耐磨且大面积施工便捷的材料，常规选用浇筑类地面装饰材料中的混凝土密封固化剂地面装饰超材料，但这种材料的装饰性和防滑程度不如馒涂类中的自流平环氧砂浆地面装饰材料。除此之外，房间内湿度较大时，自流平环氧砂浆比混凝土密封固化剂防滑效果好。需要说明的是，混凝土密封固化剂燃烧性能等级为A 级，自流平环氧砂浆燃烧性能等级为B2 级，根据GB 50222—2017《建筑内部装修设计防火规范》规定，水工实验类建筑生产火灾危险性定性为高层丙类或更高级别时，不可采用自流平环氧砂浆地面装饰材料，但常规水工实验类建筑生产火灾危险性定性为多层丁、戊类厂房，少部分定性为高层丁、戊类厂房。

综上，地面有防滑或装饰要求的情况下，可选用自流平环氧砂浆地面装饰材料，除此之外，均可采用混凝土密封固化剂作为模型试验大厅地面装饰材料。

3.2 配套辅助用房地面装饰材料选用要点

配套辅助用房与办公类建筑地面装饰材料基本相同，对地面有特殊功能性要求情况极少。配套辅助用房作为模型试验的辅助功能用房，整体建筑面积占比小，由若干个研发功能房间组成，它不像一个完整的研发类建筑，如医药研发类建筑，房间多，对地面有特殊功能要求，如洁净、架空、抬高或保温等功能性要求，进而地面装饰材料选用也要具有不同的性能。

4 屋面材料选用要点

模型试验大厅屋面跨度大，基本采用结构找坡，根据防水材料性能不同，常规采用双层压型钢板复合保温隔热屋面或压型钢板复合保温卷材防水屋面2 种形式。形式不同，屋面材料选用要点也不同。需要说明的是，混凝土排架结构形式的屋面已越来越少，这里不再赘述。

4.1 模型试验大厅屋面材料选用要点

双层压型钢板复合保温隔热屋面形式在大跨度空间结构中常见，造价、防水性能适中，隔声效果偏差，一般模型试验大厅屋均可采用这种防水方式。值得注意的是，模型试验大厅并非普通的大跨度钢结构建筑，对温度、湿度等室内环境有一定要求，不仅在材料选用上有所考量，还要在构造设计上严谨。本文分享笔者在双层压型钢板复合保温隔热屋面的选用材料和构造做法，供同行设计师参考和使用（构造层次由上到下）：

1）镀铝锌360°直立锁边彩色压型钢板0.60mm 厚（镀铝锌量 165g/m2）；

2）反射型纺粘聚乙烯防水透气膜0.18mm 厚，面密度≥64g/m2，拉伸强度：纵向≥260N/50mm，横向≥270N/50mm；

3）离心玻璃保温棉毡（厚度、干密度及导热系数根据节能计算后确定），纸基金属化聚丙烯塑料贴面0.2mm 厚；

4）聚烯烃涂层纺粘聚丙烯膜0.25mm 厚，面密度≥108g/m2，拉伸强度：纵向≥150N/50mm，横向≥110N/50mm；

5）镀铝锌压型钢板0.5mm 厚（镀铝锌量100g/m2）；

6）隔热垫片（仅用于檩条外面）；

7）镀铝锌钢檩条（镀铝锌量275g/m2）。

压型钢板复合保温卷材防水屋面形式在大跨度空间结构中也是比较常见的1 种屋面类型，防水和隔声性能均优于双层压型钢板复合保温隔热屋面，不过，单位造价要高于双层压型钢板复合保温隔热屋面，对保温隔热或隔声有较高要求的模型试验大厅可采用这种屋面形式。压型钢板复合保温卷材防水屋面构造层次和做法较为普遍，不再赘述。需要注意的是，在屋面防水材料选用上，建议选用TPO 防水卷材，而后选用PVC 防水卷材，原因在于PVC 防水卷材中含有氯元素，属于有毒有害气体，在热风焊接防水卷材时有一定量的挥发，对环境保护和职业健康有轻微危害。

4.2 配套辅助用房屋面材料选用要点

配套辅助用房位于模型大厅内部或外部。配套辅助用房位于内部，屋面材料使用地面砂浆找平、抹光即可；配套辅助用房位于外部，则屋面材料与办公类建筑屋面材料基本相同，即屋面保温材料为阻燃型挤塑聚苯板或泡沫玻璃板，防水材料为SBS 或APP 改性沥青防水卷材。

5 结语

水工实验类建筑为水利工程实验项目提供探索的依据，而恰当地选用建筑材料又为其功能的实现提供支撑和保障。希望本文为同行设计师提供一定技术参考和依据，对我国船舶与海洋工程技术发展尽绵薄之力。