内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板的研究与应用.pdf

25内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板的 研究与应用杨 桓，古丽迪 努尔特列克，张 杰（新疆建筑科学研究院（有限责任公司），乌鲁木齐 830000）摘要 基于寒冷地区发展装配式建筑和对建筑节能的需求，研发了一种集保温、装饰、结构为一体的内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板，研究了墙板的设计方法、力学性能、连接构造关键技术以及生产工艺。该墙板作为装配式建筑外围护墙板，实现了墙板的轻质、高强、保温、耐候、防火、抗震及自承重等目标，其经济效益和社会效益显著。关键词 内置桁架龙骨；改性聚氨酯；外墙挂板；复合保温外墙板 中图分类号TU 392.5 文献标志码B 文章编号1001-523X（2023）08-0025-03RESEARCH AND APPLICATION OF BUILT-IN STEEL KEEL POLYURETHANE EXTERIOR WALL HANGING BOARDYang Huan，Gulden Nurtelek，Zhang Jie AbstractBased on the development of prefabricated buildings and building energy-saving need in cold areas:developing a built-in truss keel polyurethane exterior wall hanging board integrating thermal insulation:decoration and structure:and studying the design method:mechanical properties:key technologies of connection and production process of wall panel.This wall panel serves as an exterior maintenance wall panel for prefabricated building:realizes the goals of lightweight,high strength,heat preservation,weather resistance,fire prevention,seismic resistance and self-load-bearing of the wall panel,and has significant economic and social benefits.Keywordsbuilt-in truss keel;modified polyurethane;exterior wall hanging board;composite insulation exterior wall panel框架结构、钢结构等建筑形式中常采用砌块填充墙或玻璃幕墙作为外围护结构，但玻璃幕墙的造价较高，单层玻璃幕墙的保温性能较差的缺点1；砌块填充墙的工期长、保温性能差需要另行设计外保温层的缺点2。采用装饰与保温一体外墙挂板是现今钢结构和混凝土框架结构一个新选择34。内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板具有装饰、保温、结构一体的功能，可为框架结构、钢结构等建筑提供新的围护结构选择。1 墙板设计及力学性能1.1 理论设计方法在对墙板进行设计时，采用“功能需求及组合序构”的理论设计方法，并提出将聚氨酯作为胶凝材料和保温材料，设计了3道密封、3道断桥构造及墙板的连接构造措施。1.2 力学性能研究1.2.1 抗弯性能测试为测出内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板的抗弯破坏荷载，进行了墙板抗弯强度试验。试验根据国家标准GB/T 301002013建筑墙板试验方法进行，试验墙板由新疆某建筑公司加工制作，其尺寸为3 330 mm2 190 mm152 m（其中石材面板10 mm、硅酸钙板7 mm）。当试件加载至1 600 kg时，每级加荷与持荷过程中的试件均未发生裂缝和破坏，试件挠度不小于L/150，抗弯强度不小于4.3 MPa。1.2.2 耐火极限测试根据GB/T 9978.12008建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求的相关要求进行墙板耐火极限试验。试件由50 mm的蒸压加气混凝土砌块、100 mm的内置桁架龙骨加聚氨酯及8 mm厚的硅酸钙板组成。试件尺寸为3 000 mm3 000 mm158 mm。试件安装时，墙板与框架之间缝隙采用嵌缝材料抹缝刮平处理，经自然养护形成隔墙试件。根据GB/T 9978.12008建筑构件耐火试验方收稿日期：20230506作者简介：杨桓（1964），男，新疆乌鲁木齐人，高级工程师，主要研究方向为绿色建材、装配式建筑、建筑节能。建筑结构建 筑 技 术 开 发26 Building StructureBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月法 第1部分：通用要求的规定，墙板耐火极限的判定依据如下。（1）完整性。当耐火试验超过60 min时，试验过程中试件发生以下现象之一时，即认为试件丧失完整性。1）当棉垫被点燃。2）试件背火面出现贯穿至试验炉内的缝隙，直径6 mm的探棒可以穿过缝隙进入试验炉内且探棒沿缝隙长度方向移动不小于150 mm。3）试 件 背 火 面 出 现 贯 穿 至 试 验 炉 内 的 缝隙，直径250.2 mm的探棒可以穿过缝隙进入试验 炉内。4）背火面窜火。（2）隔热性。当耐火试验超过60 min时，试验过程中试件发生以下现象之一时，即认为试件丧失隔热性。1）平均温度温升超过初始平均温度140。2）任一点位置的温度温升超过初始温度（包括移动热电偶）180。本次试验结果：当试件烧到65 min时，试件未丧失完整性和隔热性。试验结果符合墙板耐火极限判定依据对完整性和隔热性的要求，即墙板耐火极限在60 min以上。1.3 墙板性能指标通过内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板的试验研究，确定了墙板的技术指标，内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板的性能指标见表1。表1 内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板的性能指标板型平板板厚/mm根据节能设计要求确定面密度/（kg/m2）90聚氨酯（PIR）吸水率3%抗冻性80次冻融循环后，面层表面无渗水、开裂、粉化剥落，冻融循环后面层与保温层的拉伸粘结强度不小于100 kPa空气声计权隔音量/dB满足设计要求耐火极限/h1传热系数/W/(m2K)满足设计要求抗风压耐软重物撞击性能撞击能量E/J980出现下列情况之一判定为不合格：面板脱落、破碎或开裂装饰条或其他附属扣件脱落降落高度h/mm 2 0002 墙板连接关键技术内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板与主体结构通过L形连接件，采用四点支承外挂连接方式进行连接，接缝采用弹性材料填充，墙板与主体结构的承重连接点应避开主体支撑构件在地震作用下的塑性发展区，并不应支承在主体结构的耗能构件上。内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板与钢结构、混凝土结构的连接构造如 图1、图2所示。?（a）?（b）?（c）图1 内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板与钢结构的连接构造（a）上部；（b）中部；（c）下部3 生产工艺研究一次冲注工艺是内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板生产工艺中最主要的步骤，该工艺采用聚氨酯（PIR）作为冲压材料。聚氨酯（PIR）在挂板中主要起到保温隔热作用的同时，与轻钢桁架龙骨共同作用可提高外墙挂板的抗侧压性能和抗弯性能。因墙板生产工艺简便，实现了全自动化生产集抗震、保温节能、装饰一体的复合墙板的自动化生产，27?（a）?（b）?（c）图2 内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板与混凝土结构的连接构造（a）上部；（b）中部；（c）下部可满足建筑墙板装饰多样性的要求。4 示范应用情况“近零能耗居住建筑示范工程”位于新疆乌鲁木齐市新市区某院内。工程建筑面积253.26 m2，地上2层（局部3层），建筑高度11.15 m。设计使用年限为50 年；抗震设防烈度8度（0.20 g），建筑位于气候分区严寒C区，应参照绿色建筑和超低能耗建筑设计的相关技术标准进行设计。根据该工程的超低能耗节能要求，工程外围护体系采用了内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板复合构造设计方法，应用面积约600 m2。工程装配率达到86%、节能率达到了92%的水平，其应用效果良好。5 结束语内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板的研究填补了新疆地区装配式建筑外围护体系产品关键技术的空白，对新疆地区发展装配式建筑及超低能耗建筑起到了指导意义。通过对墙板的设计方法、力学性能、连接构造关键技术及生产工艺的研究，得出以下结论。（1）墙板的设计充分利用聚氨酯优良的胶凝性性能和保温性能，采用聚氨酯一次充注工艺，采用“3道断桥”“3道防水密封”构造措施，创新提出了一种集保温、装饰、结构一体的装配式建筑外墙挂板体系。（2）内置桁架龙骨聚氨酯外墙挂板的性能指标均满足装配式建筑对外围护墙板的设计要求；墙板具有轻质、高强、抗震、防火等性能优势。（3）墙板生产工艺简便，易于实现自动化生产，可提高产品质量和生产效率。（4）墙板应用于“近零能耗居住建筑示范工程”，应用效果良好；通过示范应用得出墙板可通过复合构造设计，满足超低能耗建筑的节能要求。参考文献1 赵秀福,宋鸿金.GRC保温外墙挂板在建筑工程中的应用J.建筑技术,1993(11):662664.2 郝际平,孙晓岭,薛强,等.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用J.工程力学,2017,34(1):113.3 张爱林,张艳霞.工业化装配式高层钢结构新体系关键问题研究和展望J.北京建筑大学学报,2016,32(3):2127.4 王俊,赵基达,胡宗羽.我国建筑工业化发展现状与思考J.土木工程学报,2016,49(5):17.广西发布智慧工地建设技术指南为推进智慧工地建设，日前，广西壮族自治区住房和城乡建设厅发布房屋建筑和市政基础设施工程智慧工地建设技术指南，规范房屋建筑和市政基础设施工程智慧工地智能终端设备部署要求及技术标准，推动智慧工地建设标准化、信息化、智能化。据悉，该指南适用于通过广西建设工程质量安全监督信息管理系统完成报监并审核通过的工程项目，施工单位应在45日内根据工程项目情况，落实智慧工地建设及维护。指南明确房屋建筑和市政基础设施工程开展智慧工地建设应具备项目管理系统，包括安全行为监控（监控摄像机对接、实时视频查看、历史视频查看、人工智能识别设备对接等）、扬尘噪音监控（扬尘噪音监控设备对接、扬尘噪音实时数据、当日最高数据等）、巡检任务管理（巡检任务接收、巡检任务下发等）等内容。（来源：中国建设新闻网）