结构施工 结构与保温一体化的外墙设计与施工技术* 杨佳林 上海建工集团股份有限公司上海200080 摘要：建筑节能是国家中长期科技发展规划纲要的重要要求，墙体节能则是实现建筑节能的重要手段.
介绍了一种具 有自主知识产权的结构与保温一体化外墙及配套的FRP连接件，通过对墙体及连接件各项性能进行试验，证明其性能满 足相关规范要求.
同时，结合墙体自身特性，对外墙的设计及施工关键技术进行了研究，以期在建筑项目中推广此种 境体的使用.
美键词：结构与保温一体化 预制混凝土 夹心保温培体 FRP连接件设计方法施工技术 中图分类号：TU761.1'2 文献标志码：B DOI: 10.14144/j.cnki.jzsg.2015.08.015 Structure andThermal InsulationIntegrated External WallDesign and ConstructionTechnology* YANG Jialin Shanghai Construction Group Co. Ltd. Shanghal 200080 1研究背景 结构与保温一体化外墙是一种新型的保温墙体形式， 具有保温效果好、可实现墙体保温与主体结构同寿命的特 点，是今后国内节能建筑墙体发展与应用的趋势.
nna 1.1墙体与连接件介绍 （a）企属合金违件 按照保温材料的设置位置，工程中常用的保温墙体分 为外保温墙体、内保温墙体和夹心保温墙体3种.
结构与保 温一体化外墙也称为预制混凝土夹心保温墙体，是由内外 页混凝土墙板、保温结构中间层、连接件组成.
由于将保 温结构层设置于墙体中部，避免了外保温墙体火灾、自然 （）FRP核件 冻融循环等自然灾害对保温材料的危害，同时又降低了内 图1连接件分类 保温墙体热桥效应的影响，提高了墙体的保温效果.
连接件是结构与保温一体化墙体的关键组成部件，其 西方国家对结构与保温一体化外境的研究与应用较 主要作用是连接墙体内、外混凝土墙板与中间保温层，抵 早，早在上世纪90年代初，美国Seeber，德国Kurama、 抗两页混凝土墙板之间的层间剪切和相互分离.
目前，常 Ramm W等就开展了墙体及FRP连接件的研究工作，通过 用的墙体连接件分为金属合金连接件、普通金属连接件和 FRP连接件的披出、抗剪试验以及墙体静力性能试验确定 FRP连接件（图1）.
了连接件和墙体的受力性能与破坏形态”".
结构与保温一 FRP连接件采用纤维增强塑料材料，价格适中，同时 体化墙体和FRP连接件在美国、欧洲等地区的工业建筑、 抗腐蚀性好，传热能力低，是目前国内节能建筑外墙中新 住宅、办公楼、温室得到了广泛的应用.
兴使用的连接件产品，在建筑工程领域具有良好的应用前 相比之下，国内对结构与保温一体化墙体的研究与 景.
应用起步较晚，国内缺乏具有自主知识产权的外墙及FRP 1.2研究与应用 连接件，对墙体及连接件的理论研究也较少.
黑龙江、天 津、北京等地建造的一些节能建筑采用的墙体和连接件大 “注：本项目为“十二五”国家科技支撑计划项目课题，课翅编 都直接购买国外产品，建造成本较高.
号为2012BAJ10B04 作考简介：杨佳林（1978-），男，博士，工程师.
1.3技术标准 通信地址：上海市间行区新骏环路700号（201114）.
由于FRP连接件在欧美等国家的应用时间较长，国外 收稿日期：2015-06-15 936建就施工第37第8期
杨佳林：结构与保温一体化的外墙设计与施工提术 多部技术标准，如AC320、ESR-1746等.
基于试验结果并结合理论分析，得出了连接件的抗拔 国内尚未颁布FRP连接件的相关标准，只是在《装配 承载力和抗剪承载力的设计计算方法.
式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）、《装配整体式 棒状连接件的抗拔及抗剪承载力按式（1）、（2）进 混凝土住宅体系设计规程）（DG/TJ08-2071-2010）中提 行计算： 到了墙体和FRP连接件的设计、构造及施工等相关内容.
P_==（h²Dh） （1) 2外墙设计 P-min cr s' 连接件层间剪切破坏 2.1外墙与连接件开发 （2） 0） 连接件受拉破坏 针对上述国内对结构与保温一体化墙体的研究较少， 国内墙体与连接件产品应用乏等问题，上海建工集团与 式中：h-锥体的高度； 同济大学等单位合作”，在国内首次开发出了具有自主知识 D--连接件截面宽度； 产权的墙体及FRP连接件产品（图2），并对墙体及FRP连 - 混凝土抗拉强度； 接件开展了力学性能试验研究.
中性轴横穿FRP连接件位置的连接件宽度； 连接件弯曲效应系数，a=15-0.2L； 一保温层厚度； S、I、a可参考材料力学的定义计算.
FRP连接件拔出、抗剪承载力试验值与设计值对比如 表2所示.
（a）增体 (b）FRP注换件 表2连接件拔出、抗剪承载力试验值与计算值对比 图2结构与保温一体化墙体及FRP连接件 试验类型 试验值/AN 计算值/kN 计算值/实测值 拔出试验 10.20 9.60 0.94 开发的结构与保温一体化墙体适用于夏热冬冷地区， 抗剪试验 7.00 7.20 1.02 墙体由厚55mm混凝土外墙板、厚40mm泡沫混凝土中间 层、厚180mm混凝土内墙板和FRP连接件组成，连接件在 可以看出，FRP连接件抗拔与抗剪承载力公式计算值 墙体中采用矩形或梅花形布置，布置间距为500mm.
与试验值之间误差较小.
用于连接内外层混凝土板的FRP连接件呈棒状，由 2.1.2热工性能试验 FRP连接体和塑料套环组成，连接体截面形状为十字形.
为了确定结构与保温一体化墙体在实际使用过程中 2.1.1力学性能试验 的节能保温效果，我们进行了墙体的热工性能试验（图 针对开发的FRP连接件开展了拔出和抗剪性能试验 4）.
墙体的热工性能检测结果为：墙体热流量值Q= （图3），试验结果表明（表1），连接件的抗拔承载力和 13.02W/m²，填体热阻值R=0.74m²K/W，外墙传热阻值 抗剪承载力均达到了设计要求，并有一定的安全储备.
R=0.89m²K/W，外墙传热系数K=1.12W/（m²K）， 内墙传热阻值R=0.96m²K/W，内墙传热系数K= 1.04 W/（m² K）.
图3连接件抗拔及抗剪试验 图4外墙板热工性能检测 表1FFRP连接件拔出及抗剪试验结果 试验类型 承载力试验值N 责载设计值/kN 安全系数 由结果可知，作外墙时，传热系数K=L12W7（m²K）； 拔出试验 10.20 1.64 622 作内墙时，传热系数K=1.04W/（m²K）.
两者均小于规范 抗剪试验 7.00 1.38 5.07 对住宅建筑节能的限值要求[限值为1.50W/（m²K）].
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杨佳林：结构与保温一体化的外墙设计与施工技术 2.2连接设计 工作、外墙现场起吊、安装与调整等步骤.
构件节点的连接构造是预制结构设计的关键，它直接 3.1运输保护技术 影响到整个结构的受力性能和使用性能.
为了避免墙体在 由于此次开发的结构与保温一体化墙体的外侧混凝土 连接节点处的渗水和冷热桥现象，增加墙体的整体保温效 板较薄，故对墙板的运输提出了更高的要求.
为此，特别 果，我们专门针对墙体的连接构造进行了设计.
研发了针对墙体的运输架，并针对不同墙体尺寸，设计了 2.2.1外境与梁的连接 A形架运输和矩形网架运输2种方式.
在结构与保温一体化外墙上部墙板中预留插筋并伸人 当墙板构件的尺寸较大，尤其是宽度方向尺寸较大 L形梁中形成错固.
在现浇梁中预理插筋并在预制墙体下 时，宜采用A形架运输方式：当墙板构件尺寸适中，且标 部预留一竖孔，安装时将梁中预埋插筋插人孔中.
上下墙 准化程度较高时，宜采用矩形网架运输方式.
在运输过程 体间的缝原用聚苯乙烯棒条和防水材料密封处理，如图5所 中，应将外墙的内侧混凝土板与钢架接触，以便保护保温 示.
材料和外侧混凝土板.
楼成二次 注接件 3.2现场安装技术 现土果 3.2.1工作流程 1期水密封 外墙施工（包括其他构件）的总体流程为：引测控制 乙 轴线一楼面弹线一水平标高测量一预制墙板逐块安装（控 制标高垫块放置一起吊、就位一临时国定一脱钩、校正一 并墙板国自内股上 错固筋安装、梳理）一现浇柱、墙板钢筋绑扎（机电暗管 图5外填与梁的连接示意 预理）一支撑排架搭设一柱、墙板模板安装一叠合楼板、 叠合阳台板安装一现浇楼板钢筋绑扎（机电暗管预理）→ 2.2.2外墙与柱的连接 混凝土浇筑一养护→预制楼梯吊装.
在结构与保温一体化外墙端部墙板内预留插筋并伸人 3.2.2前期准备 柱中形成错固.
插筋的直径与布置间距应满足设计要求， 预制外墙板采用竖直翻转后运输，为保护外墙外立 两片墙体间的缝隙用聚苯乙烯棒条和防水材料密封处理， 面，外墙插筋向内、正向放置，构件放置角度不应小于 如图6所示， 30°，以防止频覆.
构件均通过运输架进行运输.
预制构件运至施工现 场后，直接连同运输架一起堆放在塔吊有效范围的施工空 地上.
墙板采用靠放，用槽钢制作满足刚度要求的三角支 外例 架，应对称堆放，外饰面朝外，倾斜度保持在5~10°之 聚苯乙棒条 间.
图6外墙与柱的连接示意 按照最大单件吊装、装配起重量的设计要求，经选 型、比较，平面控制采用网状控制法，施工采用方格控制 2.2.3外墙与剪力培的连接 网 结构与保温一体化外墙与现淡剪力墙通过接驳器连 通过地面上设置的控制网，在建筑物的地下室顶板 接，接驳器的直径与布置间距应满足设计要求，两片墙体 面上设置垂直控制点，形成十字相交，组成十字平面控制 外侧混凝土板的缝隙用聚苯乙烯棒条和防水材料密封处 网，避开每层的柱、梁、墙，并且点与点之间应不被核心 理，如图7所示.
筒、柱子等的预留钢筋挡住视线.
一规浇上拥力墙 3.2.3外墙现场起吊 2 P连热件 为防止单点起吊引起构件变形，本外墙应采用钢扁 担起吊就位.
构件的起吊点应合理设置，保证构件能水平 起吊，避免磕碰构件边角.
构件起吊平稳后再匀速移动吊 臂，靠近建筑物后由人工对中就位.
图7外墙与剪力境的连接示意 3.2.4外培安装与调整 本外墙板吊装的顺序为：外墙板进场、编号、按吊装 3外墙施工 流程清点数量一各逐块吊装的预制保温外墙板搁（放）置 外墙的施工步骤主要分为前期外墙的运输、施工准备 点清理、按标高控制线垫放硬垫块一按编号和吊装流程， 938建就地工第37枣第8期
杨佳林：结构与保温一体化的外睡设计与施工技术 对照轴线、墙板控制线逐块就位设置墙板与楼板限位装置 9）重复分解上述步骤，依次循环.
→设置构件支撑及临时固定，调节墙板垂直尺寸一塔吊吊 点脱钩，进行下一墙板安装并循环重复.
4结语 3.3施工安全防护技术 结构与保温一体化外墙具有保温效果好、耐久性强、 3.3.1外墙安全防护 施工便捷等优点，同时可实现墙体保温与主体结构同寿 为了在外墙安装施工过程中能够保护操作人员的安 命，是节能建筑墙体发展的趋势，在国家新型城镇化发展 全，我们专门制作了结构与保温一体化外境围挡，如图8所 的战略背景下具有光明的应用前景.
示.
国外已开展了一系列结构与保温一体化FRP连接件的 mx te 研究与工程应用工作，并制定了连接件的相关技术规程和 p 产品标准.
相对面言，国内对FRP连接件的研究与应用工 作尚处于起步阶段.
本文总结了结构与保温一体化外墙的国内外研究与应 用进展、技术标准等方面的内容，重点介绍了本课题组开 中 发的外墙及FRP连接件，并针对外墙的设计和施工的关键 技术进行了研究，在今后的工作中，课题组还应开展以下 118 研究工作： 图8外墙安全围挡示意 1）在工程实际使用过程中，外墙及FRP连接件往往 受到风荷载和地震荷载的组合作用，应进一步研究外墙及 该安全操作围挡的高度为1.8m，用以满足安全技术施 FRP连接件的抗震性能.
工要求.
围挡的尺寸根据外墙的不同尺寸定做，共分为12 2）建立热工模型，对墙体与梁、柱节点的热工性能进 种规格.
行整体模拟计算，以确定墙体在实际使用过程中的保温节 围挡材料选用方形管，尺寸分别为25mm×25mmx 能效果.
2 mm、25 mm × 40 mm × 2 mm、30 mm × 40 mm × 2 mm 例 经网选用10mm×10mm方孔镀锌网.
连接、固定采用在 参考文献 预制墙板上口预理40mm接驳器，通过连接件与结构连 [1]洪要，施美灵，夏露萍，等，建筑节能：绿色建筑对亚洲未来发展的重要 接.
性[M]北京：中国大百科全书出版社，2008. 3.3.2安全操作 [2] Ramm W.Report Concerning Stress Tests Under Dynamic 针对研发的外墙，我们制定了外墙施工安全操作系列 Load with Regard to An Anchoring of Three-Layered Facade 步骤： Panels According to The DEHA-TM System (in German)[R]. 1）结构与保温一体化外墙板运输至工地，在外墙板内 Kaiserslautem:University of Kaiserslautern 1992. 侧预理拉结点上设置缆风绳.
[3] Kurama Yahya Pessiki.Seismic Behavior and Design of 2）结构与保温一体化外墙板起吊，楼层内操作人员在 Unbounded Post-Tensioned Precast Concrete Walls[J].PCI 该块境板位置佩带穿心自锁保险带，并与楼层内预埋件螺 Jounal 1999(3):7289. 栓孔拉结、扣牢.
[4] Ramm w.Report Conoerning Stress and Shear Tests with Static 3）结构与保温一体化外墙板起吊至需要安装楼层的 Load Concerming Anchoring of Three-Layered Facade Panels 外侧位置，操作人员用自制的专用拉钩将缆风绳引至楼层 According to the Thermomass Bulding System (in German)[R]. 内.
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Precast Concrete Sandwich Composite Panel Experimental 7）外墙板固定就位，吊钩脱钩、移离.
and Theoretical Investigations[J].Construction and Building 8）操作人员解除穿心自锁保险带与楼层的连接，移到 Materials 2007(12):677685. 下一顺序的外墙板位置，并与该外墙板预理螺栓孔拉结、 [7]杨佳林薛伟辰栗新.预制夹心保温培体FRP连接件的力学性能试验 扣率.
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