ResearchProgress /工业化/研究进展 DiscussionontheUsingofStructuralInsulated Panels in Assembled Building 预制装配式建筑用结构保温一体 化板探讨* 文/中关村人居环境工程与材料研究院许志钢张瑞冯小江 随着建筑工业化进程加快，预制装配式建筑业篷勃发展：而结构保區一体化板以其良 好的结构性能、优质的保温效果为预制装配式建筑提供了一种方式.
预制装配式建筑 用结构保温一体化板，不仅可直接作为承重构件用于低层轻型建筑，也可作为大跨度 建筑物的围护体系等.
本文针对预制装配式建筑用结构保温一体化板技术展开探讨， 介绍预制装配式建筑用结构保温一体化板的基本构造、研究现状、技术特点及市场应 用情况.
1基础概念 预制装配式建筑用结构保温一体化 板，又称SIPs复合极（全称为Structur- alInsuletedPanels)，是由2片承重板 材，通过结构帖结剂胶合在硬质泡床板 上组合而成的一体化板（见圈1）.
1.1面材 SIPs复合板面材为结构板材， 主要分为木结构板材和无机非金属 板材2类，常用板材如多层板（Ply- wood）、定向朗花板（OSB）、水 图1 SIP复合板 泥纤维板（Fiber Cement Board）、 种材质板材，也可是不同材质板材.
石膏板（GypsumBoard）等.
另 目前，国内外常用的是双面均采用定 外，SIPs复合板两侧面板可以是同一 向创花板作为面板的构造形式.
C&H-77
定向创花板是一种 条件，黏结剂也可选用双酚A环氧树指，该类黏结剂在室温冷压下即可达到良好的 来自欧洲的新型材料.
采 结效果.
用100%原木，经去皮、 1.4SIP健筑体系 切片，服其水纹方向加 SP建筑体系是以SPs复合板作为承重外地板、承重内墙板、橙板、屋面极构件， 工成长40~120mm、宽 并配以混凝土基础，采用面板钉、骨絮钉连接等节点连接方法形成的一种装配整体式结 5~20mm、厚0.3~0.7mm 构（见图2）.
的木片，经高温干燥，筛选 后加人高性能胶和防水剂， 按其经纬方向分层定向排 列，在高退高压下制成.
定 向刨花板相较于传统胶合板 具有线膨胀系数小（不易形 变）、稳定性好、材质均匀、 握螺钉力高等优点；由于其 创花是按一定方向排列，其 纵向抗弯强度比横向大得 多.
因此，制造商常把它作 为SPs复合板的面板.
1.2芯材 SIPs复合极的芯板为保 温材料，包括患账聚苯乙烯 泡沫板（EPS）、挤塑聚 苯乙烯泡沫板（XPS）、聚 图2SIP建证体系 氨酯（PUR）等.
其中，聚 苯乙烯泡沫板是目前量常用 2研究现状 的芯板材料，具有质量轻、 预制装配式建筑用结构保退一体化板（SIPs复合板），主要依赖于“蒙皮效应” 价格低、节能效果好、易切 得以实现结构受力作用与保温隔热作用的结合.
割等优点，其中，EPS的热 2.1发展史 稳定性最好，热变形量仅为 早在20世纪30年代，人们就认识到受力蒙皮作用的存在及其潜在意义，并开始研 0.5%左右，相较于XPS、 究可承受荷载的复合结构板材.
1935年，美国森林产品实验室（FPL）首先提出SIPs PLR都要小，是目前最理想 复合板的概念：20世纪60年代，硬质泡床产品的产生使SIPs复合板技术得到进一步 的SPs复合板的芯材.
提高：1990年，美国SPs复合板协会成立，并随着计算机辅助制造技术（CAM）的 1.3贴结剂 发展，建筑设计圈纸与自动机械设备可实现转化，极大简化了SIPs复合板制造工艺； SIPs复合板的黏结剂 2007年，加拿大独资企业大连周森特新型建材有限公司在我国成立，SP技术开始进 主要选用聚氨酯类黏结剂， 入国内市场：同年10月23日，由SIPs复合板制造商、专业设计师、制造代码商、第三 这种黏结剂在使用时需经蒸 方检测机构（来自美国、加章大）等组成的美国工程木材协会（APA）SPs复合板材 汽压力机热压后才能达到较 标准委员会成立.
此后，SIPs复合极技术不断被人们熟知，现已成为在住房及其他建 好的帖结效果.
考虑到适用 筑中广泛应用的建筑材料.
城市任宅-78
2.2国外研究 载测试协议下的破坏形式相似，但抗剪性能参数因加载协 SIP属于复合材料夹层结构，这种结构形式的概念最 议的不同而有所区别：②采用持续加载方式较反复加载卸 早于1820年由Deleu提出，其工程应用起源于20世纪40 载方式得到的增体极限承载力大，服位移也大，证性系 年代，最初以桃花芯木为面板、轻木为芯材，用作飞机机 数居中；③增体测试过程中随阶段目标荷载所保持的时间 翼，后来又出现各种面板和芯板的夹层结构，主要用于航 越长，增体测试过程中的端变效应增大，其极跟承载力变 天业和造船业.
小，极限位移也小，延性系数最小.
1990年，美国木业联合会（APA）通过试验研究， 发表了他们对于SPs复合墙板的研究成果，介绍了木基结 3技术优势 构SIPs复合板的基本设计方法.
3.1建筑设计 STEVENBT等于1997年进行SIP构件的试验研 1)SPs复合板房量可满足住宅结构对开间、进深的 究，建立定向创花板面板、聚氨酯地沫板和聚苯乙烯泡沫 要求，并可根据用户离求进行设计.
芯的SIP受弯螺变模型，推导了SP受弯构件挠度随时间 2）SIP自身具备承载能力，不需要粱柱作为结构 变化的公式.
同年，JAREDBJM进行了23片足尺SIP 件，不存在冷热桥，其整体结构、热工、隔声、耐火等各 剪力墙的低周反复荷载试验，剪力增采用4种不同构造 项指标均符合现行规范要求.
设置，通过试验研究SIP在低周反复荷载下的结构性能， 3）SIP增板集承重、保温一体化，自重轻、墙体 井把结果与轻型木结构墙体进行对比.
研究表明，SIP剪 薄，而且室内不出现明柱，比其他墙体住宅增加使用面积 力增在承受较大荷载下变形比轻木结构胶合板剪力墙小 约8.5% 50%.
同时发现不同类型面板在剪力墙的变形和强度方 4）采用SIP技术的房屋楼板，水电管线可在SP楼板 面起重要作用.
内安装，减小管道构造厚度，增加室内净高的同时够补安 2006年，EdwardL等制备了4种厚度的SIP试 装管线开槽也很方便，采用黏结EPS小块板和OSB板即 件，并进行抗弯、轴压、剪切和则压试验，在APA发表 可，也可采用发炮剂填充.
关于SIP标准化测试的报告，规定了对于SP面板、芯板 5）实现住宅产业现代化，预制构件产品的生产工业 和黏结剂的要求指标.
TAMAMK等利用胶合板和密度 化、产品标准化和施工装配化，施工周期比传统砌筑节备 板为面板，聚氢酯泡床作为芯板制备了6种不同密度的 57% SP受弯构件，并通过试验研究给出面板和芯材的优化选 3.2结构设计 择方法.
ABDYK采用定向创花板作为面板的SP进行 1）结构整体性好SIPs复合板可用于承重墙体结构， 包括抗弯试验、轴压试验、压弯试验和抗侧试验的研究， 类似于工字形承重构件，面材与芯材胶合连接，各构件间 并总结了高度对于轴向承载力的影响和开润率对结构保温 通过设计连接节点紧密结合，构成完整的结构受力体系.
极抗力的影响，并将其试验结构与按照欧测木结构规范 2）抗风、抗震性能优越SIPs复合板可用于承重 推导出的理论结构进行对比.
墙体结构，强度高、质量轻，可减轻建筑自重达40%以 美国木业协会对SP进行动力性能的试验研究取得一 上，有效减小重力荷载在地震作用中的影响，保证房屋不 定研究成果，于2007年发表了SP墙体承载力的影明，并 易受地震破坏，抗风能力可达200km/he 提出面板与芯材的应力计算公式.
3.3性能特点 2.3国内研究 SPs复合板不仅可满足建筑屋面、墙面等围护结构防 1）2012年，通过对带有新型SIP墙板的框架结构进 风、防雨、隔热保温、防腐蚀、耐久的基本要求，而且具 行低周反复荷载试验，研究其在地作用下的刚度退 有较好的装饰效果，与传统木结构相比，是一种非常理想 化、强度衰弱、延性和耗能能力等结构抗剪性能指标.
通 的轻型建筑板材.
SPs复合板的优势还体现在以下方面.
过试验现象及结构分析表明：①SIP地板提高了框限结构 1）高效节能SIPs复合板采用优质原材料，配合规 进人塑性的强度，减缓其刚度退化过程，使框架结构延性 范的生产工艺和严格的检测机制，产品品质卓越，性能稳 提高约50%，同时让框架结构的耗能性能提离近10%， 定.
对接处均进行密封处理，形成连续不断的封闭层，极 对框架结构的抗霜性能十分有利：②采用L形钢板卡加膨 大提高了房屋保温隔热性能.
同等厚度的SP墙体能耗为 胀螺栓和自攻螺钉连接新型SIP增板和混凝土框架结构的 砖混结构的30%、传统木结构的70%.
连接构造方式安全可靠.
2）低热导、高阻燃SPs复合板具有特有的闭孔结 2）2015年，经过对木质OSB覆面的SIP墙板的抗 构，闭孔率达90%以上，可阻止气体扩散，起到保温隔热 剪性能测试，得到以下结论：①SIP墙体在不同静力加 作用，在25C时导热系数为0.018~0.023W/（m-K）， 6-H
具备较好的低热导性能.
SPs复合板在受火后表面形成一层碳化 层，具有进一步阻止火焰传播的截力，由于其本身具备低热导性 能，能抵挡飞威的火星和热辐射.
3）低碳环保SPs复合板大量使用可再生、可重复利用的建 筑材料，不含有毒气体，甲醒含量小于0.1ppm，工业废料及垃圾 极少.
4）施工快捷SIPs复合板通用性、蒙容性高：便于现场拼 装，易于实现生产工业化、标准化和施工机械化，自重较轻，便于 运输，易于施工.
图3浙江英千山水结构SIP依系对型 4市场应用 目前我国正在强力推进装配式建筑发展，促进建筑产业提高生 产效率的同时实现建筑节能、环保.
SIP建筑体系的特点完全满足 装配式建筑要求，而且较混疑土和钢结构更加节能和环保，因此具 有很高的推广价值和广阔的应用前最.
SIPs复合板主要包括以下 发展应用方向.
1）全承重SPs复合板房屋采用承重型SPs墙板、屋面、楼板 构件，建造住宅、办公楼、度假小屋、移动别墅等（见图3，4）.
2）SPs复合极除独立建造房以外，还可用于大跨筑围护 图4血口罗斯的SBP双层到型 体系，如厂房、学校、购物中心等，采用承重或非承重型SPs复 合板替代各种础体墙及现浇式混凝土楼板、面板，构成新型节能 SIP建筑体系整套构件和结构，可实现承 图护体系.
更、保温、隔热、隔声一体化和构件产品工厂 在北美、欧洲、日本、溪大利亚等发达地区和国家，SIPs复 化、标准化、系列化生产以及装配式施工，大幅 合板已被广泛应用于低层及多层建凯中，节能环保、结构性优良 提高建筑键造速度，并且建筑节能环保，性能优 的SPs复合板房屋技术有逐步取代木结构房屋的趋势.
我国近年 越.
未来将通过进一步工程试验，进行静力测 来引人SP技术后，在产品研究和应用开发上进展迅速，除在国内 试、动力测试和物理性能测试，不断总结和完 建成先进的示范建筑外，产品已出口欧美国家.
如今，国际SP组 善SP建筑体系，井编制出设计和施工规程，使 织“SIPA”已在美国成立，SIPs复合板的应用和推广得到进一步 SPs复合板不断得到推广和应用.
（H 暂及，正成为住宅、商业等建筑的一大流行趋势.
[1]寿云局，E25外确保温体系性能研究]，山西建筑，2041，37（16）：21-212. 参考大献： [3] TAYLRSB MANBEC H B. ANDAK ].
e Maing nd pb SEP) 6nd cmp An[Jl f a mging .
19) [2]严师，前佛庆，陆停东，等.SIP瓶式维构位他体系龄型建成树料，20，37（8）：35-3 [4]ARED Mic a p p[DFy il 1 (12) ; 16561665 TAMAMI ZHANG M. WANC Q ad s oimn i furpit bng wd b snch p Ir u m ws a EWAR L P ng ( Pi 19 P] ABDY K ofl i [].S & ng 2X6 (2) : 1319 foor[]-Thr Jpan wood reeth sociey . 2mm6 ( 3 ) ; 302310L. 8] ABDY KRacing perfiemoe of wmunl ineed poeb []Joomd of tctul mgineering 2106 ( 11 ) : 1861812. 1间美营北，方鑫，美智是，等，不间加载方式5确体的批暂性致].上未建风与部境工程，206（3）：4]-46 附三播光，体，妈伟皮，平，哈有献型SIP境板的极架维构机性绝研允/世票池案工程，2013（1）：10%-113 [11]确端 选前SIP械的究展应用及前量0]生宅严业，201（12)：42-43 国案“十三互”重点研发计划项码：神能型体款得材析的至键技术研定与应用（206YFCI的90） 讲志码，中关村人基环境工程为材桥研究院项目经理，工程师 张点，中美村人是环境工程与村料研究现设计师 遇小汉，中类村人层系境工程与材料研究规院长励理，工程师 城市住宅-80
