柔性墙体可研报告(优秀报告)

柔性保温复合墙体技术 可 行 性 研 究 报 告 哈尔滨吴淑环建设工程技术研究有限公司 2010 年 3 月 15 日 联系方式： Email: 1 目 录 一、概述 2 二 、技术背景 3 三 、 柔性墙体 构造简介 5 四 、 柔性墙体 结构设计计算 6 五 、柔性墙体施工可行性 11 六 、柔性墙体技术创新点 15 七 、 柔性墙 体优越性 和社会意义 17 八 、墙体技术是一个系统工程，需要多学科知识的配合 19 九、附图 21 2 一、概述 一直以来墙体技术中的保温性能与防火性能、安全性能及与耐久性之间存在着矛盾，在要求墙体保温性能 较高的时候，对造价影响很大，使得推行建筑节能进展困难。特别是目前高层建筑的墙体太重，寻找一种轻质，又抗震抗风好，施工方便，节能保温，造价又不高于现有墙体造价的技术，是人们多年来追求的目标。 柔性保温复合墙体是世界上率先以低于现有保温墙体造价但能同时满足上述要求的全新型墙体。 柔性保温复合墙体是一种全新的三明治 网状 结构的 轻质 复合墙体。它以 EPS板 (即苯板 )或纸蜂窝版为芯层，以与建筑主体结构连接的钢筋，钢丝网抹灰层为芯层的内外保护层，外部垂直于主体结构设置混凝土支承悬挑粱，在悬挑粱外端焊接钢筋，钢筋上绑扎钢丝网，芯层与两侧水泥砂浆抹灰层粘接成为一体、共同工作，形成的复合墙体称之为 柔性保温复合墙体，简称柔性墙体 。 柔性墙体优势及对社会的意义： 1、柔性墙体是在主体结构上生根的网状轻质复合墙体，抗震抗风，结构安全性好，外饰面安全性好，且柔性墙体自身具有抗剪切承载力，满足极限状态设计要求 ，具有与主体结构同样的结构安全度 。 如北京地区按风荷载组合设计值 设计的柔性墙体约是常遇地震作用组合设计值的2 倍， 地震时绝对不会发生墙体倒塌， 且保温层可消耗地震能量，把地震动能化作位能，以柔克刚，有利建筑主体结构抗震，柔性墙体技术对建筑抗震提出了新思路。 2、 柔性墙体保温好，造价最低并降低建筑主体结构造价，为建设低能耗建筑，为采用框架结构全面取消粘土砖提供了技术支持。 芯层 EPS 板厚度 150250mm，复合墙体总厚度 210310mm 时，含住宅上下保温的阳台板热桥在内， 窗口隔热断桥的柔性 墙体平 均传热系数约为 0.450.27 w/m2.k， 其造价仅约为 轻钢骨架 抗震保温 墙 体 的 25%30%， 可 容易用最低的造价 达到北欧低能耗建筑的 墙体保温节能 水平。 而粘贴 EPS 板，达到 墙体平均传热系数 0.27 w/m2.k 的陶粒砌块墙，因洞口有热桥，需要粘贴的 EPS 板厚度 约为 350400mm，复合墙体总厚度约为 600650mm！增加造价约 4050 元 / m2，且耐久性不好，抗震不好（没有安全度），防火不好 , 柔性墙体 技术对采暖地区特别是严寒地区建设低能耗建筑有重要意义 。 3、 柔性墙体大幅度增加室内使用面积，是省地型墙体 ！ 4、 柔性墙体所用材料使用年限都不低于 50 年，耐久性好。 5、 柔性墙 体技术应用面广 ，适用于各个气候区 。 6、 柔性墙体设计方便、施工方便。 3 领先的墙体技术应是高性能、低成本、简单、受力明确的技术！ 柔性墙体无论从经济性、保温隔热性能、抗震抗风性能、减少施工阶段能耗，都超过了包括轻钢骨架墙体在内的一切墙体。柔性墙体外装饰性能好，满足耐火极限要求，施工方便。柔性墙体 技术 对建筑节能、对墙体改革、对建筑抗震抗风，对全球减少温室气体排放 将 发挥重要作用，对社会可持续发展具有重要意义。 柔性墙体技术颠覆了传统墙体形成的概念，是墙体技术的新思维 。 柔性墙体技术提出了一门新兴的学科 复合构件 学科。 柔性 墙体技术是综合建筑、结构、建筑物理、建筑热工、化学胶粘剂、金属学等多学科知识和多种建筑材料 ，突破传统墙体形成的概念 提出来的。具有节能、省地、墙改、抗震抗风等一系列优异性质的先进墙体技术不是单单在工厂里 生产的新型墙体材料就能解决的，必须对各种材料进行优化组合，充分发挥不同建筑材料的特性，同时满足当代人类对墙体的各种要求，墙体技术是一个系统工程，需要多学科知识的配合。 2009 年全国建筑业十项新技术应用推荐目录中推荐了由哈尔滨吴淑环建设工程技术研究有限公司推出的柔性保温复合墙体技术。 二、 技术背景 1、 我国墙体技术现状： 采暖地区建筑的外墙好比我们的棉衣，除 粘贴 EPS 板（即苯板）薄抹灰保温以外的其它墙体节能保温技术多是相当于棉衣的棉花中夹杂炉渣、砂、水泥等材料的墙体，这些非保温材料传热能力强，热流密集，形成太多的热量流失的通道称之为热桥，保温效果不好，使得许多建筑没有达到预期的节能效果。 现行节能保温墙体技术存在保温好（如 粘贴 EPS 板薄抹灰）就防火不好及不满足装饰多样化需求及外饰面不安全的问题，而满足装饰多样化需求的节能保温墙体就存在热桥多、保温不好的问题。如夹心保温存在洞口周边热桥、挑檐板热桥，保温 层 EPS板与挑檐板、与洞口周边砌体的缝隙以及 EPS 板之间缝隙的热桥，拉接钢筋热桥，且很难在施工中控制缝隙宽度（缝隙超过 1cm 宽是很平常的事）。编制软件计算证明，按严寒地区墙体平均窗墙比 0.3，采取对热桥粘贴保温装饰线条措施，即使 EPS 板厚度 0.5m，夹心墙体传热系数还达到 0.38 w/m2.k！这是因热桥增加墙体传热系数约 0.27 w/m2.k。原哈尔滨市夹心 0.1m 苯板的复合墙体，墙体传热系数不低于 0.7 w/m2.k，不满足节能 50%要求不高于 0.52 w/m2.k 的规定，更不能满足当前节能 65%的规定 。夹心保温的内外叶砌体之间的拉接钢筋虽刷防锈漆，但防腐蚀年限很有限，预计大约 20年左右拉接钢筋锈蚀，特别是高层建筑外叶砌体有倒塌伤人的隐患，且复合墙体很厚，浪费我国宝贵的土地资源，而黑龙江省现在有大量的高层建筑采用夹心保温墙体。此外，我国大量幕墙装饰的建筑用密集的型钢与建筑主体结构连接，怎能满足建筑节能 4 设计要求？ 保温砌块 墙体不仅存在夹心保温的热桥，且 是相当于棉衣的棉花中夹杂大量的炉渣、砂、水泥等材料的墙体，保温效果 更 不好，而我们还要为这些材料买单，增加建筑重量。 尽管存在这些问题，因世界能源形势、环境形势严 峻，也只好把这些存在各种问题的墙体技术大量地应用在城市化建设的进程中，对社会可持续发展不利。 中国建筑科学院研究院 20032005 年采暖季对北京部分节能建筑连续测试发现，按节能 50%标准建造的建筑实测结果达到节能 37%、节能 30%的建筑实际只节能 7%！其他地区的建筑节能状况能好于北京地区吗？其中现行墙体节能保温技术的不完善是重要原因之一。现在某些城市开始执行节能 65%的标准，这些问题不解决也必然影响达到节能 65%的目标。 多年来，框架结构建筑、特别是高层建筑框架结构的外墙技术始终没有得到解决，我国大多用加气 混凝土、轻质空心砌块做高层框架结构建筑的外墙。但这些墙体对于高层建筑还是太重，且保温隔热不好、脆性大，抗震不好。 2、 国外墙体技术现状： 美国和俄罗斯主要采用夹心保温，三层砌体中间夹两层EPS 板，墙很厚（甚至 1 米厚），投资大，且仍存在楼层混凝土热桥和洞口热桥。美国有一些房屋为轻型外墙，抵抗风暴的能力很差。北欧一些国家有当多的建筑是木结构别墅，在两层木板中间夹岩棉保温，保温层岩棉的厚度非常大（甚至达到 50cm），这些墙体技术在我国都行不通 ，木骨架填充墙体 抗风性能不好 。德国在粘贴 EPS 板的窗口上方用宽度 0.3m 的 岩棉保温，防火性能略有改善，并没有解决防火的根本问题，且我国的岩棉质量不满足要求，还需要从德国进口。 为解决脆性墙体重量大，不适应高层建筑外墙 等 问题，国外近年来大量应用轻钢骨架 填充 墙体。轻钢骨架墙体存在以下问题： 1） 钢材耗量大、造价高 ， 故 轻钢结构建筑在我国 难以 推广 ，而钢材消耗量大，就是施工阶段能耗多 。 2） 墙体刚度差，抵抗水平 风 荷载和地震作用能力差。 为抵抗水平风荷载和地震作用，美国多层轻钢结构住宅采用轻钢剪力墙或采用带十字交叉支撑的钢框架结构，轻钢剪力墙是在墙体上蒙皮薄钢板。美国等一些地区遭受飓风时，外墙 被风吹得四分五散的情景时而可见。 3） 构造复杂。日本的 KC 体系用冷 弯 型钢与板材共同形成整体墙板成为剪力墙，要通过贯通楼板的抗 拔 锚栓将上下墙板连为一体， 靠抗剪螺栓将墙板与楼板连为一体。 4） 轻钢骨架热桥多，保温不好。为建筑节能 还需在墙外再粘一层保温材料，增加施工工序、增加造价。 轻钢骨架墙体 构造 的实质是将木骨架填充墙体的骨架由木方变作 薄壁 轻钢，骨架间距 400600mm， 组成密肋型骨架， 并 一般 设置 每层 三道 水平 钢拉条。 木骨架填充墙 5 体的木板保护层变作纤维水泥板和耐火石膏板等，再采取其它技术措施，其 构造 本质没有跳出 传统 木骨架 填充 墙体构造的概念。 终上所述， 目前包括发达国家在内的世界墙体技术还没有得到根本的解决 ， 直至目前世界上还没有一种 重量轻、 保温节能好， 抗震好、抗风荷载 好，造价又低的 墙体技术 。 研究墙体技术所要解决的问题是： 1、如何对受力构件和保温层进行优化设置，充分发挥各种材料的性能，达到减轻外墙自重、降低造价，并具有最好的综合性能？ 2、如何最大限度地减少热桥，并保证外饰面块料面层装饰的安全性？ 3、如何解决钢丝网苯板抹灰空鼓开裂的质量通病？ 4、如何延长保温体系的耐久性，使之超过世界和我国规定的不低于 25 年的 使用期，达到和超过 50 年使用期？ 5、如何有效地避免发生焊接烧蚀保温层？ 柔性墙体是在有支承的外墙外保温墙体成功试点的基础上提出来的，试点工程为 2005 年克山社会福利院老年宿舍楼工程。完善后的有支承的外墙外保温墙体保温性超过 EPS 板薄抹灰，满足任意装饰，安全性、耐久性好。但有支承的外墙外保温墙体不能降低建筑造价，不能减薄墙体厚度，不能减轻墙体重量，不能有利抗震。 在有支承墙体技术措施基础上， 为解决当传统重型墙体 重量大， 对建筑抗震不利、轻型墙体抗凤荷载不好的问题， 以及为解决 节能墙体造价高，低传热系数的墙体太厚等 问题 ，又提出了柔性保温复合墙体技术，简称柔性墙体技术。 三 、 柔性墙体 构造简介 ， 见 附图中 图 1图 11： 柔性墙体是 以 EPS 板或纸蜂窝板为芯层，或 EPS 板先与水泥纤维板复合，形成预制墙板粘贴安装在框架边缘和外部， 或 EPS板可 两侧先抹灰 用胶浆粘贴 作为砌块 砌筑。在芯层的室内外两侧有水泥砂浆层， 采用 涂刷 两遍 界面剂 进行抹灰的施工工艺， 保证水泥砂浆层与芯层或与预制墙板牢固粘接，水泥砂浆层内有钢筋和钢丝网 （ 或 室内为耐碱网布 ） ；柔性墙体室外设置与主体结构连接的混凝土支承悬挑梁，支承悬挑梁上焊接竖向和水平钢筋， 门窗洞口设置钢 筋 增强 ； 用 2.5 或 3 不锈钢丝将竖向钢筋和水平钢筋与室内钢筋或 与 主体结构连接；室内通过在梁柱侧边设置 4 热镀锌钢筋为锚固钢筋，锚固钢筋位于水泥砂浆层内，水泥砂浆层内的钢丝网或耐碱网布与锚固钢筋搭接粘接 ， 水泥砂浆层作为芯层的室内保护层 ；室外水泥砂浆层和装饰面层重量通过抹灰层内的钢丝网、钢筋传给主体结构上设置的混凝土支承悬挑梁 ，形成含有钢筋、钢丝网抹灰的幕墙 ；采暖地区门窗洞口应采取隔热断桥措施，形成两侧有网抹灰的轻质网状结构的复合墙体，见附图中图 1图 11。芯层 EPS 板弹性模量小，故称之为柔 6 性保温复合墙体，简 称柔性墙体， 柔 性墙体满足极限状态设计要求 （注） 。 四 、 柔性墙体的 结构设计计算： 柔性墙体的 结构 设计理论是建立在试验的基础上的： 2006 年 11 月 27 日 12 月 2 日在哈尔滨工业大学力学与结构试验中心对柔性复合保温墙板进行了力学性能试验，对不同 EPS 板的厚度、不同板跨度共进行了 4 组 12个构件的试验，复合保温板力学性能试验报告的试验结论为： “破坏性实验结果表明，所做实验的复合保温板均为受拉区钢丝拉断的脆性弯曲破坏 ”。 复合保温板构件制作是在哈尔滨工业大学实验室内的地面进行的，制作过程为：按加工 EPS 板的长 宽先在地面上（已铺设了塑料布）用木板条圈好边，第一遍水泥砂浆 抹灰 15mm 厚，在保温板两侧有外伸的吊环放入第一遍水泥砂浆抹灰层中，再放上切割好的钢丝网，然后在原来 圈边的 木板上再钉一圈木板圈边，圈边木板总厚度30mm，再抹一遍水泥砂浆抹灰层与木板找平。与此同时在加工好的 EPS 板上涂刷水泥聚合物胶浆，将此涂刷了水泥聚合物胶浆的 EPS 板放到已抹平 30mm 的水泥砂浆上，工人上去踩 一 踩，然后在 EPS 板上部涂刷水泥聚合物胶浆，再抹水泥砂浆 15mm，然后再铺设上部钢丝网，在钢丝网上抹水泥砂浆 15mm，用米尺从地面量得总高度 等于EPS 板厚度 +60mm 即可 。 EPS 板两端也涂刷水泥聚合物胶浆，两端钢丝网搭接用 22#铁线绑扎后抹水泥砂浆，养生一个月。 因当时不懂 EPS 板 特性， 购进的 EPS 板刚刚生产出来不久， 陈 化不符合要求， EPS 板 放置后发生 翘曲变形，试件制作过程中发现在下部水泥砂浆层 与 EPS 板之间有缝隙， 缝隙最宽达 8mm， 故在后面制作的 3、 4 号试件时不用人踩，而是把实验室的型钢放上去压住，第二天（约经过不少于 14 个小时）再进行上部 EPS 板水泥砂浆抹灰、钢丝网的安装，因此 跨度为 3.0m、 EPS 板厚度 140mm的 3 号构件 ，以及跨度为 1.8m、 EPS 板厚度 140mm 的 4 号构件 ，其 各层之间的粘结明显好于 跨度为 40m、 EPS 板厚度 160mm 的 1 号构件 ，以及跨度为 3.0m、 EPS 板厚度 160mm 的 2 号构件。在实验前安装 两侧 拉接钢丝 （原来的技术方案安装 M3 不锈钢拉接螺栓固定 EPS 板） ，加工的拉接螺栓受 加工 条件所限加工规格为 M4 螺栓，安装时因购买不到 M4 的长钻头（需要 250mm 长），用购买的 M8 钻头钻孔安装 M4 螺栓，M4 螺栓两端有镀锌铁皮制作的垫片 ，三组长跨度的试件全部安装了 M4 螺栓 ，一组1.8m 短跨板没有安装 M4 螺栓 ，但是 4 组试件破坏形态完全相同 。钻孔安装螺栓时发现，水泥砂浆抹灰层与 EPS 板之间的空隙很严重没有形成整体，尤其 1、 2 号构件空隙 很 严重，于是又配制水泥聚合物砂浆，将构件翻转 90 度从构件两侧缝隙中灌入水泥聚合物砂浆，但只是较宽的缝隙能够灌入，小的缝隙仍然不能灌入粘结，灌入水泥聚合物砂浆养生约一周再进行试验。 2 号构件高度大于 3 号构件高度，但因 2 号构件抹灰层与 EPS 板粘接不好的，试验结果 2 号构件挠度反而大于 3 号构件高度； 但是 2 号 7 构件 的抗弯曲承载能力明显大于 3 号板，说明各层之间没有完全粘结对强度影响不大，但对变形影响很大。 1 号和 2 号 构件 的试验数 据比 3 号和 4 号 构件 离散，也是因为 1号和 2 号 构件 没有粘结好存在缝隙所致。 1、 承载能力极限状态设计 ： 1）抗弯公式： 确定 的 柔性墙体的 抗弯公式 为 ： M=0.9（ fy As） ho 式中 ， ho 为有效计算高度，偏于安全取 ho =EPS 板厚度 +30mm； As 为每延长米柔性墙体受拉钢丝面积或耐碱网布折算钢材面积，单位 mm2。 M 为按承载能力极限状态的荷载效应组合作用下柔性墙体的最大弯矩， 单位KN-m/m； fy 为钢丝或网布折算钢材抗拉强度设计值， fy=210N/mm2。 目前 偏于安全将柔性墙体按简支构件计算，跨度为墙体净高 ，待进一步试验后再考虑柔性墙体支座处是否有一定的固端弯矩 。 2） 荷载组合 柔性墙体所承受的水平荷载组合需按建筑结构荷载规范 GB50009 中对围护结构风荷载 的规定，进行水平凤荷载和水平地震作用的组合，例如北京地区基本风压为45 kg/m2，按下面步骤进行： 风荷载标准值 =基本风压 体型系数 高度系数 阵风系数 =45x1.0x 高度系数 阵风系数 ，根据建筑结构荷载规范 GB50009 中 7.3.3 条的规定取风荷载 体型系数 =1 a、 表 1 基本荷载组合 1=风荷载标准值 1.4 计算表 高度 m 地面粗 燥度类别 高度 系数 阵风 系数 风荷载标准值（也是正常使用状态荷载值） 基本组合 1=1.4x 风荷标准值 15 B 1.14 1.72 451.141.72=88.2 1.488.2=123.5 C 0.74 1.99 450.741.99=55.3 1.466.3=92.8 30 B 1.42 1.64 451.421.64=104 .8 1.4104.8 =146.7 C 1 1.83 4511.83=82.35 1.482.35=115.3 50 B 1.67 1.58 451.671.58=118.74 1.4118.74=166.2 C 1.25 1.73 451.251.73=97.31 1.497.31=136.24 100 B 2.09 1.51 452.091.51=142 1.4142=198.82 C 1.7 1.6 451.71.6=122.4 1.4122.4=171.4 注： 表 1 的凤荷载是对 B、 C 类地面粗糙度进行的荷载组合（ B、 C 类分别为郊区和城市密集地区） ， 8 目前没有对填充墙体进行抗震设计的有关规定， 参照玻璃幕墙 5.3.4 公式，不考虑动力放大系数 ， 地震作用标准值 q EK= max q K =0.24（水平地震系数影响最大值） 柔性墙体自重假定为 150=36kg/m2。 b、 表 2 基本荷载组合 2=风荷载标准值 1.40.2+地震作用标准值 1.3 计算，与表 1 对比得出柔性墙体水平荷载最大组合值 高度 m 地面粗 燥度类别 基本荷载组合 2 在基本组合 1 和基本组合 2 中选 用大 值为水平荷载最大组合值 1.3x 地震作用标准值361.3=46.8 0.21.4风荷标准值 = + （ 1） 15 B 0.2888.2=24.7 71.5 123.5 C 0.2855.3=15.5 62.3 92.8 30 B 0.28104.8 =29.3 76.1 146.7 C 0.2882.35=23.1 69.9 115.3 50 B 0.28118.74=33.3 80.1 166.2 C 0.2897.31=27.3 74.1 136.2 100 B 0.28142=39.8 86.6 198.8 C 0.28122.4=34.3 81.1 171.4 由表 1 和表 2 可见，柔性墙体的荷载组合中，北京地区 B、 C 类地面，风荷载 起控制作用 ，按风荷载组合设计值设计的柔性墙体约是常遇地震作用组合设计值的 2 倍 。 在 建筑 50m 高度以内，北京地区柔性墙体水平荷载最大组合值约为 166 kg/m2；考虑门窗洞口的不利影响，根据有限元软件分析结果 ， 乘以修正系数 1.7，水平荷载 设计值取 282kg/m2；在柔性墙体净高 3m（层高约 3.6m）， 查表（柔性墙体技术规程的附录 D 中按简支计算简图给出表格 ，见本报告第 21、 22 页 ）可知，在 EPS 厚度 180mm，钢丝网丝径 1.6，网孔 2525 时（如室内侧为耐碱网布，规格为 240g/ m2可替代钢丝网） ，可满足抗弯设计的强度要求。在柔性墙体净高 2.5m（层高约 3.03.1m）时，在EPS 厚度 150mm，钢丝网丝径 1.6，网孔 2525 时，可满足抗弯设计的强度要求。按 M20 砂浆 抗压 强度为 C20混凝土强度的 0.8倍 ，为 7.7N/mm2，受压区高度约 46mm。 EPS 板 厚度 还应满足热工设计要求 ，二 者计算结果取其大者 。 按抗弯公式 、 荷载组合 及内力分析 确定了 EPS 厚度和钢丝网规格条件下， 在 洞口200mm 宽度范围内，乘以修正系数 2.0，室内洞口垂直钢筋的规格就是 10（仅承受宽 0.2m 洞口范围内弯矩），室外洞口竖向钢筋规格是 12（承受洞口 宽 0.2m 范围内弯矩，还 承受外保护层重量）。 建材行业标准钢丝网架水泥聚苯乙烯板 JC623 中 50mm 厚 EPS 板的钢丝网架夹心水泥板在跨度 2.5m、 3.0m、 3.6m 时， 给出 横向荷载允许值分别为 1.95、 1.22、0.78KN/m2， 仅是实验数据，虽可应用，但不满 足极限状态设计，因该墙板不能用结构 9 公式设计，绝大多情况下不能满足荷载组合作用下的承载力要求，按柔性保温复合墙体工程技术规程 的公式计算其荷载允许值 仅 分别为 1.14、 0.79、 0.55KN/m2， 柔性墙体的安全度是行业标准 的 钢丝网架水泥夹心板的 1.71.4 倍。 钢丝网架水泥夹心板墙体很难满足围护结构有洞口时（必然有洞口），在水平荷载组合作用下承载能力极限状态设计要求。用有限元软件分析墙体内力，有洞口墙体内力约是无洞口墙体内力的1.7 倍，洞口边缘 0.2m 宽的 内力约是无洞口墙体内力的 2 倍。柔性墙体 通过调整芯层厚 度、钢丝网规格，可 满足结构设计安全性要求，而钢丝网架夹心水泥板是不能满足的。钢丝网架夹心水泥板 预制 墙体与建筑主体结构的连接是外挂式连接，安全性、耐久性不好；而柔性墙体的连接是在建筑主体结构上生根，安全性好、耐久性好。 前未见厂家提供 预制保温墙板的设计理论是否能满足在风荷载和水平地震作用的荷载组合作用下，按 “有洞口的墙体内力约是无洞口墙体内力的 1.7 倍 ”的承载能力极限状态设计要求 ， 目前也未见其它各种填充墙体能满足极限状态设计要求，对建筑耐久性和安全性不利。钢丝网架夹心水泥板和各种预制保温墙板的受力性质应都属于 柔性墙体，所有柔性墙体应用于外墙时，都应按建筑结构荷载规范 GB50009 规定的围护结构荷载组合值进行内力分析，应满足在此内力作用下承载能力极限状态和正常使用极限状态设计要求，否则不能保证外墙的安全性和耐久性。 目前所有填充墙体，如陶粒砌块墙、加气混凝土墙，即使承受上述荷载值的 50%也不具备能力，故柔性墙体结构安全性好。 2、 正常使用 极限状态设计 ： 对 柔性墙体刚度 进行 分析： 1)、 计算宽 1.0m 柔性墙体的刚度，按抹灰强度为 M15，是 C15 混凝土的弹性模量的 0.8 倍， E=0.82.2105kg/m2； 按苯板 抹灰厚度 30mm，柔性墙体的刚度公式为： 表 1 抹灰层厚度 30mm 时， 331 ( 6 0 ) ) 12B E b h h ， 及 50mm 钢丝网架夹心板的刚度计算（按抹灰层厚度 30mm 计算，实质抹灰层厚度 25mm）。 芯层厚度 mm 复合保温板刚度计算 N-mm2/m 50 钢丝网架夹心板 0.810002.2104(1103-503)/12=8002.2106(1100-125)/12=1.771011 150 0.810002.2104(2103-1503)/12=8002.2107(9261-3375)/12 =8.631012，是 50 钢丝网架夹心板刚度的 49 倍 , 并大于表 2 中 150mm 的 C25 混凝土板刚度。 200 0.810002.2104(2603-2003)/12=8002.2107 (17576-8000)/12 =14.051012，大于表 1 中 180mm 的 C25 混凝土板刚度接近 2）、 计算宽 1.0m 的 C25 混凝土板的刚度， 3112B Ebh， h 混凝土板厚； C25 混凝土弹性模量 E=2.8104N/mm2； 10 表 2 混凝土板刚度计算表 对比表 1 和表 2 可见， 抹灰强度为 M15， EPS 板厚度达到 150mm 的柔性复合墙体刚度不小于厚度 150mm 的 C25 混凝土板的刚度； EPS 板厚度达到 200mm 的柔性复合 墙体刚度不小于厚度 180mm 的 C25 混凝土板的刚度 ，故变形可满足正常使用极限状态要求 。 柔 性墙体 可满足在水平荷载作用下的 极限状态 要求。柔性墙体含钢量少，按墙体面积计约为 2.5kg/m2（包括钢丝网）。柔性墙体的钢材是位于内外两侧细石混凝土或水泥砂浆抹灰保护层内的钢筋和钢丝网（或室内可用耐碱网布替代钢丝网），并通过锚固钢筋与主体结构锚固连接，含有钢筋和钢丝网的保护层与芯层牢固粘接形成很大的截面抗弯抵抗矩，可充分发挥钢材抗拉强度高的优势。而轻钢骨架结构墙体的大量钢材位于墙体的中部，没有细石混凝土或水泥砂浆与钢材 参与共同工作，形成的截面抗弯抵抗矩小，故抗震抗风能力差。 由于柔性墙体刚度大，柔性墙体抗冲击性可满足要求。根据钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板 JC-623 的规定，在 EPS 板厚度 50mm 时，标准板（ 2.5m 承受 10kg 砂袋自落高度 1.0mm的冲击大于 100次不断裂。柔性墙体规定 EPS板厚度不宜小于 150mm，柔性墙体的刚度是 50mm 钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板的 49 倍 ，见表 1 中的数据，故必然满足抗冲击试验要求。 柔性墙体在墙体平面内的抗剪切能力 钢丝网抹灰的 砂浆层抗剪切承载力 即为 柔性墙体在墙体平面内的抗剪切能力： 水泥砂浆抹灰层厚度 20mm，砂浆强度等级为 M15 或 M20，抹灰层内设 2、网孔为 2525、 3030、 4040、 5050、 100100 的镀锌电焊网，用 4 镀锌钢筋作为与楼面和柱的锚固钢筋，钢丝和 4 钢筋的抗拉强度设计值均取 210N/ mm2。 参照混凝土结构设计规范 GB50010 第 142 页（ 10.5.5）公式 ，网孔为 2525、3030、 4040、 5050、 100100 时， 2 钢丝 网中钢丝 面积为 AshSv h0(仅计算柔性墙体室内侧钢丝 面积 ，主 体结构外侧钢丝网 抗剪切承载力 不计 )，在 高度 3m 时，分别为 377 mm2、 314 mm2、 236 mm2、 188 mm2、 84mm2， 对应 与主体结构锚固的 4 镀锌锚固钢筋间距应 分别不大于 100mm、 120mm、 160mm、 200mm、 200mm。钢丝网的 抗剪切承载力 按公式 fyv AshSv h0计算 见表 3，表 3 中未计抹灰砂浆层的 抗剪切承载力 。 混凝土板厚度 mm 混凝土板刚度计算 N-mm2/m 150 10002.81041503/12=787.51010=7.8751012 180 10002.81041803/12=18671010=13.611012 11 表 3 不同网孔钢丝网时，钢丝网的 抗剪切承载力 的 抗剪切承载力： 钢丝网 网孔 mm 2525 3030 4040 5050 100100 钢丝网 抗剪切承载力 t/m 7.92 6.59 4.56 3.95 1.76 4 镀锌锚固钢筋间距 mm 100 120 160 200 200 只要保证砂浆强度，只要砂浆与钢丝网握裹，只要钢丝网与主体结构通过锚固钢筋锚固，柔性墙体在柔性墙体平面内就具有抗剪切承载力，即柔性墙体可成为剪力墙。将柔性墙体用于室内间隔墙，室内的填充墙也成为剪力墙，可大大减少混凝土剪力墙的数量，减少建筑重量，减少施工阶段能耗 ，有利建筑抗震 。 在芯层为纸蜂窝板时，纸蜂窝板的刚度很大，柔性墙体在柔性墙体平面内的抗剪切承载力应包括纸蜂窝板的抗剪切承载力，不同规格的纸蜂窝板的抗剪切承载力应通过试验确定。 目前偏于安全考虑，在编制的柔性保温复合墙体工程技术规程中，未计柔性墙体在平面内的抗剪切承载力，柔性墙体与柱构造拉接。将抗剪切承载力用于设计，还需进行试验。地震作用是按刚度分配的，需要通过试验确定如何考虑柔性墙体刚度，及柔性墙体内芯层 EPS 板的消震作用。 五 、柔性墙体施工可行性： 1、安装支承悬挑梁 由图 2 可见，采 用铁皮作为模板，将铁皮折成矩形 用胶 带纸固定，铁皮四角剪开与主体结构混凝土 模板 用钉固定，外端预埋钢板即是模板，钢板与胶带纸之间留缝隙排空气，拆模时把胶带纸去掉即可把模板取下。支承悬挑梁内的纵向钢筋应与梁柱的钢筋固定，可使支承悬挑梁安装位置误差在允许范围内。 2、在主体结构上预埋安装 4 镀锌 锚固钢筋和洞口增强钢筋的准确性 4 镀锌 锚固钢筋和室内洞口钢筋预埋位置的准确性，是依靠主体结构内纵向钢筋位置的准确性得到保证的。首先通过钢箍固定主体结构的纵向钢筋，用与主体结构纵向钢筋点焊的短钢筋将纵向钢筋与模板相互支撑，保证主体结构的纵向钢筋位置准确。预埋 钢筋与主体结构钢筋 绑扎或点焊 固定，再采取其它辅助固定措施，预埋 4镀锌 锚固钢筋和洞口增强钢筋的误差可控制在允许范围内。 4 镀锌 锚固钢筋直径细，可弯折直角，一端与主体结构钢筋固定 ， 另端用胶带纸粘贴在模板上，拆模即露，故4 镀锌 锚固钢筋数量虽多，预埋方便。 与支承悬挑梁端头预埋钢板焊接的室外钢筋安装方便，室内外洞口上下 4 镀锌 12 水平钢筋，室外其它辅助 4 镀锌 水平钢筋都是与相邻的竖向钢筋缠绕绑扎固定，安装方便，见图 1、图 2、图 5图 7。 3、框架梁柱洞口 内安装大块 EPS 板，大块 EPS 板与框架梁柱外侧的 EPS 板之间留 缝用聚氨酯发泡胶密封，粘贴固结速度快，与梁柱 边缘 混凝土 用水泥聚合物砂浆粘贴 ， 施工方便 。 施工时可先粘贴安装框架梁柱外侧 EPS 板，框架梁柱外侧 EPS 板固结后，再安装框架梁柱孔洞内 EPS 板，框架梁柱孔洞内 EPS 板需与框架梁柱外侧 EPS 板之间留缝隙不小于 10mm 为宜。框架梁柱洞口边缘用水泥聚合物砂浆粘贴安装大块芯层，洞口内设置支撑保证洞口尺寸，然后用聚氨酯发泡胶 发泡 密封框架梁柱外侧 EPS 板 与框架梁柱孔洞内 EPS 板之间的缝隙，正常气温下约 1520 分钟聚氨酯发泡胶即可固化，框架梁柱孔洞内 EPS 板即被固定可撤掉支撑。 然后焊接室内外钢筋，待框架梁柱洞口边缘粘结 EPS 板的水泥聚合物砂浆固化后（约 24h），即可安装钢丝网，内外拉接钢丝以及进行抹灰，安装速度快，施工方便。必要时为加快框架梁柱 边缘 聚合物砂浆 粘贴 EPS板的固化时间，可用低碱水泥配制水泥聚合物砂浆，根据需要控制固化时间，如 3h5h，在 一个楼层 EPS 板安装完成、 钢筋焊接完成后，水泥聚合物砂浆已经固结， 而在梁柱外侧粘贴 EPS 板用普硅水泥即可。 为避免电焊火花可能点燃 EPS 板（阻燃型 EPS 板只能被烧蚀出坑点，不会燃烧），EPS 板上墙之前涂刷第一遍水泥硅灰聚合物胶浆界面剂 ，可增加防火性能。 4、柔性墙体抹灰可行性：防止柔性墙体变形及防止抹灰层空鼓开裂的技术要点： 1）柔性墙体抹灰时，须在一侧支斜撑，另侧抹灰，采用芯层 EPS 板与水泥纤维板复合的预制大板或纸蜂窝板时，则抹灰不必支斜撑。 2） 首先保证 EPS 板尺寸稳定性，是保证柔性墙体变形的必要条件。 EPS 板在生产中加入水，水蒸发后 EPS 板 有很大收缩，最多收缩可达 10%。采用真空干燥设备将生产的 EPS 板干燥，可保证 EPS 板 不发生收缩，满足 尺寸稳定性 要求 。 3） 在 EPS 板上进行水泥砂浆抹灰 采用涂刷两遍界面剂的粘接施工工艺 ，是保证柔性墙体不发生抹灰层空鼓导致开裂的必要条件。 目前没有技术措施保证水泥砂浆抹灰与 EPS 板粘结，是导致钢丝网 EPS 板水泥砂浆抹灰产生空鼓开裂的质量通病的重要原因。如在质量管理中对钢丝网架 EPS 板水泥砂浆抹灰没有关于保温板界面处理的具体规定和质量要求。这种状况导致很多工程不用界面剂，或者界面剂的质量及施工工艺起不到使水泥砂浆抹灰与保温层 可靠 粘结的作用，因而发生水泥砂浆抹灰空鼓进而开裂。 柔性保温复合墙体工程技术规程 规定，涂刷第 1 遍界面剂为水泥硅灰聚合物胶浆，第 1 遍界面剂干燥后涂刷第 2 遍界面剂水泥聚合物胶浆， 并随着涂刷第 2 遍界面剂随着进行第 1 遍水泥砂浆抹灰，配制界面剂 应 用玻璃化温度不超过 -10的 聚丙烯 13 酸酯 弹性 乳液 配制 （严寒地区不超过 -20 ） 。为何第 1 遍界面剂比第 2 遍界面剂增加硅灰？因玻璃化温度低的丙苯乳液中苯乙烯单体含量少，与聚苯乙烯板之间的亲和力稍差 ，但是使用玻璃化温度高的丙苯乳液虽然粘结好，但成膜后弹性不好，适应变形不好，硅灰的直径仅是水泥的 1/100，硅灰的小尺寸效应增加玻璃化温度低的丙苯乳液与聚苯乙烯板之间的亲和力，故在第 1 遍界面剂中 有 硅灰 。 第 1 遍界面剂成膜后作为过渡层，过渡层通过第 2 遍界面剂与抹灰 粘接。第 2 遍界面剂需待第 1 遍界面剂干燥后涂刷，且随着涂刷第 2 遍界面剂随着进行水泥砂浆抹灰。如果第 2 遍界面剂干燥后再抹灰，第 2 遍界面剂干燥后形成了光滑的、没有裂隙，具有半塑料性质的表面，水泥砂浆难以渗透、浸润到界面剂形成的光滑的聚合物胶浆膜中，故粘结仍薄弱；如果仅用第 1 遍界面剂并随着进行抹灰，抹灰时稀释了界面剂，抹灰与 EPS 板之间粘结仍很薄弱。实验证明仅涂刷一遍界面剂且随着进行抹灰时，对抹灰层敲击破坏时虽然不发生空鼓的大块裂缝脱落破坏现象，但抹灰层粉碎后的 EPS 板露出白色，破坏在粘接界面，说明二者之间粘结薄弱 ；若采用两遍界面剂的施工工艺，第 2 遍在第 1 遍干燥后涂刷，且随着涂刷第 2 遍界面剂随着进行水泥砂浆抹灰，界面剂中的高分子聚合物大大增加界面的拉接强度，可有效地保证界面剂将水泥砂浆抹面层与保温层粘结在一起。 实验证明，用锤子敲击破坏水泥砂浆抹灰时 EPS 板被凿得凹陷、水泥砂浆呈粉碎状破坏，但粘结界面仍粘结，将此破坏后的复合板泡入水中 24h，放入冰箱内冷冻 12h，再取出溶化、再泡入水中，进行反复冻融实验 50 次，粘结界面不发生破坏，说明柔性墙体外部水泥砂浆抹灰保护层耐冻融和防水性满足使用要求。 4）对水泥砂浆抹灰浇水养生 ，是保证柔性墙体不发生抹灰层因强度不足，发生粉化开裂的必要条件。 水泥砂浆失水将降低强度， 发生干缩裂缝 ， 在温差、风力 、冻融 等作用下，抹灰层将粉化、开裂 ，故应对水泥砂浆抹灰浇水养生 。为何砖墙不易发生裂缝？因砖墙表面粗糙，砖墙在抹灰前浇水，砖墙内的水分不断地散发出来养护水泥砂浆抹灰。 砂浆中加入阻裂纤维，能有效地抑制砂浆的早期干缩裂缝和离析裂缝的产生和发展，特别是连通裂缝的产生，增加砂浆的抗渗性、抗冻性、抗冲击能力 ，阻裂纤维增加造价约 0.51 元 /m2。砂浆中还可加入粉煤灰及增加和易性材料如砂浆晶等。 此外还要 做好特殊部位如 门窗口 、排水口的 抹灰 。 EPS 板与水泥纤维板复合 时 ，水泥砂浆抹灰层与水泥纤维板粘接。由于水泥纤维板非常吸水，在抹灰时如不将水泥纤维板浇水湿润透彻，则水泥纤维板将吸收抹灰层内砂浆的水分，影响抹灰层强度，故应浇水湿润水泥纤维板抹灰。水泥纤维板表面光滑，必须涂刷水泥聚合物胶浆界面剂才能将抹灰层与水泥纤维板粘贴结合 ， 加强粘接强度。 在保证 EPS板收缩率符合要求，界面剂可有效地把 EPS板与抹面层粘结的前提下， 14 加入阻裂纤维的水泥砂浆抹灰层与尺寸稳定性良好的 EPS 板粘结在一起形成整体，共同工作，在水泥砂浆充 分养生 满足强度 条件下，可以保证水泥砂浆抹灰与 EPS 板可靠粘接，避免空鼓开裂的质量通病 ，避免发生水泥砂浆粉化开裂 。 5、洞口隔热断桥构造的施工 为增加隔热断桥洞口防火性能，洞口局部保温层用 岩棉板 。 为避免岩棉 吸水发生萎缩变形塌陷，影响保温效果，应设置 聚酯夹铝箔 塑料 复合膜 （ PET/AL/PET）为 防水防潮层 （与奶粉袋差不多） 。 9 微米厚的铝箔与两侧 7 微米的聚酯膜复合后的水蒸气渗透阻达 220000m2.h.Pa/g，是现行 民用建筑热工设计规范GB50176 中水蒸气渗透阻最大的聚氯乙烯涂层两遍 3866 m2.h.Pa/g 的 57 倍！ 且价格低（约 4 元 /m2） ，图 9 所示 岩 棉被 薄膜 包裹，适用于采暖地区 （ 冬季较冷时室内水蒸气分压力约是室外的十倍，室内水蒸气向室外渗透 ） 。 （ PET/AL/PET） 膜 同时是防水层和 防潮层 ；但是若室内已 设置防潮层，不会有水蒸气渗透出去 ， 则聚酯夹铝箔塑料复合膜可仅设置 在 岩棉板 的 上部，不必三面包裹。 胶粘剂为玻璃化温度较低的乳液，如聚丙烯酸脂乳液，成膜之后柔软，与塑料薄膜粘贴牢固，涂刷施工方便，环保无毒。塑料薄膜与 EPS 板 粘贴，与 岩棉 粘贴，以及与耐碱网布粘贴时，直接涂刷聚丙烯酸脂乳液即可 很快 牢固 粘贴， 既省工 且 所用胶粘剂数量 不多 （因被粘接面光滑，故胶粘剂用量少） ，造价低廉。而将耐碱网布两侧与室内外抹灰保护层粘贴需用水泥聚合物砂浆粘贴。安装时在洞口的 EPS 板上 用刮板刮抹乳液 ，将塑料薄膜粘贴在保温层上， 再 在塑料薄膜上涂刷 乳液 粘贴 岩棉板 ， 用塑料大头钉将 岩棉板 与 EPS 板（主要用于洞口上部固定，窗台不必使用）固定，再涂刷乳液将塑料薄膜包裹 岩棉板 ，在塑料薄膜上 涂刷乳液安装耐碱网布与两侧抹灰保护层粘贴拉接。耐碱网布粘贴固化后 再安装门窗。 6、关于安装门窗防盗栅栏等问题 在门窗口 钢筋 内外抹灰保 护 层处用弹性水泥聚合物 砂浆抹灰， 形成的门窗口抹灰强度高，韧性大， 用钢钉将门窗连接钢片内外交错固定在水泥聚合物砂浆抹灰上。安装防盗栅栏可按图 8 与型钢连接，或在洞口钢筋上焊接连接钢片连接。 电源箱、消防栓箱等设备应设置在主体结构的柱或室内墙上；电气管线、开关、插座应设置在主体结构上或室内间隔墙上，或插座管线在柔性墙体抹灰层内垂直设置，位于管线和插座位置的抹灰层外局部补粘耐碱网布 增强。 柔性墙体室内安装石膏板时，电气管线应在龙骨内穿过 。 柔性墙体技术是一个全新的墙体技术，开始时人们不熟悉，但是通过技术交底和工程实践是可以掌握的。取消砌筑 墙体减少的人工费和材料费可抵消新增的人工和材料费还有余，特别是在要求墙体低传热系数时，其低造价的优越性和增加室内使用面积的优越性是无可比拟的。 15 以上说明，柔性墙体具有施工 可行性、 方便性。 六 、柔性墙体技术创新点： 1、摈弃传统沉重脆性、 保温不好、对抗震不利的墙体材料 室内用与建筑主体结构生根连接的钢筋、钢丝网（或耐碱网布）抹灰与芯层 EPS板粘接，作为芯层 EPS 板的内保护层 ，替代砌筑沉重的脆性墙体 ； 室外设有钢筋、钢丝网 抹灰的幕墙 ， 通过支承悬挑梁与主体结构连接， 形成的柔性墙体满足在水平荷载作用下极限状态设计要 求 ，而目前所有填充墙体都不满足 极限状态设计要求 ，二者安全度不可比 。 2、设置混凝土支承悬挑梁 设置支承悬挑梁有两个作用： 1）把夹心保温、保温砌块墙体每层的混凝土挑檐板的线状热桥变为支承的点状热桥（支承悬挑梁通常断面约为 100120mm，花岗石幕墙装饰时断面约为 100150mm），比现在幕墙装饰大量型钢与建筑主体结构连接大幅度减少热桥面积，且钢筋混凝土的传热能力仅是钢材的 1/33 倍！比混凝土挑檐板减少热桥约 90%，是保温砌块热桥的 1/501/30，最大限度地减少热量流失的通道； 2）混凝土支承悬挑梁上焊接 钢筋，钢丝网与钢筋绑扎，混凝土支承悬挑梁 吊挂 外抹灰保护层和装饰面层 ， 形成吊挂的幕墙，结构 安全性 好 ，且即使失火 EPS 板萎缩，绝对不会发生水泥砂浆和外饰面脱落伤人的事故，可钻孔发泡维修，维修方便，且支承悬挑梁的安装方式方便施工。 柔性墙体 形成的外墙保温层贯通，好似皮袄、羽绒服保温， 不 似棉花中夹杂 砂浆和砌块 四 壁大量热桥 的 保温砌块， 也不存在夹心保温墙体保温的棉衣上每层留出一道不保温的单衣（混凝土挑檐板）， 故保温好。柔性墙体的构造是对受力构件、保温材料和外保护层材料的优化设置，故同时具有 结构和外饰面安全性好、 保温好、 大幅度减轻外墙自重、降低造价、有利建筑抗震、减少施工阶段能耗和防火安全性好的性能，是墙体技术的新思维。 3、 提出 的施工工艺可保证水泥砂浆抹灰保护层与 EPS 板牢固地相互粘结成为一体， 不仅 有效地解决了钢丝网苯板抹灰空鼓开裂的质量通病， 并使柔性墙体成为一个可同工作的受力构件，满足极限状态设计要求。 4、提出框架梁柱洞口安装大块 EPS 板，或粘贴安装 EPS 板与水泥纤维板粘接复合的预制墙板的施工工艺（见本文四之 3），粘贴安装速度快，不存在 EPS 板之间缝隙传热的影响 。 考虑不锈钢内外拉接钢丝增加的传热，框架梁柱洞口内的 EPS 板导热系数低于粘贴 EPS 板薄抹灰的导热系数 0.05w/m.k。 5、提出 隔热断桥门窗洞口构造 门窗洞口 有 两种构造：隔热断桥门窗洞口和有水泥砂浆抹灰层热桥洞口。隔热断 16 桥门窗洞口构造，适用于采暖地区 ，见图 10；有水泥砂浆抹灰层热桥洞口