建筑保温及结构一体化

河南.郑州2015年10月28日

建筑保温与结构一体化

目录

一、建筑保温与结构一体化文件二、建筑保温与结构一体化定义三、目前传统保温方式存在问题1.开裂脱落事故2.外保温火灾事故3.外保温短寿命所带来的社会问题四、目前我省已认定的建筑保温与结构一体化技术五、CL建筑体系介绍1.CL建筑体系基本概念2.CL建筑体系特点3.相对于传统保温方式CL建筑体系采取的措施4.CL建筑体系与绿色建筑关系5.CL建筑体系的设计----图纸设计内容----建筑防火问题----节能计算问题----面积计算问题

二、建筑保温与结构一体化定义

建筑保温与结构一体化技术，即保温材料与主体围护结构墙体融为一体，墙体结构与保温材料形成复合保温墙体，从而实现建筑围护结构节能的工作目标。“建筑保温与结构一体化技术”这个“术语”解释，我们理解它不特指某一项技术或某一种保温体系。因为这里的“结构”是指“建筑物主体围护结构”，建筑节能是指“保温材料”，顾名思义就是建筑主体围护结构将保温材料与结构融为一体，形成复合保温墙体，它是一种泛指的概念。另外，还可以有以下定义：1.广义的定义：“围护结构是复合保温墙体的，就是建筑节能与结构一体化技术”。严格地讲，此概念是针对建筑节能初级阶段设定的，目的是推动建筑节能工作。2.严格的定义：“建筑主体围护结构应通过钢筋混凝土构件与保温层及外保护层（含饰面层）实现刚性连接，即：一体化技术”。3.宽松的定义：建筑主体围护结构应通过钢结构或钢筋、钢结构件与保温层及外保护层（含饰面层）实现刚性连接。在此定义下所涵盖的一体化技术较多，而且存在一些较难克服的技术缺陷。由于受力构件为钢结构或钢筋，与围护结构连接的耐久性都比不上钢筋混凝土长久，所以称其为宽松的定义范畴。4.模糊的定义：建筑主体围护结构应通过混凝土或保温层（保温砂浆）与外保护层（含饰面层）实现刚性连接。如：复合保温砌块、粘结砂浆连接技术、各种保温砂浆、双叶夹心墙等等。5.以防火为目的的定义：围护结构是复合保温墙体的，凡是可以满足防火要求的技术，都可称“一体化技术”。6.在此，我们先不谈这些定义，先看看目前我省已认定建筑保温与结构一体化技术，有以下四种：CL建筑体系SW夹模喷涂建筑体系自保温砌块结构体系现浇泡沫混凝土结构体系，这些技术也均在以上定义之列。

建筑保温与结构一体化有以下控制指标一是保温层的保护层

的耐久性与主体结构相同二是保温做法与主体结构连接构件的耐久性与主体结构相同先抛开建筑保温与结构一体化技术不说，先看看传统外贴外挂保温技术所存在的问题吧！

三、目前传统外贴外挂保温技术存在问题1、面砖甚至保温层开裂脱落，伤人、伤车事故时有发生。近年来，我国从南至北就发生数百起外墙保温开裂脱落事故，砸伤车辆，还伤亡了人：2014年6月22日，石家庄盛嘉园小区一栋高层住宅，外墙保温层突然大片脱落，导致小区内停放的几辆私家车受损。2014年7月21日，长春市好景山庄小区一楼房外墙保温层脱落，3岁半男童被砸昏迷。2014年以来，常州、西安、郑州、镇江、东营等地频现因外墙保温层开裂导致的“绷带楼”。2014年10月13日，在大连市甘井子区文体街一座高层建筑物的外墙保温板被大风整片吹掉，砸中了楼下停放的几辆轿车。2015年3月1日，位于成都市三溪镇新农村住房，刚入住两年外墙脱落。2015年4月，合肥市廉租房项目刚入住半年，外墙保温突然大面积脱落，所幸发生在夜里未造成人员伤亡。2015年6月3日下午一时许中山市石岐区老安山南江新村一栋楼房7楼外墙突然脱落，近2平方米大小的墙体直接砸到小区通道内，造成一楼住户屋檐被砸毁，所幸事故发生时无人从通道通行，并未造成人员伤亡。

前年四月一场六级风，全国从南至北一天之内发生几十起开裂脱落事故，带来大量经济损失，以及人员伤亡事故。墙体面砖开裂脱落事故更是层出不穷，其主要原因就是墙体面砖的热胀冷缩与保温层的热胀冷缩差距过大造成的。要想避免此类情况出现，面砖应该贴在与其膨胀系数相当的墙面上（混凝土上），而不是差距巨大的保温层上！

2、外保温火灾事故较多，伤亡惨重，在A级材料昂贵短缺的年代，呼唤达到A级的防火技术。2014年8月21日，新疆哈密在建火车站因施工单位作业过程中不慎引燃外墙保温材料引发火灾，过火面积约600平方米。2015年1月21日夜晚10时许莆田市区莆阳路南门段一居民楼起火，直至22日凌晨2时许大火才被扑灭。造成65岁蔡老太和其11岁孙女在火中丧生。2015年5月25日晚7时55分，河南省平顶山市鲁山县一家名为康乐园的老年公寓发生火灾，造成38人死亡，6人受伤。2015年5月29日下午5点左右，在张家口西坝岗长方沟口发生火灾，一座18层在建高楼外墙保温层着火，傍晚7点左右大火被扑灭。这次张家口大火因为火灾现场是在建的楼盘，没有人居住，也没有工人被困，火灾没有造成人员伤亡。

近年来南京中环国际广场、哈尔滨经纬360度双子星大厦、济南奥体中心、北京央视新址附属文化中心、上海胶州教师公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等相继发生建筑外保温材料火灾，造成严重人员伤亡和财产损失，建筑易燃可燃外保温材料已成为一类新的火灾隐患，由此引发的火灾已呈多发势头。不论是新建建筑，还是既有建筑节能改造，只要解决不了保温材料外漏问题，就无法避免火灾隐患。3、外保温技术寿命短(20~25年)所带来的社会问题。

目前常用的外贴外挂墙体保温方式，其寿命只有25年，由于我国建筑行业的粗放型以及整体技术水平不高，所以往往不能保证其寿命，有的三五年、七八年、有的甚至没完工保温层就掉下来。就是说在一个建筑的全生命周期内需要多次的维修。据测算，现在每次维修更换一次至少需要400元。包括保温层的清除，垃圾运输、垃圾处理、居民短期安置、新的保温层安装以及外装饰面层的安装等费用。在一个全生命周期内需要花费大量的资金。每平米千元以上。这大量的资金的来源目前还是社会问题。如果政府不出，建设方卖房之后也不会出，只有住户居民出。这就成了不安全因素。我们思考一下，在一个住宅全生命周期里需要维修多少次？需要多少维护费？这些维护费谁来出？会产生多少建筑垃圾？城市是什么形象？所以从这个意义上讲，实现建筑保温与结构一体化技术是非常现实的，也是非常迫切的。四、目前我省已认定的建筑保温与结构一体化技术目前我省已认定建筑保温与结构一体化技术有以下四种：CL建筑体系SW夹模喷涂建筑体系自保温砌块结构体系现浇泡沫混凝土结构体系SW建筑体系夹模喷涂混凝土夹芯剪力墙自保温体系。自保温砌块结构体系适用于8度及8度以下抗震设防地区的民用及工业建筑框架填充墙自保温非承重结构墙体。现浇泡沫混凝土结构体系现场支模，用泡沫混凝土整体浇筑的自保温墙体。适用于抗震设防烈度为8度及8度以下的民用建设工程。CL建筑体系技术支撑：五、CL建筑体系介绍CL建筑体系（CompositeLight-weight）是石家庄晶达建筑体系有限公司发明的国家级重点科研成果，取得了多项发明专利和奖项。该体系是将一种永恒的节能技术措施融入墙体中，构成的新型复合钢筋混凝土剪力墙建筑体系，它将保温层与剪力墙的受力钢筋组合成CL网架板作为墙体的骨架，两侧浇注混凝土后发挥受力和保温的双重作用。目前，依据我省《复合保温钢筋焊接网架混凝土墙（CL建筑体系）技术规程》DBJ41/T080-2012，我省CL建筑体系保温板保护层暂不参与结构计算，其他省市保护层参与受力。我省对CL建筑体系进行了改进升级，改原来的斜插丝焊接网为标准拉接杆件，不再采用自密实混凝土，而是采用泵送商品混凝土。可以振捣。但作为结构体系时，仍需要斜插丝焊接网。下面介绍两种情况的CL网架板。※外侧构造钢筋焊网：φ3@50单层双向钢筋焊网※内侧受力钢筋焊网：多种规格※斜插钢筋：φ3，100个/平米或φ4，50个/平米※保温板：不同厚度的阻燃型EPS或XPS等※工厂化：每面墙一块定制生产

CL建筑体系--工厂化生产的部品：

一种钢筋焊接网架保温夹芯板（简称“CL网架板”）

改进后的CL网架板：

保护层不参与结构计算

CL建筑体系与传统外保温墙体构造厚度对比：

CL墙板锚固件做法示意：

CL墙板锚固件做法图示：

施工现场浇筑混凝土后形成的墙体：2010年济南某医院住宅楼墙体简图实物钻芯

实现建筑部品工厂化、产业现代化

钢筋焊网设备半成品:钢筋焊网

网架生产线成品CL网架板

现场浇筑混凝土施工工艺（1）网板安装（2）模板支设（3）混凝土浇筑（4）模板拆除

现场浇筑混凝土施工工艺,与传统工艺相近（1）网板安装（2）模板支设（3）混凝土浇筑（4）模板拆除2.其主要性能和特点是：1、保温性能好，可以减少50%的建筑垃圾。能够达到国家规定的65%及即将实施的75%的节能标准。保温板与建筑物同寿命，在住宅使用期间不用再维修或更换。2、抗震能力强。由于网架板用细而密的钢筋焊接，与混凝土融为一体，整体性强。经大型试验，按7度设防设计的房屋能承受10度的地震烈度，抗震能力比砖混结构提高了3个地震裂度。3、防火标准高。由于保温板夹在内外两层混凝土中间，使其不能接触明火。经公安部消防部门防火试验，墙体整体作法可达到4个小时耐火极限。于2015年5月1日执行的《建筑设计防火规范》GB50016-2014，6.7.3条明确了当保护层厚度达到50厚时，可以使用耐火等级为B1或B2级的保温材料。4、不用粘土制品，取代挖土烧砖。CL建筑体系，不用一块砖，不用挖一寸土，有效地节省了土地，节约了煤资源，同时避免了烧砖对空气的污染。CL建筑体系的推广有效地禁止了粘土砖的使用。5、增加房屋使用面积。相对于砖混结构而言，传统砖房的外墙体厚度加保温层至少360，而CL外围护墙体只有220。内墙120。由于墙体薄，住宅使用面积增加8%左右。购置一套100平方米的住宅，等于多出一间房子的面积。6、住宅使用寿命长。该体系全部墙体都为混凝土，比砖房延长使用寿命至少30年。7、施工进度快。由于墙体的钢筋和保温板全在工厂内生产，施工中可采用大模板技术，一次浇筑完成，取消了二次填充结构。无需进行内外粉刷，无需再做外保温和保护层，节省工序，施工进度可缩短1/3。8、综合造价与传统建筑相当，甚至略低，同时具有很高的性价比。9、CL建筑体系率先实现建筑物部品产业化，可实现建筑产业现代化。10、适用范围广。该体系适用于烈度为8度及8度以下严寒、寒冷地区和夏热冬暖、夏热冬冷地区有保温隔热、隔声要求的所有居住建筑和公共建筑。依据我省CL建筑体系的构造图集要求，CL建筑体系满足的高度可以达到120米，超过120米的建筑若采用CL建筑体系需要通过评审论证。

CL建筑体系多层房屋墙体住宅，与砖混结构住宅对比，在相同的65%节能标准下，100平米住宅能多出8平米使用面积。3、为实现建筑保温与建筑物同寿命，CL建筑体系相对于传统保温方式采取的措施

1、CL复合剪力墙中采用了密集型钢筋焊接网混凝土技术

与普通剪力墙中钢筋临时固定的绑扎措施相比，混凝土与钢筋的共同工作除通过二者之间的机械握裹力实现外，还可通过钢筋焊点进行力的传导。此外，该复合墙体中的钢筋焊网在满足计算及构造配筋量的前提下，采用细而密的配筋方式，加大了钢筋与混凝土的接触面积，不仅提高了协同工作的能力还有效地减少了由于混凝土的干缩而带来的耐久性差、整体性低的问题。

2、CL复合剪力墙采用空间立体组合结构

复合墙体中的三维立体斜插钢筋，将两侧钢筋焊网连接成空间网架，其长细比及数量完全满足将两侧混凝土拉接成一体达到协同承载的目的。每平米的斜插钢筋横向拉力在100KN~200KN之间，使复合墙两侧的混凝土层形成整体的空腹墙，增加了墙体截面惯性矩及其稳定性，提高了墙体的极限承载能力，使钢筋混凝土轻质、高强的性能完全发挥出来。建筑防火问题，CL建筑体系相对于传统外维护结构采取的措施

1.提高高温状态下构件完整性的措施，如保温板两侧的混凝土层通过拉接杆件（斜插钢筋）及附加钢筋与梁、板、柱等结构构件拉结成一体；自密实混凝土的低含水率、细而密的高配筋钢筋焊接网可以避免或延迟混凝土层在持续高温作用下的爆裂以及缓解钢筋与混凝土之间的粘结强度下降。

2.提高高温状态下构件的绝热性，以保证火灾对大面积结构产生影响。受到高温作用时，密闭的混凝土保护层可以将保温板与空气隔绝，避免或延迟保温层燃烧、传播蔓延及气体释放。作为复合夹心墙体，即使保温板热熔后，密闭的空腔结构也较实体墙体绝热性优良。

3.提高高温状态下构件稳定性及承载力。通过构造措施形成整体的空心复合墙增加了构件稳定性；墙体配置多层钢筋焊接网可避免因钢筋集中高温失效而发生失稳；由于加厚钢筋焊接网的混凝土保护层所以提高了墙体的耐火极限。

建筑构件耐火极限测试时间：2010年9月16日地点：国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心产品：CL网架板隔墙结论：耐火性能大于4.0h

（报告编号：2010-5668）分析：保温措施的耐火极限已经远高于该部位结构构件的耐火极限要求复合材料燃烧分级试验报告时间：2011年7月26日检测单位：湖北省消防产品质量监督检验站产品名称：CL网架板自保温墙板试验结论：送检材料燃烧性能达到A级报告编号：2011JZ1776结论分析：B2级的保温材料通过构造措施可以达到A级4、CL建筑体系与绿色建筑自2006年颁发了《绿色建筑评价标准》GB50378以来，我国建设行业开始全面进入节能、节地、节水、节材、环境友好为目标，贯彻建筑物全生命周期的绿色建筑评价时代，新技术、新材料、新工艺也正因为绿色建筑的深入倡导而得到更加广泛的应用。2013年1月1日，国务院办公厅转发国家发改委、住房和城乡建设部《绿色建筑行动方案》，从重要意义、指导思想、主要目标和基本原则、重点任务和保障措施四个方面对绿色建筑行动明确了具体要求，树立建筑全寿命周期理念的基本原则，要求综合考虑投入产出效益，选择合理的规划、建设方案和技术措施。CL建筑体系也完全符合评价标准的要求，尤其是标准中除设计选型外的具体技术要求。CL建筑体系之绿建评价对照我国现行的《绿色建筑评价标准》，CL建筑体系包含了新型建筑体系或结构体系、高性能混凝土、节约土地、减少建筑垃圾、高效节能、隔声等室内环境等多个标准点；完全符合建筑物全生命周期内的节能、节地、节水、节材及环境友好。1.符合节地与室外环境的要求在节地方面，在多层建筑中，外墙CL复合剪力墙包括保温层在内约有200mm~240mm厚，楼梯间墙及分户墙厚度约为200mm，其他内承重墙可采用120mm厚的普通剪力墙。与普通砖混结构相比，可以增加净使用面积5%~10%，即相当于在使用面积不变的情况下，可以节约建筑用地5%~10%。当CL建筑体系作为结构体系用于多层和低层建筑时，可完全替代粘土砖，不用一块粘土砖从而不用取土烧砖，保护了土地，节约了资源，减少了污染。对于室外环境，CL建筑体系采用的永久性保温措施，与目前普遍采用的设计使用年限只有20年左右的外墙保温相比，可以因保温层的维护或更换而每平方米建筑面积少产生建筑垃圾0.2m³。而且，CL建筑体系采用的自密实混凝土无振捣施工，可以减少施工噪声。比砖混结构增加使用面积：（节地）

传统砖墙外墙厚度：370mm

80mm保温层+20mm抹灰层+240mm结构层+20mm抹灰层+10mm内饰层CL复合剪力墙外墙厚度：250mm

10mm外饰层+50mm混凝土层+80mm保温层+100mm混凝土层+10mm内饰层

外墙厚度减薄：120mm传统砖墙内墙厚度：20mm抹灰层+240mm结构层+20mm抹灰层=280mmCL体系内墙厚度：5mm内饰层+120mm混凝土层+5mm内饰层=130mm

内墙厚度减薄：150mm

可增加净使用面积8%，折算增加建筑面积10%

等同：降低售价10%左右2.符合节能与能源利用的要求CL建筑体系按照最薄处进行节能计算，能够实现不同节能技术标准的要求。CL复合剪力墙的保温材质及厚度可以任意变化，能够满足不同节能标准要求，尤其是在提高节能标准时，几乎不增加更多的费用，是各地第四步节能标准的主要支撑技术。目前，北京、山东、河北已实行75%的建筑节能标准，我省不久也即将实施75%节能标准。意味着保温层厚度从目前的60mm左右，将增加至80~90mm，传统的节能技术更容易开裂脱落，存在更大的安全隐患，而CL建筑体系技术可以很轻松地实现较大的保温板厚度要求。

3.符合节材与材料资源利用的要求

CL建筑体系本身就是一种采用资源消耗和环境影响小的建筑结构体系。其主要建筑材料为钢筋、混凝土、保温板、基本实现了建材全部就地取材的要求。用于结构体系的现浇混凝土为自密实混凝土，既属于高强、高性能混凝土，又实现了混凝土的现场外预拌。

CL建筑体系是一个完全现场浇筑混凝土的技术，无需粉刷，能够实现土建与装修工程的一体化设计施工，不破坏和拆除已有的建筑构件及设施。

CL建筑体系所使用的建筑材料主要为钢筋、聚苯板、混凝土，均可以实现百分之百的回收利用实现再循环及可持续发展的需要，不产生建筑垃圾。

4.符合室内环境质量的要求

作为外墙、分户墙、楼梯间墙的CL复合剪力墙是一种复合夹心墙板，其隔声性能在65dB以上，能够满足所有居住性或公共性建筑对室内环境中的隔声要求。CL复合剪力墙室内一侧至少140mm厚的钢筋混凝土层及所有混凝土构件完全满足室内蓄能指标热惰性D值的要求，且所有部位均进行保温处理并通过冷凝验算，杜绝室内结露现象的发生。

CL建筑体系除隔声、蓄能外，其取材为无污染、高稳定性的普通用材，（钢筋、混凝土、聚苯乙烯保温板）对空气环境无辐射、无气味、无挥发。同时由于其具有较好的防水防潮作用，可减少室内霉变，保证室内空气质量。5.超出绿色建筑要求的更多优势。

(1)建筑部品产业现代化，建筑部品工厂化、装配化。实现建筑产业现代化。

(2)建筑保温与结构一体化，实现建筑保温与建筑物同寿命。永不开裂脱落，实现建筑保温免维护。因此，减少大量建筑垃圾，减少因高额的维护费无人出而带来的社会矛盾。

(3)极高的性价比。CL建筑体系建房经济，节省大量人工，节省1/3工期。因保温层免维护，在建筑物全生命周期内能节省每平米上千元资金。

(4)用于多层、低层建筑，相对于砖混，可增加6~8%的使用面积，抗震效果提高3个抗震等级，可提高住宅使用寿命30年。

(5)由于保温层位于混凝土的中间，两侧有不少于50厚的混凝土保护层，其综合防火能力经国家大型试验证明，其耐火极限超过4个小时，远高于A级防火要求。

(6)CL建筑体系结合大钢模施工，一次性浇筑完成，取消二次结构，墙体实现免粉刷，省工省时。5.CL建筑体系设计1.CL建筑体系图纸设计

CL建筑体系在36米以下，考虑保护层的协同作用，在其他省市是可以参与结构计算做为结构体系使用的，尤其在多层替代砖混结构优势非常明显，结构墙体较薄，造价降低，使用面积增大。依据我省设计规程要求，CL建筑体系的保护层一律不参与结构计算，仅作为维护结构的保温构造体系使用。依据我省CL建筑体系的构造图集要求，CL建筑体系满足的高度可以达到120米，超过120米的建筑若采用CL建筑体系需要通过评审论证。CL建筑体系图纸设计一般有以下内容：建筑设计说明建筑节能计算书能够反映CL布局的放大平面构造节点等CL建筑体系墙体的主要应用部位所有的外维护墙体分户墙楼梯间电梯间等部位其他非承重墙体可采用装配式墙体也可采用砌体隔墙平面详图实例：2.CL建筑体系防火问题

CL建筑体系因其保温层浇筑于混凝土中间，其保护层超过50mm厚，可以实现耐火极限四个小时，超过A级防火材料耐火极限标准，于2015年5月1日起实施的《建筑设计防火规范》GB50016-2014,6.7.3条明确规定，该腔体技术当采用耐火等级为B1或B2级的保温材料时，其保护层厚底不小于50mm厚。该条的条文说明中明确指出该技术构造能够满足本规范的要求。

我省住房和城乡建设厅豫建【2015】88号文件指出，CL建筑体系当采用燃烧性能为B1或B2级的保温材料时，满足《建筑设计防火规范》GB50016-2014的要求，且外墙无需另设防火隔离带和防火窗。3.CL建筑体系节能计算问题

CL建筑体系外维护结构所用材料无外乎钢筋混凝土及容重为20kg的模塑聚苯乙烯泡沫塑料保温板（聚苯板），节能计算可以有以下两种方法：

A:采用PKPM节能设计软件，其中包含CL建筑体系子块，可以进行专项计算。B:采用其他节能设计软件，将外墙分为承重墙和非承重墙两种，估算它们所占比例，分段进行编辑。PKPM节能设计软件围护结构热桥部位内表面温度计算如表1、2、3。4.CL建筑体系面积计算问题

《建筑工程建筑面积计算规范》GB/T50353-2013中第3.0.24条明确规定：保温隔热层的建筑面积是以保温隔热材料的厚度来计算的，不包含抹灰层，防潮层，保护层（墙）的厚度。在本地区高层建筑由于保温板外侧的混凝土为保护层不参与结构计算，所以外侧保护层不计入建筑面积。另外，非承重墙体结构设计参照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010设置构造柱和联系梁。

传统工艺外墙与CL工艺外墙构造及造价对比

CL建筑体系其外墙的完整性决定了其适用大型模板的优势，结合目前建筑市场实际，本次分析从使用大模板与不使用大模板两种情况进行分析。由于2012年起劳动力市场的巨大变化，人工成本所占比重提高，所以，大模板的使用与传统模板有着非常明显的优势。本分析仅从一次性投入的材料及人工等成本进行比较，不包括由于施工速度快节省的资金成本等，也不包括日后大量的维修成本及节省的文明施工费用成本等，同时还不包括传统保温方式A级保温材料以及外墙防火门窗等增加的造价。影响造价分析的因