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超低能耗建筑技术交流:外墙围护保温无锚栓粘结关键技术
日期: 2021-11-24
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  本工程外墙围护保温组合体系采用“ALC板+30mm厚真空绝热板+60mm厚复合岩棉板+干挂陶瓷薄板保温装饰一体板组合体系”。其中,30mm厚真空绝热板+60mm厚岩棉复合板施工均采用砂浆粘结体系施工,全部无锚栓。由于外墙保温保温厚度且为双层体系,无锚栓粘结技术施工属于首创,无先例可循,故需进行力学安全分析。

  1、外墙围护保温无锚栓粘结体系安全性分析

  (1)外墙围护保温做法说明

  外墙围护保温做法表:

外墙围护保温做法

超低能耗建筑技术交流:外墙围护保温无锚栓粘结关键技术

  (2)荷载分析

  1)受力模型

  保温系统处于相对密闭的环境,风荷载主要由外挂装饰面板承受,安全分析时可不考虑风荷载对保温系统的影响。仅考虑重力荷载作用下的弯矩、剪切作用,地震荷载作用。

保温系统受力模型

  2)重力弯矩作用

  重力荷载在各界面产生的弯曲正应力分布均为上部受拉下部受压的三角形分布,最大拉应力出现在基层粘结砂浆和第一层真空绝热板的界面处,真空绝热板单元尺寸为0.6m*0.4m,真空绝热板密度为400kg/m³,岩棉保温板密度为125kg/m³,粘结砂浆和抗裂砂浆的密度为1800kg/m³,根据上述尺寸及密度进行计算,可得重力荷载在该界面产生的最大弯曲拉应力如下表所示:

  最大弯矩及拉应力计算表:

最大弯矩及拉应力计算

  3)重力剪切作用

  重力荷载在各界面产生的切应力均为均匀分布,最大切应力出现在基层浇筑砂浆和第一层真空绝热板的界面处,可得重力荷载在该界面产生的切应力如下表所示:

  最大切应力计算表:

最大切应力计算

  4)地震荷载作用

  以下计算依然以寒冷地区郑州市建筑为例,经查《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版),郑州市的抗震烈度为7度,由于保温层的厚度相对较薄,不需要大跨度悬臂结构,可不计算竖向地震作用,只需考虑水平方向地震力的影响。依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)规定非结构构件的地震作用计算可采用等效测力法,水平地震作用标准值宜按下列公式计算:

水平地震作用标准值宜按下列公式

  对应的参数取值如下表所示:

  地震作用参数取值表:

 地震作用参数取值

  按抗震烈度7度多遇地震取值。

  经计算水平方向地震作用标准值为0.45418Kpa。

  5)安全性评价

  由于外墙围护保温组合体系饰面层为干挂陶瓷薄板幕墙系统,在计算保温系统荷载时不考虑风荷载的影响,因此保温系统安全系数的影响因素包括施工、老化、材料受潮等。安全系数的计算方法见公式如下:

超低能耗建筑技术交流:外墙围护保温无锚栓粘结关键技术

  各参数取值见下表:

  安全系数取值表:

安全系数取值

  安全需求R=γ5×S

  在重力荷载和地震荷载作用下的安全需求为:

  拉应力(0.52148+0.45418)×6.24=6.088134kPa;

  切应力0.438×6.24=2.73312kPa。

  《建筑用真空绝热版应用技术规程》JGJ/T416-2017要求真空绝热板粘接抗拉强度应≥80KPa,剪切强度经实验检测>20KPa,按粘接率80%考虑,则抗拉强度和剪切强度均大于64KPa和16KPa。

  经计算在该保温系统中,水平方向最大拉应力为重力荷载产生弯矩引起的拉应力与水平方向地震荷载之和为6.088134KPa,竖直方向剪切力为2.73312KPa。

  保温系统界面层剪切强度最小值:20×80%=16KPa>6.088134KPa

  保温系统界面层抗拉强度最小值:80×80%=64KPa>2.73312KPa

  均远小于要求值,因此满足安全性要求。

  6)现场实体检测

  外墙围护保温无锚栓粘结体系经第三方检测机构现场实体粘结力最终检测平均粘结强度数据为85.7Kpa。

来源:中汇能宜居

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