高层钢结构住宅围护墙板HCL板的特点

HCL板具高强、轻质、保温等特点
　　1、高强
　　一般水泥砂浆的强度为5.0～10.0 MPa，混凝土强度为10.0～30.0MPa，为提高水泥基材料的强度，HCL板生産工艺采取了合理的骨料级配；严格控制水灰比，适加添加剂，其强度可达到120MPa以上。考虑到高层抗风振的要求和开孔的需要，在几十种方案中优化组合，现将强度控制在40MPa左右。同时爲了提高材料的韧性，加入了少量高弹性模量的纤维，由此引发了与强度相抵触的矛盾。经过反复试验，在保证强度的前提下，掺入适量的纤维增加墙板的“延性”是必要的。
　　2、轻质
　　为了减少板材的面密度，HCL板常规采用圆孔，其空芯率仅为40%左右，显然对于无轻骨料的板材来说还是太重。由于材料强度的提高，壁厚可以减至20～30mm，同时加大空芯率，才能达到轻质的要求。经过反复研究与实验，现用方孔带肋和薄壁的方案，空芯率控制在54%左右，使90厚板的面密度小于79kg/m2，一方面满足了行业标准，另一方面为在方孔中复合隔热材料提供了条件。
　　3、保温
　　根据建设部2001年颁布的《冬冷夏热地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001），明确规定围护结构的传热系数K＝1.5W/（m2.k），目前一般作法是在砌体结构粉刷层外，加设隔热材料，再做面层。这样经过四、五道工序，势必造成现场作业量大，施工速度慢。HCL板是在工厂灌注成型后，随即将隔热材料EPS或岩棉插入其方孔中，运抵工地可直接安装，这样可以达到省工省时，提高安装速度的效能。经测试，120厚板材的传热系数K1.2W/（m2.K），在上海地区，满足了外节能20%的要求。北方地区在其板上附加了40～50mm保温材料和面层，在工厂一次完成。
　　3.1 热桥的处理在目前钢结构住宅已建工程中，常存在不同程度的热桥和热工性能偏低的问题，HCL板应用新技术、新工艺，较好地解决了这个问题。
　　（1）双凹槽的拼接阻断热桥一般条板的拼接方式大多采用凹凸槽相接，连接处越宽越易造成热桥影响。HCL板在板型设计时，采取了双凹槽方案，尽可能减少拼接处的有效面积，而且在拼接处的双凹槽中加设绝热材料，既要考虑拼接处的强度，又要限度地阻断热桥的影响，否则大量的热量从此处流失，不能起到隔热的效果。
　　（2）连接件不外露避免热桥将板材拼装成围护墙体，连接件是必不可少的。70年代的“一模三板”整开间的大板拼接时，一般采用直口焊接的方式。由于金属的导热性能比普通水泥制品高达几十倍，如若外露就会产生热桥耗掉大量的热能。HCL板的连接件功能为一托、二扣，在竖向重力的作用下，起到支托作用的金属连接件与板上的预埋件连接，仅限于内侧熔焊或点焊，不让连接件外露，且在其外端加设隔热材料，避免了热桥的影响。
　　1、抗风振
　　围护结构的受力，除了竖向板自重以外，主要来自风振作用的水平力，风振是离地2米，按50年一遇的峰值沿高度方向逐步增大。高层钢结构区别钢筋混凝土高层的特点是：在同样风荷载的作用下，其水平变形前者远大於于者，这就要求围护材料应有足够抵抗风荷载的能力。显然风荷载的计算按照后者来计算，肯定偏小，若按高层钢结构的风荷载计算，有一个风振系数的取值问题（风振系数与结构的自震周期有关）。HCL板为了安全与方便，按玻璃幕墙风荷载计算方法（包含了自振周期的因素），其值为后者的2～3倍。经实测表明，其抗弯值为10kN/m2，支距为280米，而原设计荷载（30层高时）仅为3.5kN/m2，足以证明尚有较多的抗弯能力的余量。
　　2、洞口加强板的处理
　　门、窗洞口的面积，一般占住宅围护结构总面积的50～60%.在风荷载的作用下，洞口板受力集中是薄弱环节，若处理不慎最易开裂和渗漏，所以洞口板列入了围护结构板型中之重点。日本在处理这一问题时，将板型分为百余种。为了使板型标准化、系列化，HCL板特列出了门窗框板，加强了刚度和配筋，增加了抗裂防渗的构造措施，使板型减少到十几种。为了配合任意建筑尺寸的需要，除了标准板之外，还有雨蓬板、搁置空调板、檐口板、女儿墙板以及装饰板等。
　　3、防地震
　　当地震发生时，在地震波的冲击下，对于围护结构来说，受到了强大的水平荷载的作用，所以在设计上以预防为主，HCL板的设计原则是：（a）连接件与主体钢结构的关系是弹性连接；（b） 围护结构应有一定的适变（或跟随）性，节点可以消减一部分能量，使“大震不碎，小震不裂”，从而提高围护结构的抗震能力。
　　4、节点设计
　　以上无论提及风振或地震，对于节点来说都存在着水平和竖向的作用力。固节节点不能消能，因而HCL板采取弹性连接，适应主要来自两个方向力的传递与消能，同时还有扭转力矩的影响。连接主要件在设计时，充分注意到其受力的特点，也考虑到平面内微小的滑动。所以，在板缝设计时，除了设置橡胶密封条外，板缝留出20mm宽。若使用有机的矽胶，其抗老化性能差，现采用水泥基的弹性腻子，其强度既能与板质匹配，又可提高板缝的抗裂能力，加之HCL板的干燥收缩值是0.29m/mm，小于日本挤压水泥基板0.34m/mm，使之更有效地克服“裂、渗”的问题。