隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的建筑采用鋼結(jié)構(gòu)，尤其是公共建筑更適合采用鋼結(jié)構(gòu)。配合鋼結(jié)構(gòu)建筑的維護(hù)體系也需要與鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)相配套發(fā)展，才能真正體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。維護(hù)體系的研究以求達(dá)到民用建筑對(duì)外墻系統(tǒng)保溫、防火、防水、安全等功能要求，并使之向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
裝配式圍護(hù)系統(tǒng)，材料分為金屬類(lèi)和非金屬類(lèi)。主要考慮能滿(mǎn)足鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化的需求，以達(dá)到快速設(shè)計(jì)、快速安裝、滿(mǎn)足使用要求的目的。
一、鋼結(jié)構(gòu)外墻系統(tǒng)功能要求
鋼結(jié)構(gòu)建筑區(qū)別于混凝土建筑，應(yīng)采用裝配式圍護(hù)系統(tǒng)。
裝配式圍護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具備以下技術(shù)要求：
A.保溫隔熱要求
我國(guó)幅員遼闊，各地氣候差異很大，為了使建筑物適應(yīng)各地不同的氣候條件，滿(mǎn)足節(jié)能要求，應(yīng)根據(jù)建筑物所處的建筑氣候分區(qū)，確定建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)合理的熱工性能參數(shù)。建筑上考慮傳熱的出發(fā)點(diǎn)有兩個(gè)：一個(gè)是保溫，主要針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)；另一個(gè)是隔熱，主要針對(duì)夏熱冬暖地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)。保溫和隔熱都是為了提高建筑環(huán)境的
熱舒適度，其共同點(diǎn)均為提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻，即降低其傳熱系數(shù)。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189-2005，不同氣候區(qū)外墻圍護(hù)系統(tǒng)傳熱系數(shù)要求。
外墻內(nèi)保溫
外墻內(nèi)保溫就是外墻的內(nèi)側(cè)使用苯板、保溫砂漿等保溫材料，從而使建筑達(dá)到保溫節(jié)能作用的施工方法。該施工方法具有施工方便，對(duì)建筑外墻垂直度要求不高，施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，在工程上也經(jīng)常的被采用。然而，外墻內(nèi)保溫所帶來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題也隨之而來(lái)。
外墻內(nèi)保溫的一個(gè)明顯的缺陷就是：結(jié)構(gòu)冷（熱）橋的存在使局部溫差過(guò)大導(dǎo)致產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。由于內(nèi)保溫保護(hù)的位置僅僅在建筑的內(nèi)墻及梁內(nèi)側(cè)，內(nèi)墻及板對(duì)應(yīng)的外墻部分得不到保溫材料的保護(hù)，因此，在此部分形成冷（熱）橋，冬天室內(nèi)的墻體溫度與室內(nèi)墻角（保溫墻體與不保溫板交角處）溫度差約在10℃左右，與室內(nèi)的溫度差可達(dá)到15℃以上，一旦室內(nèi)的濕度條件適合，在此處即可形成結(jié)露現(xiàn)象。而結(jié)露水的浸漬或凍融及易造成保溫隔熱墻面發(fā)霉、開(kāi)裂。
另外，在冬季采暖、夏季制冷的建筑中，室內(nèi)溫度隨晝夜和季節(jié)的變化幅度通常不大（約10℃左右），這種溫度變化引起建筑物內(nèi)墻和樓板的線(xiàn)性變形和體積變化也不大。但是，外墻和屋面受室外溫度和太陽(yáng)輻射熱的作用而引起的溫度變化幅度較大。當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，外墻收縮的幅度比內(nèi)保溫隔熱體系的速度快，當(dāng)室外溫度高于室內(nèi)氣溫時(shí)，外墻膨脹的速度高于內(nèi)保溫隔熱體系，這種反復(fù)形變使內(nèi)保溫隔熱體系始終處于一種不穩(wěn)定的墻體基礎(chǔ)上，在這種形變應(yīng)力反復(fù)作用下不僅是外墻易遭受溫差應(yīng)力的破壞也易造成內(nèi)保溫隔熱體系的空鼓開(kāi)裂。
B.防火要求
鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的耐火極限通常為二級(jí)，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2006中表5.1.1規(guī)定，非承重外墻構(gòu)件的燃燒性能應(yīng)為不燃燒體，構(gòu)件的耐火極限應(yīng)滿(mǎn)足1小時(shí)要求；因此在選擇鋼結(jié)構(gòu)建筑的圍護(hù)系統(tǒng)材料時(shí)，首先應(yīng)滿(mǎn)足防火規(guī)范的相關(guān)要求，其次構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)過(guò)防火性能測(cè)試，以達(dá)到1小時(shí)的耐火極限要求。
裝配式圍護(hù)系統(tǒng)的材料組成，一般分為兩類(lèi)，即金屬材料和非金屬材料，支撐骨架一般為冷彎薄壁型鋼及輕鋼龍骨，均為不燃燒體，但其組合后的體系目前欠缺權(quán)威部門(mén)的耐火極限測(cè)試報(bào)告，本課題選用的構(gòu)造經(jīng)理論分析滿(mǎn)足防火規(guī)范要求。
C.抗變形能力要求
鋼結(jié)構(gòu)變形能力強(qiáng)，可以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)抗震的需要，但同時(shí)要考慮解決承重結(jié)構(gòu)與圍護(hù)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)變形能力，否則建筑物的圍護(hù)系統(tǒng)極易開(kāi)裂變形，影響建筑使用效果和壽命。
鋼結(jié)構(gòu)建筑不宜選用砌體作為圍護(hù)系統(tǒng)，因?yàn)槠鲶w砌筑后剛度很大，與鋼結(jié)構(gòu)的變形不一致，容易在相交處產(chǎn)生裂縫。
鋼結(jié)構(gòu)適合選擇裝配式的材料，連接節(jié)點(diǎn)考慮變形能力，材料間也預(yù)留出一定的縫隙，允許其變形。但要處理好縫隙，不能使之影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的正常功能。
D.防水要求
鋼結(jié)構(gòu)建筑在選用輕型裝配式圍護(hù)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)必須具備可靠的防水性能。裝配式圍護(hù)系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)置若處理不當(dāng)，會(huì)存在大量縫隙，易使外部雨水滲漏，造成系統(tǒng)氣密性不足。
輕型圍護(hù)系統(tǒng)通常采用有空隙的無(wú)機(jī)纖維材料進(jìn)行保溫，這種材料的特點(diǎn)是干燥時(shí)保溫性能十分優(yōu)異，潮濕后大幅度喪失保溫能力，而且在長(zhǎng)期潮濕的環(huán)境中宜霉變，不但不能起到保溫作用，而且還污染環(huán)境。因此，加強(qiáng)系統(tǒng)氣密性，提高系統(tǒng)水密性，才能有效提高裝配式圍護(hù)系統(tǒng)的防水性能。
E.安全要求
由于裝配式外墻系統(tǒng)采用工廠(chǎng)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝的施工方式，采用專(zhuān)用連接件彼此連接，與砌體結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)有著十分顯著區(qū)別，所以圍護(hù)系統(tǒng)與主結(jié)構(gòu)之間的連接的可靠性以及構(gòu)件之間連接的緊固程度對(duì)于建筑的安全性起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)構(gòu)件之間咬合的緊密性以及螺栓、螺釘?shù)膹?qiáng)度也會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的安全。此外，金屬構(gòu)件易腐蝕生銹，所以金屬構(gòu)件宜采用鍍鋅處理或使用不銹鋼材料，以達(dá)到防腐的目的。
二、鋼結(jié)構(gòu)建筑外墻系統(tǒng)類(lèi)型與材料
鋼結(jié)構(gòu)建筑外墻系統(tǒng)主要分為兩大類(lèi)：金屬外墻系統(tǒng)及非金屬外墻系統(tǒng)。
A.金屬板外墻系統(tǒng)
金屬板外墻系統(tǒng)由墻梁作為墻體的支撐結(jié)構(gòu)，室外側(cè)通過(guò)自攻螺釘把壓型鋼板或夾芯板等金屬板材固定在墻梁上，室內(nèi)側(cè)可以直接將金屬板材固定在墻梁上，也可以單獨(dú)設(shè)置輕鋼龍骨系統(tǒng)固定石膏板或其它裝飾板材，以適應(yīng)不同室內(nèi)空間的需要。
墻體龍骨空腔內(nèi)部填充保溫材料，在保溫層外側(cè)鋪設(shè)防水透汽層，以保證外墻系統(tǒng)的抗空氣滲透及防水能力；在保溫棉內(nèi)側(cè)鋪設(shè)隔汽層，以阻止室內(nèi)潮濕空氣進(jìn)入保溫層而影響外墻系統(tǒng)的保溫隔熱性能。
金屬板外墻系統(tǒng)材料選擇：壓型鋼板，壓型鋁板及夾芯板等金屬板材。
B.非金屬外墻系統(tǒng)
非金屬外墻系統(tǒng)有兩類(lèi)做法：密肋墻體系統(tǒng)和條板系統(tǒng)。
密肋墻體系統(tǒng)由密肋冷彎薄壁型鋼龍骨作為墻體支撐系統(tǒng)，龍骨外安裝水泥基板材，其外再固定附加龍骨，附加龍骨與密肋龍骨連接牢靠，外掛防水裝飾一體化外墻板。龍骨內(nèi)側(cè)固定石膏板等非金屬板材。墻體龍骨空腔內(nèi)部填充保溫材料，在保溫層外側(cè)鋪設(shè)防水透汽層，在保溫棉內(nèi)側(cè)鋪設(shè)隔汽層。
密肋外墻系統(tǒng)材料墻體板材有：石膏板、纖維增強(qiáng)水泥板、膨脹蛭石板等。其中安裝在室外一側(cè)的板材需具有強(qiáng)度高、在溫、濕度環(huán)境變化時(shí)的抗變形能力。同時(shí)板材的縫隙要嚴(yán)格處理。保溫材料主要有玻璃絲棉、巖棉等不燃燒材料。
條板系統(tǒng)是由成品的條板直接固定在主梁或樓板上，依據(jù)不同地區(qū)傳熱系數(shù)要求，選擇條板厚度，條板外側(cè)附加保溫裝飾一體化板材。這種墻體系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，成品化高、安裝工序少，極大提高了施工速度。
