钢结构建筑墙体材料解析

钢结构建筑墙体材料解析

刘启锋,王松肴

中汽研汽车工业工程（天津）有限公司

关键词：钢结构建筑、墙体材料

墙体是钢结构建筑造型、技术和艺术的主要体现部分，也是钢结构建筑发展推广

需要探究的关键技术部分。建筑师在进行设计时需要合理的选择墙体材料和构造做

法，透彻的认识适合钢结构建筑墙体的材料性能是必要的。

一、墙体需要满足以下几点设

计要求：

1.具有足够的强度和稳定性。

2.满足热工方面的性能，具有质轻、隔声、防火和环保等性能。

3.可靠的连接。

4.适合工业化的要求。

二、每种墙体材料都存在着不同的本质属性。墙体材料的物理、化学性能、力学性能、

在温度作用下的变化、抗冻性能、抗水侵能力、耐腐蚀能力、对环境的影响和周转再

生性能、材料生产和在建筑适用运行中对能耗需求量以及材料在常态下的色彩和质感

变化等等都是墙体材料的本质属性。选择墙体材料时，必须使材料的本质属性和构造

最后形成的可行性和功能相匹配。

（一）建筑砌块

1、普通混凝土小型空心砌块是以水泥为胶结料，天然砂石作集料，经搅拌、振动（或压制）成型、养护等工艺过程制成的一类混凝土小型空心砌块，多用于承重结构。轻集料混凝土小型空心砌块是用轻集料混凝土制成的一种小型空心砌块。多用于非承重结构，也可以用于工业与民用建筑砌块房屋、框架结构的填充墙及隔墙工程。表观密度大、砌体自重大是普通混凝土小型空心砌块的缺点，同时其保温隔热、隔声及抗震性能与轻集料混凝土小型空心砌块相比都较差。

2、粉煤灰小型空心砌块是以粉煤灰、水泥、各种集料、水为主要成分拌合制成的小型空心砌块，水泥用量应占原材料质量的10%以上，粉煤灰的用量占原材料质量的20%。与粉煤灰硅酸盐砌块相比，其可以选择多样的原材料，炉渣、砂、石和各种人造轻集料都可以作为粉煤灰小型空心砌块的集料；与普通混凝土小型空心砌块相比，具有更优良的性能。

3、蒸压加气混凝土砌块是以硅质材料和钙质材料为主要原料，掺加发气剂，经加水搅拌，由化学反应形成空隙，经浇筑成型、预养切割、蒸汽养护等工艺过程制成的多孔硅酸盐砌块。砌块内部的气孔存在使得其导热能力大大降低，因此具有良好的保温性能。建筑中选用较薄的加气混凝土墙体就能达到其他墙体的保温效果，从而又增加了建筑的有效使用面积。另外由于砌块较低的导热能力，热迁移速度慢和较多的空隙，使其具有良好的耐火能力和较好的吸声性能，大孔隙率使得砌块可加工性能优良，可锯、可钉便于施工。加气混凝土砌块的这些特点使建筑物的自重降低，从而抗震能力提升，墙体保温性能也得到改善。作为框架结构填充墙，除可用砌块外，加气混凝土墙板更是很不错的选择。

砌块材料存在的主要问题

1、现场湿作业多。钢材的耐腐蚀性差，砌筑墙体的现场湿作业很容易造成钢材的锈蚀。

2、砌块墙体极易因温度的变化及湿胀干缩产生裂缝。

（二）建筑板材

板材是技术含量最高的墙体材料，不仅自身性能要求较高，还充分考虑连接构造和施工安装的要求，是我国钢结构建筑墙体材料的重要部分。

建筑板材作为钢结构建筑重要的墙体材料，其明显的优势是可以定型化设计，工厂化生产，适合装配式施工建造；重量轻，安装施工方便快捷，抗震性能好，增加建筑的使用空间等。墙板主要类型包括大型墙板、条板和薄板等。

1、纤维增强水泥板材是以水泥为胶黏剂，以石棉或其他纤维为增强材料，经多种程序养护制成的板材。根据选用的纤维品种的不同可以把纤维增强水泥板分为石棉纤维水泥板、使用人造纤维的无石棉纤维水泥板以及石棉纤维和人造纤维混合的混合纤维水泥板。纤维水泥板板薄质轻，抗拉强度和冲击强度高，具有耐冷热、不燃烧等特性；加工性能好，可锯、可钉可生产各种单板及各种复合墙体如纤维水泥板整体灌浆墙体等。

2、压蒸无石棉纤维素纤维水泥平板，是以硅酸盐水泥、精细石英砂、原生木浆纤维、添加剂和水等物质，经电脑精确配料、抄取成型、14000吨液压机压实和高温高压蒸压养护等技术处理而制成的高新技术产品。墙体采用轻质泡沫混凝土填充，使得墙体不仅轻质高强，减少建筑物荷载，同时导热系数低，隔热性能良好，隔声效果显著；墙体空腔内便于铺设各种管道、管线；加之防火、防潮等性能优良，这些优点使得CCA轻质灌浆墙广泛应用于钢结构建筑及对防火、耐冲击有较高要求的建筑物的外墙和非承重隔墙中。

3、GRC板全称玻璃纤维增强水泥板。GRC板采用低碱水泥砂浆为基材，增强材料选用耐碱玻璃纤维，以及轻集料为主要原料制成的板材。该墙板具有抗冲击性能好、密度低、耐水、不燃、易加工等特性。常用于钢结构建筑的内隔墙、外墙。

（三）金属面夹芯板

金属面夹芯板是以彩色涂层钢板为面材，以阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料或岩棉、矿渣棉为芯材，用胶黏剂复合而成的金属面夹芯板。金属面夹芯板具有轻质、（一般为10-25kg/m²）高强、良好的可加工性能（可锯、可钉，可以用膨胀螺栓、自攻螺钉等紧固），以及优良的防水、隔热、保温（传热系数0.13-0.66W/m²·k)和抗震性能。选用金属面夹芯板可减轻结构自重，施工简便。板材安装采用现场组装的方式，拆卸后可重复多次使用。这些特性使得金属面夹芯板广泛应用于轻钢建筑的墙面、屋面、以及活动房、冷库建筑中。

三、钢结构建筑墙体材料优化选择

通过墙体材料分析可以看出，当下各种墙体材料基本上都具备出色的性能特点，多种材料可供选择。

（1）结构性能比较分析（质量比较分析、强度比较分析、抗震性能比较分析）；（2）维护性能比较分析（隔热性能比较分析、耐火性能比较分析、隔声性能比较分析、与水有关的性能比较分析）；（3）绿色环保性比较分析；（4）施工工艺性比较分析；（5）经济性比较分析；（6）墙体装饰性比较分析；玻璃幕墙的形式、特征比较分析。

目前我国钢结构建筑正在经历一场大的变革，国家大力发展绿色建筑，公共建筑、民用建筑都在推广钢结构建筑。钢结构建筑是绿色建筑的代表，建设速度快，自重轻，抗震性能好，节能、节财、节水、节地是其典型的特点，它可以满足工程的要求，同时满足生态的要求。材料作为建筑的物质基础，往往新材料的出现和应用，对建筑的影响是革命性的，使得建筑性能更加完美，空间格局、节能环保、舒适性、抗震能力等都会产生质的变化。钢结构建筑墙体构造设计首先要考虑的问题就是面对市面上众多的墙体材料，如何选择，如何将他们组合，如何配上连接构件使得钢结构建筑的墙体满足热工要求，满足使用功能。这就需要对墙体材料充分了解，在现实中常常看到,对钢结构建筑本应当设计处理的墙体构造设计问题，设计不交代、不处理，推给施工单位或构件厂家解决。改变这些状况就要求建筑师了解新的墙体材料及连接构造方法。

[1].中国钢铁工业协会网www.chinaisa.org.cn

[2].王婷婷.2011年中国与世界钢产量及消费分析.中国钢铁工业协会国际合作部

[3].叶祖达.绿色建筑的宏观经济效益研究[J].城市发展研究，2012,10

[4].伊得钰.建筑钢结构的发展与展望[J].中国建筑金属结构，2003,9

[5].熊大远.实用建筑钢结构技术[M].北京：化学工业出版社，2011.2

[6].鲍国芳.新型墙体与节能保温建材[M].北京：机械工业出版社，2009.101

[7].潘振和.建筑构造原理与设计[M].第二版.天津：天津大学出版社，2006.2

[8].杨怡楠.建造的组织性研究[D].大连理工大学，2009

[9].谢毅.钢结构建筑构件连接构造技术研究[D].重庆大学，2008

[10].纪伟东.钢结构住宅中围护墙板体系技术研究[D].天津大学