谈提高外墙外保温抗震性能的有效措施
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摘要：本文从内因及外因两个方面，阐述影响外墙外保温系统抗震性能的因素。并从有效控制外保温系统的厚度和自重、可靠的连接方式和保温系统自身的抗剪性能三个方面，提出提高外墙外保温系统抗震性能的有效措施
关键词：外墙外保温；地震力；抗震；安全性
Abstract: in this paper, from two aspects of internal and external factors, the seismic performance of the influence of external wall insulation system. And from the effective control of external thermal insulation system of thickness and weight, reliable connection and insulation system own shear three aspects of performance, puts forward effective measures to improve the seismic performance of exterior insulation system
Keywords: exterior insulation; earthquake; earthquake; safety
中图分类号：TU761文献标识码： 文章编号：
我国的外墙外保温工程技术规程JGJ144-2008中规定：“外墙外保温工程在规定的抗震设防烈度下不应从基层上脱落”。从汶川地震及雅安地震中，有出现外保温系统从基层墙体上直接脱落的现象（见下图1、2）。
图1 图2
地震作用对外墙外保温系统产生的破坏力有两种：一是因加速而形成的附加力；二是地震力作用基层墙体，使基层墙体发生位移或变形，从而保温系统内部产生的剪切力。为此，为提高外墙外保温系统的抗震安全性，只有从内因和外因两方面进行考虑。即减少作用于外保温系统的地震作用和变形和提高外保温系统自身的抗震性能。
一、减少作用于外保温系统的地震作用和变形
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)对非结构构件采用等效侧力法计算水平地震作用值时，可按下式计算：式中
F＝γηζ1ζ2αmaxG
F——沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；
γ——非结构构件功能系数，分别为1.4、1.0、1.6三档；
η——非结构构件类别系数，取决于构件材料性能等因素，在0.6~1.2范围取值；
ζ1——连接状态系数，预制构件、悬臂构件、支撑点低于置信的设备和柔性体系数取2.0，其余取1.0；
ζ2——位置系数，建筑的顶点宜取2.0，底部宜取1.0，沿高度线性分布；
αmax——地震影响系数最大值，按罕遇地震取0.90；
G——非结构构件的重力。
由以上公式，外保温系统的地震作用与外保温系统的功能、类别、连接状态、位置及自重有关。对于同一类型、同一位置、同一状态的保温系统而言，能减少地震作用的比较有效的方式就是减少外保温系统的自重。
保温系统由固定材料（胶粘剂、锚固件）、保温层、抹面层和饰面层构成。其中，抹面层、固定材料（胶粘剂、锚固件）的自重较轻，一般情况下不会超过3kg/m2。其次是保温层。常用保温层的类型有：泡沫塑料、EPS板、胶粉EPS颗粒保温浆料、硬泡聚氨酯等。以上材料中保温砂浆以外均为有机材料，EPS板为18-22kg/m³，硬泡聚氨酯为20-35kg/m³重量都比较轻。即便在保温隔热要求较高的地区，最大使用厚度EPS板为100mm，XPS板为70mm，每平方米的保温材料重量不超过3kg。EPS保温砂浆的重量比重较大，厚度不同，单位面积保温系统的自重差别很大。
饰面层一般分为涂料层、铝塑板等复合板、瓷砖、石材四类。其中，涂料层（含涂料面层和腻子层）的自重也较轻，一般情况下不会超过5kg/m2。其次，铝塑等复合板的比较相对较重。随着建筑市场的不断繁荣，新型外墙复合板的不断涌现。岩棉复合板、GRC、Frp等。就目前的外墙复合板而言，铝塑板采用的最多。铝塑板由铝板和塑料芯材组成。其单位面积的自重随着铝板及塑料芯材的厚度的增加而增加。施工中常用铝塑板，铝板的厚度1mm~6mm，塑料芯材的厚度，其单位面积自重为5.6kg/m2左右。最后，瓷砖和石材的单位面积自重的差别较大。目前，建筑物上面砖的单位面积质量主要分布在13kg/m2至33kg/m2，在高层建筑物应用较为广泛的瓷砖的饰面单位面积的重量主要集中在13.3-21.3 kg/m2。建筑外墙常采用文化石、花岗石等的石材的密度一般集中在2.75-3.07×103kg/m3 ，单位面积石材的自重也随着石材的厚度而各异。采用瓷砖和石材饰面，必需采用切实可靠的连接方式。
二、提高保温系统自身的抗震系能
1、可靠的连接方式
我国最抗震技术规范《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)，“非结构构件自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计，应与主体结构有可靠的的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。”外墙保温体系作为非结构构件，饰面层与保温层、保温层与基层墙体之间要有可靠的连接。保温系统是一个有机整体，饰面层与保温层不仅要求柔性渐变，而且应有一定的相容性、协同性，形成一个复合整体。泡沫塑料、EPS板、硬泡聚氨酯界呈柔性，瓷砖和石材饰面呈刚性。瓷砖和石材饰面直直接粘贴在保温层上，呈现出“刚-柔”结构所形成的体系。如果是涂料饰面，呈现出“柔-柔“结构体系。在地震力作用下， “刚-柔”结构体系远比“柔-柔“体系的变形量大。同样，基层墙体呈刚性，如果直接将保温系统直接粘贴在基层墙体上，的证力作用下的变形也很大。因此，要保证外保温系统的抗震性能，饰面层与保温层之间以及保温层与基层墙体之间要有可靠的连接方式。
目前，保温系统保温层与基层墙体之间以及面层与保温层之间的连接方式有：粘接、锚栓、机械连接。这三种连接方式的抗震性能由低到高。当保温系统的厚度比较薄、自重比较轻时，用粘结剂进行粘结，就能满足抗震要求。但保温系统较重，比如：饰面层采用瓷砖、保温层为保温砂浆时，为满足外保温系统的抗震安全性，单纯的胶粘剂远远达不到要求，必须配备一定数量的锚栓。JG158-2004《胶粉剧本颗粒外墙外保温系统》的有关规定，“塑料锚栓有效锚固深度不小于25mm”，“单个塑料锚栓抗拉承载力标准值（C25混凝土基层）不小于0.8KN”。如果用石材作为饰面层，以上所有连接方式均不能满足要求，必须配以龙骨，保温层与龙骨之间通过预埋件进行连接。
2、提高保温系统保温层自身的强度和抗剪性能
保温层自身的抗剪性能取决于材料自身的内聚强度和粘结强度。越松散的材料，其保温隔热性能越佳，但材料内部的内聚强度和粘结强度越低，其强度和抗剪性能越低。在地震力作用下，会导致保温系统从保温层内部剪切断裂（图3）。
图3
为满足保温系统的强度抗剪性能，保温层的原材料在加工以后，必须满足抗震所需的强度和抗剪性能。在施工中，应采取一定的构造措施，如：增加玻纤网格布、镀锌钢丝网、保温砂浆严格控制配合比等。
综上所述，提高外墙外保温系统的抗震性能的有效措施如下：
1、尽量采用新型轻质材料，以减少外保温系统单位面积的自重。
2、外保温系统与基层墙体之间必须要有可靠的连接，特别是瓷砖和石材饰面。
3、在满足节能的前提下，尽量采用强度和抗剪性能较优越的保温材料。
[作者简介]
郭永彦，（1977.09-)，男，汉族，湖北随州人，硕士研究生，讲师，重庆工商职业学院建筑工程系讲师，重庆工商职业学院基建处处长助理，主要研究方向为建筑施工技术与项目管理。