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保温与防火兼顾的CL建筑体系

保温与防火兼顾的CL建筑体系

威海丰荟集团有限公司

我国建筑节能工作始于1986年颁布的《北方地区居住建筑节能设计标准》，当时的节能目标是30%，1996年将这一节能目标提高到50%，2005年开始逐步推行节能65%。我国的建筑节能主要是靠墙体保温技术来实现的，墙体保温技术有外墙内保温、夹心保温和外墙外保温三种，其中外墙外保温以其独特的优势，成为市场的主流。

但是，从公消〔2011〕65号文可以看出，我国最近发生的几起严重火灾事故，都与外墙外保温系统有关。其实这只是冰山一角，我国现在使用的外墙外保温材料和做法，普遍有防火安全性低、火灾隐患大的问题。

国外对外墙外保温防火安全性的要求一直作为技术应用的首选条件，在欧美等国家，对不同外墙外保温系统和保温材料均有防火测试方法和分级标准，同时对不同防火等级的外墙外保温系统在建筑中的使用范围进行了规定：德国规定超过22米的建筑严禁使用有机可燃保温材料，聚苯板外保温系统只能用于低于22米的建筑中，高于22米的建筑大部分使用岩棉外保温系统；在欧洲标准规范ETAG004《有抹面层的外墙外保温复合系统欧洲技术标准认证》中规定对外保温防火性的测试需进行2次：一次为整个体系，另一次仅为保温材料。

我国现行标准只对保温材料的燃烧性能有所规定，如A级材料不燃，B1级难燃，B2级可燃，并没有对保温系统的燃烧性能、适用范围作具体规定。今后，应结合国情，从保温材料和保温系统两个方面，加强对外墙外保温的研究。

一、保温材料是提高外墙外保温系统防火性能的核心

保温材料可分为无机保温材料和有机保温材料两大类，无机保温材料其特性是不燃，但保温效果差，价格高，只占20%左右的市场份额；有机保温材料特性是保温效果好，但易燃烧，价格低，占80%以上的市场份额。

目前，我国建筑外墙保温所用的材料主要为有机保温材料，如聚苯乙烯、聚氨酯、发泡橡胶等，这些材料保温效果好，但是耐热差，易燃烧，燃烧时释放大量热量，产生大量有毒烟气，能加速大火蔓延；同时有机材料在火灾时会发生熔缩，产生燃烧滴落物，引起建筑瓷砖脱落，可能造成二次火灾和二次伤害。有的为提高防火性能，在保温材料中添加阻燃剂，但阻燃剂价格昂贵，如聚苯乙烯中添加的溴系阻燃剂约2～3万/吨，同时，阻燃不等于不燃，在火势较大的情况下，经过阻燃处理的有机保温材料仍会燃烧，况且阻燃剂自身还可能产生烟雾和有毒气体。公消〔2011〕65号文中提到的上海胶州教师公寓火灾，即上海“11・15”特别重大火灾事故调查组组长、国家安监总局局长骆琳说：事故现场违规使用大量聚氨酯泡沫等易燃材料，是导致大火迅速蔓延的重要原因。公安部消防局副局长朱力平指出，上海教师公寓大楼外立面上大量聚氨酯泡沫保温材料，燃烧速度快且产生剧毒氰化氢气体，是导致多人死亡的主要原因。

无机类保温材料，如岩棉、玻璃棉、膨胀玻化微珠保温浆料和自保温系统等保温和防火效果都比较好。岩棉耐高温最高使用温度能达到650℃，玻璃棉也可以达到300℃，这两种保温材料在发达国家广泛使用，但是岩棉、玻璃棉价格比较高，我国的技术尚未成熟，产量也有限，目前不宜大面积推广。膨胀玻化微珠等无机保温材料在我国大面积推广应用的条件也不成熟。

解决我国外墙外保温的核心问题，要继续从保温材料入手，加快研发保温、防火、耐久、经济的防火材料。

二、合理的防火构造可有效提高外墙外保温系统的防火性能

考虑到我国的实际国情，除继续研发保温材料外，在我国保温材料规模和技术问题未能全部解决之前，可通过合理的防火构造措施来提高保温系统的防火安全性，如各种复合外墙外保温系统等，甚至合理构造组合的外保温系统可达到相当于A级不燃的防火等级。

外墙外保温系统的防火构造措施主要有三个方面：无空腔构造、防火隔断和防火保护面层。

　（1）无空腔构造

　　有机保温板与基层墙体之间或与装饰面层之间如果有空腔存在，火灾发生时为燃烧提供氧气和烟囱通道，加速火灾的蔓延，所以在保温板的施工中，要避免使用产生空腔的点粘法，尽量采用满粘法。工程中常用的幕墙—空气间层—保温板这一类的构造更应该避免。该构造中保温板在幕墙内部并与幕墙保持一定的空隙，空隙内存在大量空气，保温材料一旦被引燃，将迅速蔓延，并且不易扑灭，因为幕墙挡住了消防用水接触保温板，如央视新址北配楼西立面的钛锌板——挤塑板就是这一类构造，火灾损失严重。

　（2）防火隔断

　　防火隔断即系统的防火隔离条带构造或防火分仓构造，能够有效地阻止火焰蔓延，防止外墙外保温系统墙面整体燃烧。防火隔断可选择矿棉和玻化微珠保温浆料等不燃材料，并且在垂直方向和水平方向都应该设置。也可以利用窗台或伸缩缝，采用混凝土板作为隔火条带。

　（3）防火保护面层

防火保护面层可以减少和消除火灾对保温材料的侵袭，水泥砂浆就可以作为保温层的防火保护面层，不过在火灾条件下，普通水泥砂浆容易开裂，影响防护效果，应改善防护砂浆的耐火性能，也可以采用玻化微珠保温浆料和岩棉等不燃材料作为防火保护面层。

三、CL建筑体系通过防火构造使外墙保温达到A级防火要求

CL建筑结构体系属剪力墙结构，是由CL复合剪力墙及普通剪力墙、现浇楼（屋）盖、现浇边缘构件组合而成的装配整体或整体现浇空间结构，该体系将保温板夹在内外两层钢筋混凝土层之间，其中内侧混凝土层至少100毫米厚，而外侧混凝土层50毫米厚，这种独特的无空腔构造使保温板夹在混凝土中间，与空气隔绝，不会发生燃烧现象，可以说CL建筑体系兼承重、保温、防火于一体，通过特殊的防火构造达到了A级防火要求。

2010年9月，CL建筑体系在国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心（即公安部天津消防研究所检测中心在行政上受公安部消防局领导，检验业务受国家质量技术监督检验检疫总局和中国国家认证认可监督管理委员会领导，是第一批113个国家级产品质量监督检验中心之一）进行检验，经按GB/T9978.8-2008《建筑构件耐火试验方法》第8部分“非承重垂直分割构件的特殊要求”检验，耐火性能大于4.00h，标志着CL建筑体系达到了A级防火要求。

CL建筑结构体系由石家庄晶达建筑体系公司研发，1994年在建设部立项，2002年通过建设部鉴定“其综合技术达到国际先进水平”。当前，十多个省（直辖市）的建设主管部门为CL体系颁发了相关的技术规程并成立了推广领导小组。截至目前，采用CL建筑体的工程已有百余个，涉及多层、小高层和高层等，如石家庄信通花园、唐山凯祥花园、济南时代明珠、泰安奥林匹克花园、淄博凤凰城、青岛海湾花园等，竣工及在建总面积达2000万平方米，并在石家庄、唐山、太原、呼和浩特、泰安、潍坊、淄博等地建成了CL体系部品生产基地。

2010年，石家庄晶达建筑体系公司与威海丰荟集团达成合作协议，在荣成建设了山东半岛首个CL建筑体系生产基地，一期于2011年4月投产，每年可生产CL网架板40万平方米，能满足建设70万平方米住宅的需要，二期投产后，每年可生产CL网架板120万平方米，能满足建设200万平方米住宅的需要。

除了良好的防火性能外，CL建筑体系还有一系列优势。

1、抗震性能好

CL网架板是一种立体空间桁架，其除作为剪力墙配筋外，还有将两层混凝土层有机连接，达到协同工作的作用。CL体系较普通剪力墙截面惯性矩增大，稳定性增强，且与砌体结构和框架结构的填充墙相比，CL体系为全现浇结构，地震时不会出现倾覆或散落形式的破坏，被称为震不跨的结构体系。目前，在汶川和玉树地震灾区正大量使用CL体系建造房屋。

2、缩短工期

CL网架板工厂化生产，减少了大量的现场操作。而且由于采用复合保温方式，保温层做法与主体结构同时进行，减少了施工工序，提高施工速度20%以上，综合工期明显缩短。

3、增加使用面积

CL复合剪力墙较传统的砌体结构墙体厚度薄，可以增加实际使用面积约5%～10%。而且，与框架结构相比，CL结构体系均为暗梁、暗柱，室内没有影响使用的凸角。表1为几种结构形式多层住宅普通户型（100平方米）实际使用面积对比分析。

各种结构形式实际使用面积对比分析表

表1 单位：㎜

类别	外墙厚度（墙厚+保温+抹灰）	内墙厚度（墙厚+抹灰）	隔墙厚度（墙厚+抹灰）	使用面积系数
砌体结构	370+20+40	240（370）+40	120+40	75%～80%
砌体结构	240+50+30	240+40	120+40	77%～82%
框架结构	200+50+30	150+40	120+40	80%～85%
剪力墙	160+80+30	160+20	160+20	83%～90%
CL结构	150+80+20	120（200）+20	120+20	85%～92%

4、达到65%节能标准

CL结构体系是一种复合保温体系，保温层的选材及厚度几乎不受限制，其传热系数可以达到0.4w/㎡.k以下，不仅完全达到65%的节能标准，而且其从50%节能标准到65%节能标准增加的费用只有保温层加厚部分的直接费，远远低于其它保温做法所增加的费用。

5、使用年限长

CL结构体系的保温层在50毫米厚混凝土的保护下，其耐久性可以达到至少50年的使用年限，无需保温层的维护、更换，实现了保温与结构同寿命。

与目前外保温25年的设计寿命相比，CL复合剪力墙的使用可以大量减少由于外保温维修、更换而产生的建筑垃圾、费用及使用功能的影响，且其外墙重型装饰性、防火性能、抗冲击能力、抗风荷载能力、耐冻融性能、抹面层不透水性都较外保温有了较大的提高。解决了保温层容易产生的裂缝、空鼓、渗漏、脱落等难题。

6、工业化程度高

CL体系70%的构建在工厂内生产，工业化程度高，且CL网架板两侧浇筑水泥后，可直接作PC预制件使用，有利于促进住宅产业化的发展。

7、适用于各类保温材料

CL建筑体系因其特殊的构造，可以使用聚苯乙烯等有机保温材料，也可以使用岩棉等无机保温材料。

8、自重轻

采用CL建筑体系，建筑物自重较砌体结构降低40%～50%，因此对基础及地基的承载能力也相应降低。在采空区、深回填等地耐力较差的区域，可节省大量的地基处理费用。

9、综合造价低

从工程造价看，根据多年来不同地区竣工的CL建筑体系工厂实例分析，多层建筑中，CL建筑结构体系与框架结构工程造价基本持平，在12层以下的小高层建筑中，CL建筑体系造价要低于其他结构形式。

同一建筑不同结构形式土建造价对比表

表2

结构形式	砖混结构	框架结构	CL结构
土建造价（元/㎡）	640.75	726.18	713.96

注：该工程地下一层，地上六层，抗震设防裂度为六度，节能标准为65%，此表中有关数据以《河北省建筑工程预算综合基价》（2003年）为依据。

邯郸2002年造价对比表

表3

名称	CL结构体系（邯郸）10层	框架结构（武安）10层
土建单方造价（元/m²）	730．75	950
钢筋用量（kg/m²）	43．76	72
水泥用量（kg/m²）	223	200

注：CL结构造价为邯郸宏达花园3号楼设计图预算，经省工程造价管理总站审核，武安造价由河南省七建提供。

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