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封闭仓库建筑的外保温抗震性研究

当前，建筑节能和环剥是社会共同关注的方向，在建筑物的耗能中，外墙封闭仓库耗能占据30%左右。建筑中的外墙封闭仓库保温有内保温、外保温以及内外混合保温。封闭仓库建筑外保温使得保温隔热方式处于外墙封闭仓库的外侧，确保建筑体的保温效果。封闭仓库建筑外保温系统，包括保温层、保护层以及稳定材料。封闭仓库建筑外保温系统形成瑞典和德国，并且在首次能源危机后取得了高速的发展。该系统适用于新建工业与民用建筑，也适用于旧楼的节能改造。封闭仓库建筑外保温系统[1,2]是我国节能保温发展的方向，可以处理我国北方冬夏室内温差产生的能耗问题。当前我国面向封闭仓库建筑外保温材料、技术和施工途径制定了相关的标准。

封闭仓库建筑外保温系统是建筑物自身节能的关键途径，是当前国内外应用最为关键的技术，封闭仓库建筑外保温技术已经发展了40多年，但是我国对封闭仓库建筑外保温系统抗震安全性[3,4,5]的分析较少，未形成相关的理论基础。我国逐渐重视建筑节能的应用和发展，加强了对建筑节能施工工艺的分析，但是缺乏对建筑抗震的分析。我国大部分城市的建筑墙体保温系统通常处于建筑的外表面，地震对墙体保温系统的干扰大小同建筑的地理位置、结构方式、保温系统的材料特征以及施工质量具有较强的关联性。随着近年来全球地震发生率的不断增加，建筑节能保温隔热系统的抗震安全性作为一个重大课题摆在人们的面前，我国的相关单位也逐渐重视对建筑物保温系统的抗震性进行分析。封闭仓库建筑外保温系统属于非构件建筑体，发生地震时这类结构虽然不会直接造成结构的破坏，但是会影响结构体的安全性和使用性能，应进行必要的抗震分析，避免因不合理的设计而导致主体结构的破坏，外墙封闭仓库的脱落，确保地震发生时，总体结构体的安全性和平稳性。

（1）EPS板薄抹灰封闭仓库建筑外保温系统将水泥类黏结剂当成保温层的膨胀聚苯板，将其铺在结构体外墙封闭仓库上，同时结合相应的锚栓，将聚合物抹面砂浆平稳地抹在保温板上，将耐碱型玻璃纤维网格布融于抹面砂浆里，饰面层材料主要采用涂料以及装饰砂浆，或者使用墙砖或石材。抹灰封闭仓库建筑外保温系统的施工质量，其抗震性能优于其它的保温系统。

（2）胶粉EPS颗粒封闭仓库建筑外保温系统中，界面砂浆采用聚合物同水泥的加强作用，对水泥基层进行化学融合、机械固定以及物理固定。因而使得结构体的粘结强度以及拉伸强度优于单一的水泥材料。采用界面砂浆可以处理因墙体基层强度低产生的保温层粘结低而出现的空鼓甚至脱落问题，具备较强的抗震性能。因为该系统的自重高于EPS板薄抹灰封闭仓库建筑外保温系统，因此其抗震安全性低于EPS板薄抹灰封闭仓库建筑外保温系统。

（3）EPS板现浇混凝土封闭仓库建筑外保温系统将EPS板作为结构体的保温层，将混凝土外墙封闭仓库看成基层。EPS板内、外的表面都用界面砂浆覆盖，其内表面的水平方向存在矩形齿槽。EPS板现浇混凝土封闭仓库建筑外保温体系的EPS板内侧使用纵向的燕尾槽，并同带有凹凸型齿槽墙体融合，提高了聚苯板同抹面层的结合力，具备较强的总体性能。但该系统外饰面材料受限制、使用周期小并且安全稳定性较低。

（4）EPS钢丝网架板现浇混凝土封闭仓库建筑外保温系统的基层为现浇混凝土，其采用矿6钢筋作为辅助固定件，外墙封闭仓库模板的内部为EPS单面钢丝网架。该系统的EPS板粘结强度远远高于聚苯板薄抹灰系统。同时该系统采用灰缝聚苯颗粒，可降低水蒸气对粘结区域的干扰，具备较强的抗波动性和振动性，具有较强的抗震性能。

（5）机械固定EPS钢丝网架板封闭仓库建筑外保温系统包括机械固定、腹丝连接型EPS钢丝网架板、融合相关添加剂的水泥砂浆厚抹面层等。该系统具备施工简单、结构明了、耐火性和耐久性强的优势。该系统的保温性能低于薄抹灰系统和无网现浇系统。当前由于钢丝网架水泥砂浆EPS板的途径的施工技术不规范，无法确保保温系统的质量，该种技术受到一定的限制。

2封闭仓库建筑外保温技术的优势

封闭仓库建筑外保温技术的优点为：

（1）延长了主体结构的使用周期，降低了维修成本

外保温条件下的建筑体保温层位于建筑体的外部，降低了由温度波动产生的变形力，避免了雨、雪、冻等引起的建筑体结构破坏，减低了空气中有害器和以及紫外线对围护结构的破坏。

（3）避免出现“热桥”效应

“热桥”是指在建筑体内外墙封闭仓库的连接区域、构造柱、框架梁、门窗洞等范围形成散热的重要区域。内保温会产生“热桥”问题，而外保温可避免“热桥”区域的产生，同时可以过滤“热桥”形成的热损耗。

（4）改进建筑体的热工性能

使用外保温技术时，由于蒸汽渗透性高的主体结构材料位于保温层内部，因此只要采用合理的保温材料，则可避免墙体内部出现冷凝现象，无需设置隔气层。外保温墙体能够使得蓄热功能强的结构层位于墙体内部，若室内参数随机性热量，会使得室内的空气温度出现不确定性的波动，而墙体结构层可以吸引并且释放热量，因此可确保室内温度的稳定。

（5）降低建筑成本，提高建筑物的使用范围

建筑墙体的外部包围着相应的保温材料，使得外保温的性能优于内保温，并且降低了建筑体的总体面积，提高每户的使用范围。并且墙体的减轻可降低建筑梁、柱的直径和钢筋用量，降低总体成本。

（6）方便对建筑物进一步的改进

居民室内的内保温区域会因为居民的改造，调整等方式出现破损，而外保温区域不会出现这些问题，大大降低了结构体保温层破损的概率。通过外保温途径改进旧建筑物的时，无需挪动、改造结构体，不会对居民的生活产生干扰。

3抗震的基本要求与设防目标

3.1封闭仓库建筑外保温系统抗震的基本要求

对于建筑体一类非结构构件的封闭仓库建筑外保温系统，应寻求安全和经济的平衡点，因此应对建筑体抗震规划相应的级别标准：（1）一级规范：外观可能损坏但不能干扰使用性能以及抗震性能，能够负载连接构件产生多于1.4倍的挠度变形。（2）二级规范：应用性能平稳，正常区域的最大抗震力低于原有的0.75倍，能够负载相连构建产生挠度变形。（3）三级规范：大部分建筑体区域存在损坏现象，应进行相应的修理，建筑体的抗震性能大大降低，可负载相应的构件形成0．6倍的设计挠度变形。

3.2封闭仓库建筑外保温系统抗震标准

分析上述阐述的三种级别规范可得在不同抗震规范条件下的封闭仓库建筑外保温系统抗震标准：如果建筑体位于多地震情况，并且地震反映呈现弹性过程，则要求建筑体构件发生破损问题的概率较低；当建筑体处于普通地震等级情况下时，建筑结构的破损程度满足相应的规范，则要求封闭仓库建筑外保温系统的构件对严重的损坏力具备较强的负载型，但是其使用性能应保持平稳；当建筑体处于强烈的地震作用下，则其结构应具备较强的稳定性，当其出现严重的损坏时，应确保其位于原位不脱落。

3.3封闭仓库建筑外保温系统抗震设计的地震作用

3.3.1震害破坏形式分析

地震时由于地壳水平或垂直方向上的发生的强烈波动，引起的地震波动。发生地震的过程中，震源处的介质会形成急速的破裂以及波动，形成地震波。地震波主要有纵波、横波和面波的传递方法。地震波到达的地方使得地表出现波动，建筑体通常都同地表相连接，因此产生地震时建筑体会出现上下颠簸、水平摇摆以及左右扭转现象，严重影响了地面物体的稳定性。

通常的地震作用对封闭仓库建筑外保温系统造成的干扰情况主要有两种现象：（1）发生地震时，建筑体会出现水平以及竖向的加速度，使得外墙封闭仓库上的保温系统出现相应的加速度，进而产生相应的破坏力；（2）发生地震时墙体出现扭曲变形，使得墙体同保温系统间产生剪切作用力，降低了保温系统和墙体间的稳定性。

地震会破坏外墙封闭仓库体保温层的界面：

（1）基层墙体

地震会破坏基层和墙体保温层间的稳定性结构，开始构建保温层好时，如果未对基础墙体进行高效的处理，则将使得基层墙体同保温层间的连接力减弱，一旦发生地震，保温层则会从墙体上脱落。

（2）保温浆料内部

如果外保温系统是瓷砖饰面保温系统，因为瓷砖具有一定的重量，并且保温浆料的粘度较弱，不能确保发生地震时，结构体可负载保温层自重同地震作用力，将导致外保温层的脱落。玻纤布或钢丝网搭接处由于玻纤布或钢丝网搭接长度不能满足规范要求，甚至出现未搭接现象，导致无法起到机械增强和连接作用。此处为保温层受力薄弱环节，在地震力破坏力作用下，保温层会从此处开裂甚至脱落

3.3.2 封闭仓库建筑外保温抗震作用力分析

分析地震作用的影响时，应分析封闭仓库建筑外保温系统对建筑主体结构的抗震影响，规划建筑体的抗震性能过程中，应全面分析封闭仓库建筑外保温系统的自重，因为封闭仓库建筑外保温系统具有柔性特征，因此可排除其刚度的干扰作用。应详细分析建筑体自身的地震作用，通常采用两种方式进行运算：（1）地震作用力对封闭仓库建筑外保温结构产生的重力，水平地震力产生的水平方向力；（2）一般情下通过等效侧力方式运算非结构构件自身重力形成的地震作用力。其中，水平地震作用力的运算过程为：其中F用于描述最坏方向作用在构件中心位置的水平地震作用力；用于描述构件的性能系数，通常由相关规范依据建筑设防类别以及使用标准等确定，通常取值为1．4、1．0、0．6；表示锚构构件类别系数，与构建的材料性能具有较强的关联性，通常赋值为拥有描述构件的情况系数，通常赋值为2.0；用于描述构件的位置系数，建筑的顶点值为2.0，底部值为1.0，沿高度线性分布；用于描述地震干扰系数的最大值，如果发生强烈地震，则赋值为0.9；G用于描述非结构构件的重力负载值，也就是封闭仓库建筑外保温系统的自重。

3.3.3 综合分析封闭仓库建筑外保温体系地震作用同其它荷载的作用

由于外墙封闭仓库直接同外部复杂的环境相接触，因此在研究结构体的抗震性能的过程中，应对风力、地震力进行全面的分析。首个可变作用的效应需要按100％进行分析；次个作用效果应进行合理的降低。封闭仓库建筑外保温系统在重力荷载、风荷载和地震的作用下会形成特有的内力，应按照不同的作用力组合规划相应的内力，得到不同的内力规划之，并且将最差的组合看成规划的规范值。因为封闭仓库建筑外保温体系直接同户外环境接触，其会受到风力的干扰，并且风力的干扰强于地震的作用力，因此将风力看成首要作用力，并设置组合系数是1.0。再将地震作用看成次要随机作用力，并且对未明确的组合值系数进行规范，具体的组合系数按照墙体工程中的地震作用的效应系数进行设置，通常赋值是0.5。如果稳定荷载的效应具有关键意义时，应设置相应的分项系数为1.35，但是同组合相关的随机作用力只有竖向荷载，并且应对组合值系数进行全面的分析。

3.4 封闭仓库建筑外保温抗震性能总结及建议

(1)封闭仓库建筑外保温系统的的损坏通常是此生损坏，地震灾害通常会破坏建筑体的主体结构和围护结构，但是不能将主体以及围护结构的破坏看成保温隔热系统的破坏。

(2)需要采用质量优良的封闭仓库建筑外保温系统的材料，如：玻纤布、抗裂砂浆、镀锌钢丝网等。

(3)需要依据相关的技术规范以及流程处理标准对封闭仓库建筑外保温进行施工，如：基层操作、锚栓的稳固、玻纤布的搭接程度等。

(4)瓷砖饰面封闭仓库建筑外保温系统的抗震性能不如涂料饰面封闭仓库建筑外保温系统，因此如果使用瓷砖饰面封闭仓库建筑外保温系统，需要按照具体的要求规范瓷砖饰面单位面积的重量。

4 封闭仓库建筑外保温系统中饰面砖抗震安全性分析

通过实际的生活经验可得，地震会使饰面层封闭仓库建筑外保温系统的损坏程度更高。饰面砖同涂料饰面对比可得，饰面砖具有高稳定性、硬度高、使用周期长、价格合理等优势，因此其得到了广泛的应用。因此本文对封闭仓库建筑外保温系统中饰面砖的抗震安全性进行分析。

目前，我国通常将瓷砖作为外墙封闭仓库饰面，其保温材料层主要是胶粉聚苯颗粒保温材料、单片钢丝网架聚苯板以及无网聚苯板，其抗震防护层主要是四角镀锌铅丝，并且其抗裂层采用复合抗裂砂浆，并且通过镀锌铅丝将镀锌铅丝网寄牢，提高了墙面层、保温层以及结构层的结合度，增强了总体结构体的安全性。封闭仓库建筑外保温瓷砖饰面层抗震的构造结构图。

保温材料使用胶粉聚苯颗粒保温材料。采用合理的施工工艺，可以提高面砖饰面的胶粉聚苯颗粒封闭仓库建筑外保温系统的抗震能力。一般通过两种施工手段增强保温系统的抗震性：（1）预处理后涂抹界面砂浆并拉毛晾置24h，再涂抹保温浆料和抗裂砂浆；（2）预处理后涂抹界面砂浆再分层涂抹保温砂浆。

4.1提高饰面砖封闭仓库建筑外保温系统抗震性能性的途径

如果墙体饰面砖层产生脱落和破损现象，则会严重干扰封闭仓库建筑外保温系统的抗震性。其出现脱落和破损的原因是：(1)温度变形。墙体内外的温差具有随机波动性，产生三维方向温度应力会干扰饰面砖的受力情况，并且会在饰面砖变成产生集中的应力，最终导致饰面砖脱落。(2)不断的冻融现象将破坏建筑体饰面砖粘结层的完整性，使得饰面砖脱落。(3)外力引起的面砖脱落：如地基出现不规则错位导致的建筑墙体变形，出现严重开裂，面砖脱落。因而为了提高饰面砖封闭仓库建筑外保温系统的抗震性能，需要分析如下的因素：

4.1.1饰面砖的重量、大小

依据相关资料可得，要求饰面砖的单位面积质量小于等于20kg／m2，饰面砖的最大单边尺寸小于等于30cm，不同的砖块面积应小于等于0．09m2，厚度应小于等于14ram，饰面砖背槽需要使用条形燕尾槽，应严格依据上述分析的标准选取合理的饰面砖，确保外保温系统具备较强的抗震性能。

4.1.2饰面砖粘结材料

依据经验可得饰面砖封闭仓库建筑外保温体系的自重高于涂料饰面封闭仓库建筑外保温体系，因为饰面砖封闭仓库建筑外保温体系自重与饰面砖粘结剂的粘结抗拉强度、涂料饰面层体系的粘结抗拉强度具有正相关性，因此要求封闭仓库建筑外保温粘贴面砖的保温系统应同相应的材料要求相匹配，并且要求其性能满足一定的技术规范。

4.1.3 外墙封闭仓库保温系统的抗裂层

外墙封闭仓库保温系统的抗裂层通常采用抗裂砂浆以及抹面胶浆想融合的方式进行构建。玻纤网格布不仅可以提高保护层的拉伸强度，也能够分散应力，降低宽裂缝产生的概率。玻纤网格布的长期耐碱性同建筑墙体的抗裂缝性具有较强的关联性。高耐碱纤维网格布的持续性优于无碱网格布以及中碱网格布，极大提高了建筑结构体的使用周期，因而应推广该种材料的使用率。

水泥砂浆具有高强度、大收缩、低柔韧性的缺陷，采用其构建墙体的保温层，无法确保墙体的耐候性。应采用专用的抗裂砂浆融合相应的增强网和纤维，并且应保证抗裂砂浆的压折大于等于3。若外饰面是面砖，则在水泥抗裂砂浆中融入钢丝网片，同时确保钢丝网片具有均衡的孔距。

4.1.4 封闭仓库建筑外保温体系的固定方式

为了确保瓷砖饰面封闭仓库建筑外保温体系的安全性，应使用粘钉融合的方式对其进行固定。锚钉应锚固在增强网格布层后面，才能确保聚苯板与防护面层之间的粘结状态的稳定性。如果涂料饰面层的封闭仓库建筑外保温体系的自重是lOkg／m2，则无需对体系各材料层间的剪切力进行分析，仅需要确保基面具有稳定的粘结度即可。

4.1.5封闭仓库建筑外保温系统的施工标准

(1)瓷砖的粘贴面积：在实际的施工过程中需要确保瓷砖背面的真实粘贴面积达到100％，不能出现空隙。如果存在空隙，会形成大量的水蒸气进而产生凝露现象，导致冻融问题的发生，并且会破坏瓷砖的性能，导致其出现脱落。通常可在施工过程中，采用锯齿抹灰刀将粘结剂涂抹在墙面上，再将瓷砖按在粘结剂处，确保瓷砖和墙面充分结合，避免出现冻融现象。

(2)瓷砖的粘贴时间：瓷砖同墙体的粘连时间应越晚越佳，主要是因为抹面胶浆水化迟缓可促进网格布的碱腐蚀效应。饰面砖外保温体系的变形能力同贴砖前抹面胶浆的干燥时间具有较强的关联性。因为瓷砖的刚度限制了抹面胶浆的收缩，因此应在抹面胶浆收缩变形后粘贴瓷砖。通常条件下水泥抹面胶浆的干燥收缩时间应控制在七天以内，在该期间应对抹面胶浆进行合理的维护，确保其充分水化后再粘贴瓷砖，并且需要在抹面胶浆涂抹后的第三日开始粘贴瓷砖。

(3)对于结构体的节点，也就是结构体伸缩缝区域、墙面转角区域以及门窗收口等区域，进行合理的操作：对于伸缩缝区域需要充分分析改区域的防水和防热桥现象；对于墙面外转角区域以及门窗收口区域应采用高质量的弹性勾缝剂，确保这些区域具备稳定的变形度。

5 结语

封闭仓库建筑外保温系统的抗震设计要考虑到其对结构构件的影响，同时也应考虑地震作用对其自身系统的影响。本文分析了外墙封闭仓库保温系统的技术优势，依据建筑非结构构件的抗震规划原理，提出了外墙封闭仓库保温系统的抗震防护规范和目标，并给出了封闭仓库建筑外保温抗震性能总结及建议，对当前普遍存在的外保温瓷砖饰面进行抗震分析，对封闭仓库建筑外保温系统中饰面砖抗震安全性进行分析，并且提出了提高饰面砖封闭仓库建筑外保温系统抗震性能性的措施。