目前,中国正在全面推广“装配式建筑”。然而,预制混凝土装配式建筑和钢结构装配式都面临着没有好的“装配式外墙”的困境。
我已经在“装配式建筑外墙体系设计”系列博文中详细讨论过了。以下简要介绍如下:
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外墙围护(也称围护结构)是建筑的一部分,内部空间必须受到保护,不受水、风、阳光、冷热等一切自然力的影响。它的设计是一个复杂的过程,它结合了艺术、科学和工艺来解决许多难题。外墙也是建筑悖论的一个典型例子:暴露在我们视线之下的建筑部分也因暴露而磨损和侵蚀。外墙最外层是建筑最显眼的部分,建筑师花费大量的时间来获得想要的视觉效果。它也是建筑中最容易受到自然力量影响并可能损坏其外观的部分。
直到19世纪,几乎所有的大型建筑都是用承重外墙建造的。这些墙支撑着建筑的大部分地板和屋顶负荷,也将室内环境与室外环境隔开。在不可燃的建筑中,这些墙是由砖或石头制成的。从功能角度来看,这种墙有几个固有的局限性。他们保温性差,而且重,需要大的基础,限制高度,只有几层。
高强石混凝土承重墙更新;隔热材料、空腔、溢流、空气屏障和蒸汽缓凝剂等部件使墙壁更能防水、防空气和隔热;增加的钢筋使墙更薄、更轻,更好地抵抗风和地震荷载。对于低层和中层建筑,承重石材和混凝土外墙往往受到建筑商的青睐,并且经济实惠。带有外部承重石墙的高层住宅塔楼继续被建造,尤其是在亚洲(当然主要是在中国)。
19世纪建造了第一座钢铁摩天大楼,引入了幕墙的概念。外墙支撑在每一个骨架上。“幕墙”装置的名称来源于这样一种想法,即墙壁很薄,看起来像一个“悬挂”在结构框架上的窗帘。(大部分幕墙嵌板不是从受拉的骨架上悬挂下来的,而是支撑在每个楼层平面的底部。)早期的幕墙都是石头做的。幕墙最重要的优点是没有竖向荷载。建筑再高,幕墙也可以很薄很轻,高层建筑可能禁止厚而重的石材承重墙。
任何不燃材料都可以用来做幕墙,只要适合外露即可。幕墙可以现场建造,也可以预制。我们会看到一些类型的现场墙和其他类型的预制墙,但它们都由建筑物的骨架支撑。
上世纪末和本世纪初,发达国家开始尝试将冷轧轻钢框架与薄抹灰系统、加气混凝土砌块、预制轻混凝土和预制混凝土结合起来形成复合墙体,作为高层建筑的外围幕墙。我也做过这方面的研究和实践。
图1、图2为车间预先制作的冷轧轻钢框架薄抹灰系统的建筑外幕墙。
图3、图7为现场安装冷轧轻钢框架薄抹灰系统的建筑外幕墙。
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