目前,中國正在全面推廣“裝配式建筑”。然而,預制混凝土裝配式建筑和鋼結構裝配式都面臨著沒有好的“裝配式外墻”的困境。
我已經在“裝配式建筑外墻體系設計”系列博文中詳細討論過了。以下簡要介紹如下:
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外墻圍護(也稱圍護結構)是建筑的一部分,內部空間必須受到保護,不受水、風、陽光、冷熱等一切自然力的影響。它的設計是一個復雜的過程,它結合了藝術、科學和工藝來解決許多難題。外墻也是建筑悖論的一個典型例子:暴露在我們視線之下的建筑部分也因暴露而磨損和侵蝕。外墻最外層是建筑最顯眼的部分,建筑師花費大量的時間來獲得想要的視覺效果。它也是建筑中最容易受到自然力量影響并可能損壞其外觀的部分。
直到19世紀,幾乎所有的大型建筑都是用承重外墻建造的。這些墻支撐著建筑的大部分地板和屋頂負荷,也將室內環境與室外環境隔開。在不可燃的建筑中,這些墻是由磚或石頭制成的。從功能角度來看,這種墻有幾個固有的局限性。他們保溫性差,而且重,需要大的基礎,限制高度,只有幾層。
高強石混凝土承重墻更新;隔熱材料、空腔、溢流、空氣屏障和蒸汽緩凝劑等部件使墻壁更能防水、防空氣和隔熱;增加的鋼筋使墻更薄、更輕,更好地抵抗風和地震荷載。對于低層和中層建筑,承重石材和混凝土外墻往往受到建筑商的青睞,并且經濟實惠。帶有外部承重石墻的高層住宅塔樓繼續被建造,尤其是在亞洲(當然主要是在中國)。
19世紀建造了第一座鋼鐵摩天大樓,引入了幕墻的概念。外墻支撐在每一個骨架上。“幕墻”裝置的名稱來源于這樣一種想法,即墻壁很薄,看起來像一個“懸掛”在結構框架上的窗簾。(大部分幕墻嵌板不是從受拉的骨架上懸掛下來的,而是支撐在每個樓層平面的底部。)早期的幕墻都是石頭做的。幕墻最重要的優點是沒有豎向荷載。建筑再高,幕墻也可以很薄很輕,高層建筑可能禁止厚而重的石材承重墻。
任何不燃材料都可以用來做幕墻,只要適合外露即可。幕墻可以現場建造,也可以預制。我們會看到一些類型的現場墻和其他類型的預制墻,但它們都由建筑物的骨架支撐。
上世紀末和本世紀初,發達國家開始嘗試將冷軋輕鋼框架與薄抹灰系統、加氣混凝土砌塊、預制輕混凝土和預制混凝土結合起來形成復合墻體,作為高層建筑的外圍幕墻。我也做過這方面的研究和實踐。
圖1、圖2為車間預先制作的冷軋輕鋼框架薄抹灰系統的建筑外幕墻。
圖3、圖7為現場安裝冷軋輕鋼框架薄抹灰系統的建筑外幕墻。
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