科学的建筑构造可使外墙既高效节能又防火安全.doc

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科学的建筑构造可使外墙既高效节能又防火安全

——吴淑环——

摘要：

薄抹灰保温墙体防火构造不科学，建筑技术滞后于建筑节能要求，是国内保温墙体多场大火重要原因之一。

只有设置与防火隔离带耐火极限相匹配的、吊挂安全的厚抹灰保护层，才能充分发挥防火隔离带的作用。

有支承墙体在安装保温层的基础上，保温层外设置被钢桁架支承吊挂的钢丝网（或还与耐碱网布搭配共用）厚抹灰幕墙，厚抹灰幕墙耐火时间与防火隔离带耐火极限匹配，钢桁架支承耐火极限不小于厚抹灰幕墙耐火时间；在保温层之间，设置约30mm保温砂浆或其它满足耐火极限要求的保温材料作水平、垂直防火隔离带，在外保温墙体上形成封闭式防火小分区。

有支承墙体科学的建筑构造可使外墙既高效节能又防火安全。

有支承墙体的防火性能和节能保温性能都超过薄抹灰保温墙体，构造简单、设计施工方便、造价低。

关键词：

科学的建筑构造、钢桁架支承、保护层、防火隔离带、火灾范围

我从2002年4月份研究建筑节能至今近9.5年。

我认为，墙体技术是一个系统工程，不是哪一种保温材料就能把所有问题都解决的，每种保温材料都各有其优缺点，各有其应用范围和价值，只有采用多种技术手段，发挥不同材料的优点，避免其缺点，才能走出墙体技术的瓶颈。

外墙外保温主要还得应用有机保温材料。

B1级与B2级的EPS板、XPS板的燃烧性能虽然有较大差异，但是根据目前所收集到的大型火灾试验情况，B1级与B2级的EPS板、XPS板的火焰传播没有本质差异。

这个问题好理解，因为热塑性有机保温材料在高温下燃烧是必然的。

因此，即使有机保温材料的燃烧性能提高到B1级，科学的建筑构造对保证外墙外保温在长期使用中的防火安全至关重要。

一、薄抹灰保温墙体防火构造不科学，建筑技术滞后于建筑节能要求，是国内多场大火重要原因之一。

德国建筑法对建筑物外墙防火措施规定的目标为，在采取消防灭火措施前能够阻止火焰蔓延到着火点上面两个以上楼层。

杜绝外墙上的燃烧滴落或大面积坠落物品伤及救护人员，即有部分为“牺牲层”。

但是试验条件与实际火灾情况往往有很大差异，这与火灾发生时火源大小、风力大小及风向等有关。

谁也不敢保证实际火灾时防火隔离带一定能将火灾限制在着火点及以上共三层的牺牲层范围内，在失火后保温层很容易成为助燃材料，扩大火势。

薄抹灰保温墙体设置防火隔离带后“牺牲层”的火灾范围仍然很大，难以达到公消2011[65]号文件“把好火灾防控源头关”的目的，消防人员难以扑救。

薄抹灰保温墙体是“一家失火殃及四邻”的墙体技术，但是在没有更好的解决办法之前，从节能减排大局出发也只好采用此技术。

欧洲的建筑密度低、建筑规模小、高层建筑少，而我国恰恰相反。

薄抹灰保护层耐火时间短，即薄抹灰保护层耐火时间与防火隔离带的耐火极限不匹配，可称之为开放式防火大分区，这是薄抹灰保温墙体防火构造的致命弱点。

难道在建筑技术中就不能解决如何保护保温层，使它成为不能点燃或难以点燃的保温层吗？

难道失火时就不能大幅度减少火灾损失，一定要有两、三层甚至更多层成为牺牲层吗？

薄抹灰保护层对火灾的抵抗能力弱，现在是将墙体保温体系划归到装饰材料上，不用耐火极限概念对保温墙体的保护层进行限制，但不用耐火极限限制保护层，就不能使有机保温材料成为难以点燃的保温材料。

保温层外保护层的耐火时间应与防火隔离带耐火极限相当才能充分发挥防火隔离带的作用，这就要求保温层外设置厚抹灰保护层。

但是保温层外的厚抹灰保护层如何与保温层连接？

如何解决厚抹灰保护层空鼓开裂的质量通病？

如何解决厚抹灰保护层下坠问题?

长期以来在建筑技术中都没有解决，这是薄抹灰保温墙体一直沿用至今原因之一。

而且薄抹灰保温墙体相对于其它节能墙体如夹心保温、内保温墙体是节能保温效果最好的墙体，尽管薄抹灰保温墙体防火不好，考虑欧洲也在应用，为不断提高建筑节能减排效果，无奈之下应用薄抹灰保温墙体，这是薄抹灰保温墙体一直沿用至今原因之二。

不可否认，薄抹灰保温墙体对推进我国建筑节能减排发挥了巨大的作用。

但工程实践证明，薄抹灰保温墙体存在防火不好、耐久性不好的问题也是严重的。

建筑技术滞后于建筑节能要求，是国内多场大火重要原因之一。

现在建筑技术完全可以解决上述问题，将有机保温材料掌控在我们手中，利用它的保温性，不让它在失火时肆虐。

这个建筑技术就是有支承的外墙外保温墙体（简称有支承墙体）技术。

二、有支承墙体技术简介：

1、有支承墙体的防火构造措施：

1）、有支承墙体是在粘贴保温层的基础上（或混凝土墙采用大模内置无网体系与带沟槽的保温层连接），保温层外设置被钢桁架支承吊挂的的钢丝网（或钢丝网还与耐碱网布搭配共用）厚抹灰幕墙保护层，保护层内有钢筋与钢桁架支承连接，钢丝网（耐碱网布）与钢筋连接。

钢桁架支承耐火极限不小于或大于保护层耐火时间，保护层耐火时间与防火隔离带的耐火极限相匹配，可确保火灾时在耐火时间内，被钢桁架支承吊挂的保护层的安全。

钢桁架支承是钢筋焊接的（一般为Φ8钢筋）、按桁架理论设计的三角形钢筋架与主体结构锚固，在保温层上切出凹槽，灌注聚合物砂浆满足一定厚度要求，既防止腐蚀又保证耐火极限，构造简单、施工方便。

钢桁架支承在正常情况下受力很小，火灾发生时钢桁架支承才真正发挥作用，可以说，钢桁架支承就是为保证防火安全准备的吊挂构件。

钢桁架支承距离较远（现规定水平间距不大于1.8m，按层高设置），施工时可先安装钢筋与钢桁架支承连接，然后安装保温层，不会因钢筋焊接引起火灾。

并可随着安装一部分保温层随着安装钢丝网，随着进行第一遍抹灰，再加上对保温材料严格的质量管理，可保证施工中防火安全。

一般情况下，实际应用时失火仅是有机保温层局部发生萎缩，有机保温层的融滴被封闭在厚抹灰幕墙内，安全性好。

在耐火时间内，有机保温层不易成为助燃物，火势小，容易扑救，灾后方便钻孔发泡维修。

但还可进一步采取更为安全的技术措施，应对可能发生的最不利情况，大幅度缩小火灾范围。

2）、在保温层之间，设置保温砂浆或其它满足耐火极限要求的保温材料作防火隔离带，一般30mm即可满足耐火极限不小于1h。

防火隔离带薄，仅是薄抹灰用量的10%，材料用量少，施工方便，造价低，所以方便加密设置防火隔离带，可每层设置水平防火隔离带，还可对应室内防火分区或按单户设置垂直防火隔离带。

上述构造措施使有支承墙体自身成为复合的不燃或难燃材料，一般燃烧物难以点燃有支承墙体的保温层。

特殊情况下，如发生爆炸，虽然局部有机保温层外露，在耐火时间内，有支承墙体的防火隔离带能将火隔离在以户为单位的小防火分区内，有支承墙体失火时一般不会殃及四邻，消防人员容易扑救。

总结有支承墙体防火构造措施有三点：

①、吊挂外保护层的钢桁架支承耐火极限不小于或大于保护层耐火时间；②、保护层耐火时间与防火隔离带耐火极限相匹配；③、在外保温墙体上形成封闭式小防火分区。

2、有支承墙体还采取以下技术措施：

1）、采取涂刷两遍界面剂的施工方法，第一遍界面剂干燥后作为过渡层，随着涂刷第二遍界面剂随着进行抹灰，将抹灰保护层与保温层可靠粘接，避免抹灰层空鼓开裂的质量通病，此粘接阻裂措施是当前钢丝网架水泥夹心板抹灰施工工艺所没有的，这是有支承墙体成立的重要条件，对保证复合墙体耐久性有利。

此外还通过设置伸缩缝、在钢丝网外设置装饰分隔缝，缝内填塞弹性密封材料等措施解决因温度变化发生的裂缝。

采取上述阻裂措施后，有支承墙体对抹灰层裂缝的控制效果应远远好于现行钢丝网架水泥夹心板对裂缝的控制效果。

告诉大家一种省钱简易的弹性密封胶，用玻璃化温度-40oC、-45oC的纯丙乳液原料加水泥，不加水，水泥重量不超过与乳液中水反应所需的数量，调成粘稠状，随用随配制，防火好，价格约为硅酮密封胶价格的1/3.，可试用一下。

2）、有支承墙体洞口周边有钢筋，提供了在门窗洞口采取隔热断桥构造的方便，并有利于避免洞口角部抹灰开裂的质量通病。

可把门窗安装在洞口保温层上，取消或大大减少洞口热量的流失，洞口设有满足耐火极限的保温层作为防火隔离带。

洞口线性传热系数为“0”的有支承墙体只有钢桁架支承的热桥，钢桁架支承热桥仅约增加墙体平均传热系数0.01w/m2.k。

而薄抹灰保温墙体若把门窗安装在洞口保温层上是不安全的，薄抹灰保温墙体不能减少洞口周边热桥的热损失。

根据《黑龙江省居住建筑节能65%设计标准》DB23/1270的规定计算，窗户安装在洞口侧壁墙体或基层墙体外角时，随窗墙比不同，增加墙体传热系数0.1~0.2w/m2.k，这使得黑龙江省13层以下A区建筑及8层以下B区建筑不能达到、或很难达到建筑节能65%要求的平均传热系数不大于0.45w/m2.k及0.4w/m2.k的规定，不能满足节能65%的要求。

有支承墙体比薄抹灰保温墙体减少热桥90%。

在窗墙比0.4时，洞口线性传热系数为“0”的有支承墙体EPS板厚度120mm时与薄抹灰墙体200mm的传热系数相同，均为0.39w/m2.k（混凝土墙0.2m），可见洞口隔热断桥效果之大。

低能耗建筑（含严寒地区要求达到节能65%的建筑）采用有支承墙体可真正达到要求的低传热系数。

3）、保护层内钢筋（含洞口钢筋）与主体结构或基层墙体之间用Φ2不锈钢钢丝拉接，每根钢丝的抗拉强度设计值为154kg。

4）、幕墙装饰的连接件不能和薄抹灰保护层连接，但有支承墙体的外保护层内有钢筋可与幕墙装饰连接件连接，有支承墙体解决了幕墙装饰防火安全性的问题。

现在节能保温墙体幕墙装饰的防火问题没有解决，幕墙内只要是薄抹灰有机保温材料就不安全。

央视大楼、沈阳万鑫大酒店幕墙装饰若采用有支承吊挂的厚抹灰保护层，绝对不能发生瞬间保温层大面积燃烧、消防无法控制的局面。

幕墙装饰时钢桁架支承间距按幕墙装饰要求设置，如不大于1.2m。

在钢桁架支承上可安装双钢筋，双钢筋上安装钢板或块状型钢，幕墙装饰或外墙悬挂物的型钢与钢板或块状型钢连接。

幕墙装饰大板与与保护层之间的空腔内可分层封堵，避免烟囱效应，保证幕墙装饰防火安全性。

目前幕墙装饰墙体节能保温不好，因幕墙的连接件穿过保温层与基层墙体连接。

假定平均单位面积内有一根最小规格槽钢穿过保温层，增加墙体平均传热系数约0.2w/m2.k，再加上洞口周边热桥，以及位于窗口的槽钢还增加窗口周边传热，总增加墙体平均传热系数约0.4w/m2.k以上，这怎能达到国家要求的节能标准？

有支承墙体系统的防火性能和节能保温性能都超过薄抹灰保温墙体，构造简单、设计施工方便、造价低。

在大多数情况下失火时融滴只能滴落在厚抹灰幕墙内，有利于保障消防战士安全，即使发生爆炸等最不利情况，也可将火灾控制在防火小分区内。

有支承墙体技术科学的建筑构造完全可以控制有机保温材料失火时肆虐现象的发生，达到公消2011[65]号文件“把好火灾防控源头关”的目的，可使外墙既高效节能又防火安全，也不会因建筑节能减排而危及国防安全。

无论从材料上还是施工方法上，有支承墙体都具有可行性。

有支承墙体的保温材料不限定为某种保温材料，保温材料即使为B1级的聚氨酯也需要厚抹灰保护层的保护，防止薄抹灰保护层耐久性不好，对紫外线抵抗作用小，影响聚氨酯耐久性。

保温层为EPS板，在同等厚度保温层条件下，按墙体面积计算有支承墙体比薄抹灰墙体造价高约30元/m2，但洞口隔热断桥可减少保温层厚度，考虑此因素，有支承墙体造价与薄抹灰墙体造价接近，有支承墙体造价更远远低于B1级聚氨酯或岩棉薄抹灰保温墙体造价，从性价比角度分析，有支承墙体造价低。

有支承墙体所用材料耐久性不低于50年，高分子胶粘剂位于不受紫外线照射的环境下，耐久性好。

据悉，住建部将要求开发商对外墙外保温必须进行5年保险，采用有支承墙体技术有利于开发商对用户保险的兑现，增加开发商卖点。

由上述可见，有支承墙体技术正是本着采用多种技术手段，发挥不同材料的优点，避免其缺点的思路，才能突破墙体节能保温技术的瓶颈，解决了急需解决的墙体节能保温性与防火安全性的矛盾。

有支承墙体是在薄抹灰保温墙体和钢丝网架板现浇混凝土外保温墙体（或称大模内置保温墙体）技术的基础上提出来的，既有二者的优点，又克服了这两种保温墙体的缺点，见下面有支承墙体与薄抹灰保温墙体、与钢丝网架板现浇混凝土外保温墙体性能对比表。

有支承墙体与薄抹灰保温墙体、与钢丝网架板现浇混凝土外保温墙体性能对比表

保温墙体各项性能

1、有支承墙体

2、薄抹灰保温墙体

3、钢丝网架板现浇混凝土外保温墙体

对火灾的

抵抗能力

1）调整保护层厚度可满足要求的耐火时间

1）耐火时间短

保护层25mm时耐火极限74分钟

2）在耐火时间内，有机保温层不易成为助燃物，同样火源时比第2项火势小得多

2）有机保温层很快成为助燃物，扩大火势。

与第1项相同

3）可用保温砂浆等做水平、垂直防火隔离带，形成户间封闭式防火小分区。

3）防火分区大

与第1项相同，但须增加水平、垂直防火隔离带

4）在保护层耐火时间内，火势不易扩大，火灾破坏范围为火焰到达的局部有机保温层萎缩。

4）因有机保温层成为助燃物，火势易扩大，火灾破坏范围要远远大于火灾时火焰到达的部分。

与第1项相同，但须增加水平、垂直防火隔离带

5）耐火时间长，在耐火时间内，消防易救助，保护层幕墙对保障消防战士安全有利。

5）耐火时间短，消防不易救助，对保障消防战士安全不利。

增加水平、垂直防火隔离带后，与第1项相同

6）毒气对比。

因火势小，有机保温材料燃烧量小（还可能不燃烧就救助了），烟雾毒气小，对人生命危害小。

6）毒气对比。

因火势大，有机保温材料燃烧量大，烟雾毒气大，对人生命危害大。

增加水平、垂直防火隔离带后，与第1项相同

防火隔离带材料

隔离带材料用量很少，易解决隔离带材料，易保证工程质量

隔离带材料用量太多，不易解决隔离带材料，不易保证工程质量

与第1项相同

节能保温效果

因保护层洞口有钢筋，方便采取洞口隔热断桥措施，墙体可达到低传热系数，例如窗墙比0.5、EPS板厚度200mm时，墙体平均传热系数可达到0.25w/m2.k，比第2项降低墙体传热系数0.15~0.2w/m2.k。

不能采取洞口隔热断桥措施，窗墙比0.4时，墙体平均传热系数不能达到0.39w/m2.k以下，比第1项增加墙体传热系数0.15~0.2

w/m2.k。

其它节能墙体技术因洞口没钢筋，也不能采取洞口隔热断桥措施，难以实现低传热系数。

修正后的导热系数约0.08w/m2.k，比第2项增加传热60%，并还有洞口热桥，对墙体节能保温很不利。

幕墙装饰、外墙悬挂物和厚重装饰

外保护层内可设并列双钢筋，钢筋上安装钢板，可与安装幕墙的型钢连接。

用Φ2不锈钢丝将保护层钢筋与基层墙体拉接。

有支承墙体解决了幕墙装饰有机保温层防火安全性的问题，EPS板厚度120mm时，平均传热系数约不大于0.4w/m2.k。

可安装厚重装饰。

幕墙安装的型钢需穿过保温层与基层墙体连接，增加墙体平均传热系数约0.2w/m2.k，加上洞口周边热桥，及位于窗口的槽钢还增加窗口周边传热，总增加墙体平均传热系数约0.4w/m2.k以上。

选用岩棉板厚度120mm时，平均传热系数约不低于0.75w/m2.k，节能保温不好。

不能在薄抹灰保护层上安装厚重装饰。

安装的型钢需穿过保温层与基层墙体连接。

选用EPS板厚度120mm时，平均传热系数约为1w/m2.k，节能保温不好。

保护层

裂缝和

耐久性

高分子胶粘剂位于不受紫外线照射的环境下；内外拉接为不锈钢丝；钢丝网为后热镀锌，且无斜插钢丝焊点的易腐蚀薄弱环节；钢丝网与耐碱网布可搭配，提高保护层耐久性；提出的施工工艺有效地解决了钢丝网苯板抹灰空鼓开裂的质量通病，保护层裂缝和耐久性好于第3项。

因以往工程开裂脱落的比比皆是，今后也是难以解决的问题。

故耐久性不好。

以往工程保护层空鼓开裂问题严重。

镀锌不能为后热镀锌，钢丝网架的斜拉钢丝与钢丝网之间有焊点，成为防腐蚀的薄弱环节，耐久性比第1项差

室外窗台

安全性

有支承墙体窗台厚抹灰内有水平钢筋，窗台保护层刚度好；还可在窗台钢筋上再安装钢桁架支承，安装窗台填充保温板及做保护层，即使窗台悬出较大，在窗台上站人也安全。

外窗台不安全，不允许站人。

比第2项稍好

战争和恐怖时对安全的影响

即使发生爆炸等最不利情况，也可将火灾控制在防火小分区内，对国防安全有利。

将使国家处于极端被动、危险的局面，对国防安全不利。

增加水平、垂直防火隔离带后，与第1项相同

中美俄是世界矛盾的中心，我国还有一些边界问题的争端，世界恐怖活动猖獗。

在战争和恐怖活动等意外事件发生时，有机保温材料的薄抹灰保温墙体将使国家处于极端被动、危险的局面，对国防战略安全不利。

几年前《墙材革新与建筑节能》杂志社在哈尔滨举行年会，当时的建设部一位专家在大会上做报告说，美国就是给越南移民、古巴移民的人盖过薄抹灰保温的房子，别的人不住薄抹灰保温房子。

美国是怕薄抹灰保温的房子不安全，平时防火不安全，战时更不安全。

美国人少、资源多，能源消耗多也承受得起。

但是我国承受不起能源的高消耗，没有其它办法时只好头痛医头，只好采用薄抹灰保温墙体。

美国人想到薄抹灰保温墙体不安全，我们中国人当然也想到了；美国人的命值钱，我们中国人的命也值钱。

现在有了有支承墙体技术，有支承墙体技术使得墙体的节能保温性能和防火安全性都得到大幅度提升，且不会因墙体易于失火对国防战略安全构成威胁，有支承墙体技术对社会具有巨大意义。

确定的墙体节能保温技术是否会威胁到国防战略安全是一个原则问题，是关系到我们国家、民族安危的大问题，是要担负历史责任的。

由以上分析可以得出以下结论：

1、有支承墙体火灾损失小。

与薄抹灰保温墙体比，火灾发生时，有支承墙体的火灾损失范围、人员伤亡和救助难度大幅度减小（可缩小到以户为单位）。

2、有支承墙体不会对国防战略安全构成威胁。

有支承墙体不会对国防战略安全构成威胁，而有机保温材料的薄抹灰保温墙体会对国防战略安全构成威胁。

3、墙体的节能效果超过包括薄抹灰保温墙体在内的所有墙体技术，节能减排意义大。

有支承墙体技术在门窗洞口可以采取隔热断桥构造，取消或大幅度减少门窗洞口周边流失的热量，使墙体容易达到要求的低传热系数，这样对采暖地区建设低能耗建筑，特别是严寒地区建设节能65%的建筑，达到低传热系数容易实现。

而薄抹灰保温墙体和其它节能墙体技术都不能采取洞口隔热断桥构造，洞口周边流失热量多，难以实现墙体低传热系数。

有支承墙体技术对社会具有重要意义。

《有支承的外墙外保温墙体工程技术规程》Q/HWJ001-2010通过了黑龙江省建设厅组织的专家审查，可应用于工程中。

中国建设报于2011年1月10日进行了报道，有支承墙体技术获得2010年全国发明展览会金奖。

2009年《全国建筑业十项新技术应用推荐目录》中推荐了有支承墙体技术。

三、有机保温材料的薄抹灰保温墙体技术还应该再继续应用吗？

薄抹灰保温墙体自身耐久性就不好，还由于建筑相关责任方诚信不够，竣工后开裂脱落的工程“比比皆是”，质量较好的工程也在7~8年开裂，导致大量工程有机保温层直接暴露在空气中。

这种状况不仅极大地影响节能保温墙体的耐久性，维修量大，建筑垃圾多，严重地影响社会的可持续发展，且给社会造成越来越大的火灾隐患。

已竣工的大量薄抹灰保温墙体建筑存在的火灾隐患太大了，特别是这种状况还威胁到我国国防战略安全，我们应该正视这种状况。

如若继续应用薄抹灰保温墙体，就得大量应用A级或B1级保温材料，这对保障施工中防火安全必会有很大作用。

但如前述，在大型火灾时，B1级与B2级的EPS板、XPS板薄抹灰保温墙体破坏没有本质差别。

我国建设量巨大，若应用B1级EPS板或XPS板的薄抹灰保温墙体时，防火隔离带高达300mm，防火隔离带材料用量大，既要保证达到预期的节能目标，又要保证防火隔离带的工程质量很不容易，保温墙体是否可能发生变形？

《瞭望东方周刊》刊文指出：

“人民的安危、利害，从来没有像现在这样受到重视，中国人民从来没有像现在这样，感受到自己存在的价值和尊严。

”

在当前有支承墙体技术突破了墙体节能保温性与防火安全性之间矛盾的瓶颈后，无论从人民生命财产角度考虑，还是从国防战略安全考虑，都不应该选用火灾可能蔓延的墙体保温技术。

胡锦涛总书记在建党90周年讲话中强调要“建立健全深入了解民情、充分反映民意、广泛集中民智、切实珍惜民力的决策机制，保证决策符合人民利益和愿望。

”

有机保温材料的薄抹灰保温墙体技术还应该再继续应用吗？

请建筑相关责任方考虑。

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有支承的外墙外保温墙体附图：