(中国建筑上海设计研究院有限公司)
摘要：止推垫圈在我国力争实现碳达峰、碳中和的大背景下，以钢结构为主要形式的装配式建筑产业，正在以飞速发展的姿态，进一步优化和升级建筑产业结构。装配式钢结构建筑是以钢结构为主要受力结构体系，匹配外围护系统、设备管线系统和内装系统集成设计建造的建筑形式。相较于装配式混凝土结构，钢结构建筑具有绿环保、自重轻、抗震性能突出、工业化生产程度高、装配率高、可反复使用、可回收利用、现场无污染、无施工噪音、施工工期短等优点。本文聚焦外墙体系统，提出一种匹配装配式钢结构住宅的窗墙一体化外墙的研究与应用，并针对如何实现外墙体系统连接节点优化和综合性能提升进行分析。 关键词：装配式钢结构；住宅窗墙；一体化设计
就装配式建筑产业而言，我国发展起步较晚。装配式钢结构建筑具有绿环保、自重轻、抗震性能突出、工业化生产程度高、装配率高、可反复使用、可回收利用、现场无污染、无施工噪音、施工工期短等优点，国内主要在工业建筑和公共建筑中进行应用。而居住建筑中多
使用装配式混凝土结构，钢结构在此领域仍缺乏创新和实践。其发展的重点和难点之一在于居住建筑外围护结构系统与钢结构系统的适配性。
装配式钢结构住宅外围护结构系统包括外墙体系统和楼屋盖系统。在住宅领域，住户对外墙体系统的质量和性能更为敏感，外墙体系统所包含的构配件也更为复杂。目前国内匹配钢结构住宅建筑的外墙体系统尚不成熟，比如外墙构配件与钢结构主体连接的协同性、外墙体系统的综合性能等问题。仍需对居住建筑外墙体系统的材料材性和连接节点进行研发设计，并结合实践进行应用，有助于推动我国装配式钢结构住宅产业化进程。
一、装配式钢结构住宅外墙体系统研究现状
由于装配式钢结构住宅自身的特点，外墙体系统不需要在施工现场采用湿作业的方式与主体结构进行连接，而是通过工厂生产加工外墙板、外门窗等部分或全部建筑部品部件，运输至现场，再以拉结钢筋、焊接、螺栓、连接件等连接方式进行机械装配。
外墙体系统研究的重难点集中在材料材性的革新和连接节点的优化上。国外在装配式钢结构住宅外墙体的综合性能和连接技术方面的研究已经非常发达，如北美、芬兰、日本等国。
尤其是在应用更广泛的低层钢结构住宅上投入大量研究。在低层钢结构住宅的设计和建设中，住宅厂商提供多种成套的墙体系统供客户挑选，这些墙体系统不仅热工性能和结构强度满足需求，而且与主体结构的配套连接节点也十分成熟。
目前我国主要是直接引进国外现有的成熟体系，但是无论从技术还是市场来看，直接沿用国外经验存在一定问题。我国装配式钢结构住宅以多、高层为主，现有配套外墙技术与主体结构的发展不同步，能够实际应用于装配式钢结构外墙的墙体和连接件种类少、通用性差，标准设计文件、建筑模数标准、部件产品标准还不规范和健全。因此，我国装配式钢结构住宅外墙体系统仍需结合具体国情开展研发设计和实践应用。
游戏棋二、外墙体系统窗墙一体化设计研究
2.1装配式钢结构住宅外墙体系统现存问题
装配式钢结构住宅外墙体系统主要包括外墙、门窗及阳台、雨篷等部品，外墙体系统的性能与用户的居住舒适度密切相关。装配式钢结构住宅外墙体系统的设计应综合装配式钢结构住宅的构成要素，符合模数协调和标准化要求，满足建筑立面效果、制作工艺、运输和
施工安装的条件，达到设计需求的各项性能要求，如外墙板接缝、外门窗洞口等构造节点的保温、防水和隔音，并宜选用轻质材料，采用干式工法，以降低主体结构成本，实现装配式钢结构住宅的预期综合优势。
目前，钢结构住宅主体结构满足装配式要求，但外墙体仍采用现场砌筑、预制混凝土PC、ALC条板等方法，具体存在以下几方面问题：
1、墙体自重大；光盘标签纸
2、装配误差大；
3、外墙板连接、接缝处、门窗洞口等节点防水难处理；
4、墙体与门窗单独设计施工，施工效率低，成本高；
5、异形部位不便施工；投票箱制作
6、局部冷桥难处理；
7、抗震及渗漏效果差；
8、热工性能差；
以上问题说明现行装配式钢结构住宅的外墙体系统与结构系统、设备管线系统、内装系统等未进行集成设计，造成集成度、施工精度和效率低下，使得钢结构体系建造质量好、施工精度高和成本低的优势没有充分发挥。
在此背景下，基于宝鸡蟠龙观山堂项目，设计研发一种新型的标准化、集成化装配式钢结构窗墙一体外墙体系统，革命性地突破旧有外墙体系统的技术缺陷。该系统不仅符合相关建筑规范和设计标准的性能要求，在具有良好经济效益的同时，更为实现绿建筑标准，降低碳排放提供技术保障。
2.2装配式窗墙一体化外墙体系统的概念和优势
2.2.1项目概况
蟠龙观山堂地处宝鸡市蟠龙新区，地块南北长约488米，东西长约168米。建设用地总面积约123.14亩，地上部分总计容建筑面积12.3万平方米。整个地块设用5栋16层高层住宅、12栋11层小高层住宅以及9栋7层多层住宅、1栋2层商业和1个地下车库。其中1期建设1栋1钢结构运输
6层住宅、2栋11层住宅、2栋7层住宅。所用住宅均为装配式钢结构，其中以1栋7层住宅作为研发外墙的试点工程。
图1蟠龙观山堂项目鸟瞰
2.2.2技术路线
设计借助BIM软件，将构成外墙体系统的基本元素（外墙板、门窗等构件）进行模块化、标准化、可视化设计，并研究各构件之间最佳的连接节点形式，充分考虑与主体的结构的适配性，以及工厂量产性、运输及安装便捷性。在标准化设计基础上，还需解决高效气密性、水密性、保温隔热性、无热桥处理和良好室内环境效果等诸多技术与指标问题。
装配式窗墙一体化外墙体系统是指在工厂进行整体预制的窗墙一体集成模块。外墙板、门窗等部品全部由车间流水生产线上制作完成，经模块化成品运输，在施工现场进行集成模块一体化装配式建筑施工。
模块主材采用A级防火保温材料，作为墙体的主体部分，实现保温内置，替代建筑外保温。外层采用纤维增强硅酸钙板作为保护和加强材料，内部和周边采用断桥铝合金，提供结构支撑和防冷桥以及收边材料，提高墙体构件的结构强度和精细度，充分利用钢结构的毫米级精密度，使装配更加精细化。墙体和主体连接处采用记忆性弹性密封专利新材，能够解决建筑动位移下的动态密封，达到极佳的保温密封的效果。这一体系不仅大大减轻外墙重量，增强外墙的气密性、保温性，也同时有效提高安装效率，每片墙安装的时间不超过30分钟，且工序更为简单，从而极大地节约人力成本。由于窗墙一体生产，工厂从采购原材料开始，就可以大批量采购，促成工厂生产的集成化、标准化、高效化，从而使成品的品质提高而成本降低。
>铜管焊接
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