轻钢(木)住宅墙体系统介绍

1轻钢（木）住宅墙体系统介绍任丙辉一、墙体系统的基本功能设计合理的围护系统不但能够提高建筑的整体性能，还可以提高建筑的观赏性，围护系统包括：墙体、屋顶、楼地板和门窗。墙体作为分割建筑内外部环境的工具还可以填充不同的填充物。墙体系统除了具有保温、防潮、防风等功能，还必须要承受动态、静态、长期或短期荷载，此外还担负控制和分配建筑内部功能的作用。建筑墙体的主要功能包括以下四个方面：z承重z控制z外观效果z分布服务图1墙体系统功能承重墙体包括内墙和外墙都必须能够承受加载其上的内外部荷载，包括静态荷载和动态荷载，及风荷载、地震荷载和冲击波荷载，这些荷载均由墙体承担、转移。控制建筑的墙体系统，还能够为室内空间提供微循环。除此之外还具有保温、隔音、防潮、防火、防爆、防止异味和昆虫进入建筑内的功能。外观效果设计师在设计维护系统时无论是内墙还是外墙，都要从视觉、构造和其他表面展现出建筑美感。墙体系统在建筑外观效果的体现上处于非常重要的地位。分布服务在建筑物内不管是简单的单一元素还是复杂的多个元素，都能够通过墙体实现这些服务和功能的分隔。二、墙体性能（一）保温性能热传递有四种方式：传导、对流、辐射和物理状态变化。设计师必须了解热量传递的导向，做到对热传递的量化（包括收缩和扩张）分析，方能做好设计。1、传导：通过热分子的直接接触，使热量穿透单一材料或复合材料的过程。通常通过固体材料（建筑材料）将大量的热量进行传递。例如：外墙没有采取有效地保温措施或者单独隔离开时，将会造成大量的热损失。2、对流：热分子流（液体或气体）通过其热含量的变化传递热量的过程。这种方法可2以在液体和固体之间或者在流动性受到限制的液体间进行热传递。3、辐射：通过电磁波穿过气体或者真空进行热量传递，前提是热源与热接触面在一条直线上。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，在计算热辐射量时要考虑这个因素。4、物理状态改变：一个物理状态变化或外形变化，从液态到气态，或者从液态到固态，都会导致热量的增加或丢失。在恒温状态下改变状态的热量运动称为潜伏热。（二）防潮性能引起墙体受潮的因素有湿空气流动和水分传输。1、空气流动空气可以穿过墙体系统转移热量和水汽。中空的气密层在墙体系统的接口处可以让大量的经过调节的湿空气进入建筑内部，要想通过建筑物的墙体系统管理好湿空气，必须了解空气流动的方式。空气流动有下面三种方式：渗透：外部的空气通过空气调节系统引入到建筑物或墙体系统的空间内。潜回：室内损失的经过调节的湿空气也会进入到外墙系统无限制的空间中。混合：室内空气与室外空气在外墙集结处混合。由于空气的温度和相对湿度在此处混合，冷空气水蒸气会凝结（例如，金属螺栓头在夏季遇到冷气）。2、水分传输水分传输可能在建筑物的任何部位通过多种方式发生，防潮问题可能是建筑物面临的最大问题，需要充分的理解并采用更好的设计方法来解决水分传输带来的问题。在建筑内设计的排水区域的防潮问题，以及干燥区域受潮的问题都需要认真研究。根据实际的降水量和具体的气候数据来分析建筑墙体系统的受潮、水分存储和干燥问题。设计师必须确保对这三个过程的理解，墙体结构要取得适度平衡、要有一定的存储能力并保证一定的干燥。图2水分转移图受潮：引起受潮的直接或间接因素是大量的雨水渗透，以及水蒸气在外墙系统内的流动、扩散。一旦发生受潮问题，水汽将在墙体的毛细空隙中或者墙体内各层之间流动，并与该处的材料共同作用进一步加强受潮的情况。干燥：干燥可能发生在两个过程：蒸发和吸附过程。通常影响墙体系统干燥速度、收缩率、膨胀率有下面几方面的因素：‹内外墙系统的组装及所用材料含水量的定位。‹材料含水量的饱和程度。‹室内和室外空气温度和相对湿度‹材料本身的物理特性‹每一个外墙系统或每一层外墙的水汽渗透率‹一个装配式外墙系统的整体蒸汽渗透率3‹流动空气穿过系统的速度和比率。这些特征都必须结合项目所在地的地理区域、气候、方位、光照条件等因素认真考虑。3、存储容量：存储容量是任何物质或元素在墙体系统能够安全地吸收和“持有”的水分。各种材料广泛应用于外墙的设计和建造，这些材料对水分的吸收和存储水分的安全水平有着重要的意义。有些材料长期暴露在潮湿的环境中会引起材料的变质失效，若在潮湿环境中长期使用将影响到建筑物或构筑物的寿命。扩散蒸气流量：水分通过外墙系统或组装的各层转移。水汽扩散的速度和比率受周围内外部环境的温湿度、内外部的压力差和装配式墙体每层材料透气性的影响。受潮问题的产生，是由于外墙系统或装配时在不当的位置安放的蒸汽缓凝剂，这样的结果抑制或限制以其他方式扩散蒸汽流。4、水汽流动的其他形式重力流：水汽穿过墙体系统后由于重力的作用凝结，使墙体系统湿润。毛细管作用：材料中的小空洞吸收潮气湿气直到吸满为止。建材的毛细孔就像木材纤维一样吸收湿气，在使用过程中由于吸收水分使外墙及相关系统受到破坏。潮气平流：空气和潮气一起水平穿过外墙系统和装配结构的机制。例如：在空气潮湿的气候条件下，潮湿空气进入墙体系统内与螺栓的接触点接触后（由于接触点的温度较低）容易产生水气凝结，长此以往容易导致防潮问题。与此相关的一个例子是，在夏季气温较高的时候室外的湿空气可以通过接口缝隙进入钢结构墙体内部，由于钢螺栓的温度较低，当时空气与其接触后将在螺栓表面凝结。潮湿问题也可以归结为湿空气的流动和蒸汽缓凝剂的使用不当。湿气对流：湿空气对流包括水分子的扩散和空气的水平对流。风吹雨打：这个过程是雨水对外墙的冲刷，由于外墙本身存在的缝隙，这个缝隙或许是在允许值之内，但在风力的作用下雨水会对墙体造成一定的影响。通过门、窗户、幕墙、天窗和外墙面板系统的设计可以有效控制和管理风雨的渗透。这个系统，需要使用具备相应功能的产品，这些产品是必须通过实验室模拟风雨环境的检测。三、设计工作建筑墙体系统的主要功能是保证室内的相对干燥，在设计和选材上要考虑到通风和防潮功能。一般而言，湿空气从高温向低温运动，从高压区向低压区移动，从高含水区域向低含水区域移动。然而，这个驱动力并不总是同一个方向，它会受到内外部空气压差、温度差异和含水量差异的影响。水汽的转移可以通过毛细孔隙、重力、扩散或板材的预留孔洞实现。在温暖的季节，建筑墙体系统内部能够储存一定的水分，当含水量饱和时能够允许室外的冷空气和湿空气混合，从而调节室内温度。一个有效的墙体系统应该包括一个连续而严密的气密层，确切的说应该有足够的强度承受风荷载和空气压力，能够在基础和建筑之间起到连接作用，并且其寿命不低于建筑的整体寿命。需要注意的是在冷天或湿热天气，不要在墙体温度较低的那一面填充空气凝结剂，那样会给建筑物带来受潮问题。如果必须使用空气缓凝剂，需要把它安放在墙体温度较高的那一面。可是墙体和建筑的其他部位不好确定那一侧的温度较高或者较低。根据业内专家的建议，处于潮湿环境的基础部分不能使用蒸汽缓凝剂，在使用蒸汽缓凝剂时要保证在夏季内部的干燥和冬季外部的干燥。受潮问题一般发生在建筑受损（如腐烂、腐蚀或滋生微生物）后长期暴露在空气中的情况。一般，在设计时允许墙体系统在潮湿环境下保证一段时间的安全强度。受潮问题可能发生在建筑某些部位直接暴露在雨水的冲刷下或者因为设计或施工不当导致不能有效防潮的环境中。当外墙建筑材料是由有机物和纤维材料组成时，这些材料的吸水能力很强，如果这4些材料暴露在潮湿环境中不能及时处理，非常有利于霉菌的生长，将会对建筑物造成伤害。四、墙体系统的基本要素1、材料耐久性必须保证建筑物在其寿命周期中完好的使用，其保证的条件就是所有选择使用的材料要保证在建筑物寿命周期中完好，材料的耐久性要达到上述要求是墙体系统的最基本要素。2、可维护性建筑物均是使用时效较长的产品，在使用中可能会受到损坏，所以必须保证该产品具有良好的可维护性。3、外墙的一个共同要素墙体系统一般由下列各部分或各层组成：图3外墙的基本要素A外墙覆盖（天然或合成）B防水层C空气阻隔系统D蒸气缓凝剂E保温材料F结构部分这些层的组合由专业的设计处理后能够达到一举多得的效果。例如，在外墙的设计和建造时，外墙的覆盖层的主要功能是排水作用，其次是保持建筑物气密性和提供结构受力的功能。通常在对一个项目做设计方案时，设计团队要从了解基本情况入手，如：建筑物用途、朝向、环境采光、气候条件等因素。在项目的设计阶段再逐步完善上述决定，一个详细而精确的设计方案能够很好的解决墙体系统的防潮问题、材料的选择、排水的设计、耐久性以及外墙和连接结构的性能。这个过程可以被定义为建筑墙体评估过程。在整个过程中，从专业的设计角度进行仔细的思考墙体系统面临的一系列的问题，把建筑材料的选择、有效的调节排水面的接缝的问题解决好，就能从整体上提升墙体系统的热效率和防风防潮性能。五、墙体种类轻型住宅的墙体一般包括以下几类：空心墙、隔断墙、集成墙。以下是每个墙面的特点介绍：1、排水空心墙许多人认为，排水空心墙（也称为屏蔽墙或排水墙系统）是在大部分的地区的气候条件和降雨环境下的首选方案。排水空心墙可以实现室内外压力平衡，具有很好的防潮性能。这种墙体现在被广泛的应用，主要是因为空心墙体和防止雨水渗透的排水墙，可改善建筑墙体系统的保温性能。排水空心墙一般包括以下一般特征：5z外墙覆盖材料的一个重要作用是使雨水防止进入墙体内部的隐蔽空间（虽然最初这不是主要功能，但是对雨水的防渗是现在装配式外墙的主要功能）z排水孔或通气孔的作用是为了收集和控制雨水穿过外墙面板和引导，使水能流到建筑外面。空心部分可起到通风作用，使得室内外的压差均衡。z内部排水槽的主要目的是抵御不受控制的雨水的渗透到外墙的内部，这一层的功能是区分干燥区域和潮湿区域的分界线。建造这个层要采用多种优质的材料，使建筑具有良好的透气性，防止板材的一面结露或者长霉。z保温绝缘层可以根据需要设计在排水层的内侧或外侧。在具有压力均衡和雨水屏蔽功能的空心墙，其首要功能是排水功能，气密层在装配时装在防水层内侧。在寒冷的气候，保温绝缘层放置在防水层的最内侧。然而这个工艺的施工相对比较复杂，外墙的排水层和气密层的设计需要详细说明，以及需要高层次的施工工艺才能保证气密层的有效性，从而能够防止外部的气体向墙体内部流动。图4空心墙图2、隔离墙隔离墙用于外墙的最外侧与外墙表面接触的部分，主要功能是抵御雨水的渗透和水分的渗入。这种墙系统采用复合材料和固体金属板固定外墙覆盖系统，这是早期的外墙系统和保温系统（EIFS）。这个系统被称之为“零容忍”墙系统，在设计、安装或生产工艺中存在的缺陷可导致雨水直接渗透到外墙系统内或装配式墙系统内，在使用时需要在一定条件下用于建筑或结构中。图5修建隔离墙图63、砌块墙体与空心墙体不通过，这种墙体的构造是在墙体上开孔穿过墙体向建筑外引流雨水，砌块墙体主要靠墙体厚度提供强度，砌块之间靠砌筑砂浆连接，同时还能有效抵御大量雨水的渗透，砌块墙体在设计和建造中很少大规模使用。这种墙体容易导致雨水的渗透，无论是在墙体的内部还是外部的表层，都容易发生风化或滋生微生物。砌块墙体在防潮时可以吸收一部分水汽，他的水分存储能力和干燥速度在设计时成为重要的考虑因素，因为长时间处于潮湿的环境中可能会对周围的基础造成影响，可能还会带来各种防潮问题。图6地下墙图六、外墙接口问题自由雨水的渗透和潮气的进入，是最常见的对结构的完整性和墙体系统性能的两大威胁。据资料显示，在美国有80%的建筑索赔案都与此有关。这些失败的案例有越来越多的证据表明，在外墙面板接口的设计和安装存在缺陷。有越来越多的案例表明，墙面材料、墙体系统零部件和系统本身都没有问题，问题出在外墙面板的错误设计和安装。为了更好地了解这些问题，需要在设计阶段完成相关内容的测试。七、发展方向近年来，随着科技不断进步，设计和建设一个日益完善的通风系统和水分转移系统的外墙材料、部件和系统，可以实现零排放和可持续外墙系统成为墙体系统的发展方向和关注热点，主要包括以下内容•动态缓冲区，机械通气墙•双层皮外墙•集成光伏发电•被动通风墙系统•辐射采暖和制冷用热质量•被动加热和冷却•绿色建筑和绿色设备它们通常包括设计特点和个别建筑物的元素，旨在改善或提高的墙体系统的耐用性和整体性能，