第2章 建筑墙体保温与结构一体化
2.1 建筑墙体保温与结构一体化概述
2.1.1 建筑墙体保温与结构一体化的涵义
“十五”和“十一五”以来，在国家节能减排政策的大力推动下，节能建筑得到了快速发展，外墙外保温技术得到了广泛应用，对于改善建筑功能、减少能源消耗发挥了重要作用。但随着时间的推移，也暴露出了明显的弊端：一是外墙外保温围护结构与建筑主体不同寿命，其理论寿命只有25年左右，远低于建筑物主体50年左右的设计寿命；二是传统外墙外保温技术含量相对较低，产品生产和施工工艺相对简单，在给推广应用工作带来了便利的同时，产品质量和施工质量往往难以保证，极易造成各种质量安全隐患，严重的甚至会产生火灾等安全事故，给人民生命财产安全造成重大损失。
相比传统的外墙外保温技术，建筑墙体保温与结构一体化技术不仅能有效解决保温体系与建筑主体同寿命问题，而且在抗震、安全等性能方面也得到了加强，能同时满足建筑、防火等要求，是建筑节能发展的方向，加快建筑墙体保温与结构一体化技术推广、逐步限制及淘汰已经明显落后的传统外墙外保温技术已经势在必行。2008年以来，住房城乡建设部多次通过会议部署、技术研讨交流等形式，鼓励引导发展一体化技术，并要求加大一体化技术研发推广力度，完善建筑节能技术支撑体系。
建筑墙体保温与结构一体化是新型建筑保温结构体系，国内许多专家学者一直在探讨其概念涵义，其目的并不是局限在对概念的准确描述，而是力求一个合理的解释，使得用于建筑节能工程的建筑墙体保温与结构一体化技术产品能够有一个合理的定位，便于人们更好地理解和掌握。
建筑墙体保温与结构一体化的概念是在2009年5月住房和城乡建设部召开的“首届新型建筑结构体系——节能与结构一体化技术研讨会”上提出的，当时只是从建筑墙体保温与结构一体化体系的组成和建造方式上作了阐述，没有真正对概念的定义作出界定。经过近几年建筑墙体保温与结构一体化的发展和应用实践，对其概念有了进一步的认识和理解。建筑墙体保温与结构一体化中的墙体保温通常是指通过热工计算能够达到节能标准要求的保温材料；结构是指建筑物的围护结构墙体；一体化就是将建筑围护结构墙体与保温材料融为一体形成的结构复合保温墙体。
建筑墙体保温与结构一体化，通俗地讲就是不再给建筑“套棉衣”，而是通过采取一定的技术措施，采用相应的墙体材料及配套产品，使墙体本身的热工性能等指标达到节能标准要求，实现集保温隔热功能与围护结构功能于一体的建筑节能技术。
具体地讲，建筑墙体保温与结构一体化技术是指节能措施在满足现行建筑节能要求的前提下，以节能措施与主体结构使用年限、耐火极限相匹配为目标，以结构的传热系数、耐久性、燃烧等级、耐火极限、综合经济评价等指标为依据，符合热工分区特点、原材料及部品供应，并与结构同步设计、同步施工的相关技术。
在相关标准规程中，建筑墙体保温与结构一体化相对规范和较为严谨的术语如下。
建筑墙体保温与结构一体化是集建筑保温功能与墙体围护功能于一体，墙体不需另行采取保温措施即可满足现行建筑节能标准要求，实现保温与墙体同寿命的建筑节能技术。
通过以上论述，对建筑墙体保温与结构一体化的涵义有了相对明确的界定。建筑墙体保温与结构一体化不是特指某一项节能技术或某一种节能体系，而是一个宽泛的概念，其内涵应包括三个方面的内容：一是建筑墙体保温应与结构同时施工，即建筑主体结构将保温材料与结构融为一体，同时保温层外侧应有足够厚度的防护层；二是施工后结构外墙体无需再做保温即能满足现行建筑节能标准要求；三是能够实现建筑保温与墙体同寿命。也即是指结构、围护、保温三个功能于一体，实现墙体保温与结构的同步设计、同步施工和验收，不需另行采取二次保温措施，即可满足节能设计标准要求。
一体化技术有效解决了墙体保温工程开裂、脱落等质量问题，同时避免了消防安全隐患，从而达到了建筑保温与墙体同寿命的目的。与传统的外保温技术相比，一体化技术具有四大突出优势：
一是保温节能措施与墙体同步施工，实现了与建筑物同寿命，保温层不再需要多次维修、更换；
二是保温材料置于墙体之中，采用现场装配或混凝土浇筑等方式施工，有效避免了外保温工程存在的空鼓、开裂、脱落等质量问题，最大限度地消除了工程消防安全隐患；
三是具有良好的保温隔热性能，完全能够满足现行建筑节能设计标准，通过采取进一步的技术措施还可达到更高的节能要求；
四是可以有效缩短施工工期，减少人工和材料消耗，从而降低建筑成本，具有较好的综合效益。
2.1.2 建筑墙体保温与结构一体化的特点
建筑墙体保温与结构一体化将保温材料与结构融为一体，产品构件由工厂预制生产，保温与墙体同步施工，缩短了工期，提高了工效，便于产业化发展，其主要特点如下。
（1）建筑保温与墙体同寿命 建筑墙体与保温同步设计，同步施工，集建筑保温功能与墙体围护功能于一体并采取了可靠的抗裂措施，实现了建筑保温与墙体同寿命，具体表现是各种一体化技术是将保温材料与结构融为一体。IPS现浇混凝土剪力墙自保温体系、FS外（Formwork-System）模板现浇混凝土复合保温体系、CL（Composite-Light）结构保温体系都是将预制保温构件与混凝土浇筑在一起；砌体结构自保温体系和装配式预制混凝土复合保温墙板结构体系都是将保温材料复合于砌体或混凝土空心壳体内部，免受室外环境影响。两种方式都能实现保温与墙体同寿命的目的。
（2）集保温与结构防火于一体 一体化技术采用复合保温结构形式，保温材料被界面砂浆或混凝土包裹，建筑施工和使用过程中有效避免了火灾现象的发生。该形式主要是采用结构防火的理论和技术方法，从根本上解决建筑保温工程的防火问题，一是一体化工程使用的复合保温板、复合保温砌块等全部采用工厂预制化生产，聚苯板、挤塑板等保温材料被界面砂浆或混凝土包裹，在施工过程中消除了火灾安全隐患；二是工程竣工后，保温材料处于墙体内部，保护层厚度为30～50mm，防火性能大大提高。经试验检测和消防安全论证，建筑墙体保温与结构一体化从根本上杜绝消防隐患，防火性能优越，满足国家有关消防安全的要求。
（3）保温工程质量安全可靠 一体化技术产品工厂化生产过程规范，产品质量稳定，施工过程减少了二次保温施工环节，避免了偷工减料现象的发生，保证了保温工程的质量和安全。
我国建筑保温行业在多年的发展中，建筑保温产品存在着生产企业规模小、技术水平低，价格竞争失衡、工程监管不到位等问题，致使外墙外保温工程开裂、脱落、火灾等问题时有发生，严重制约了建筑节能工作的健康持续开展；而各类一体化技术产品保温构件生产全部采用工厂化预制，工艺控制严格，质保体系完善，产品质量稳定可靠，在工程施工过程中减少了现场湿作业工序，建设、施工单位无造假可乘之机，有效避免了偷工减料现象的发生，确保了建筑工程质量。
（4）有利于建筑节能产业化发展 一体化技术建筑保温构件全部采用工厂预制化生产，有利于建筑保温行业向集成化、规模化、产业化发展。
联合国经济委员会对于产业化的定义为：生产的连续性、生产物的标准化、生产过程各阶段的集约化、工程高度组织化、尽可能用机械化作业代替人的手工劳动、生产与组织一体化的研究与开发。具体到建筑行业，产业化应达到设计标准化、生产自动化、施工装配化的规模化发展目标，建筑墙体保温与结构一体化将技术产品实现了从单一功能向多种功能的集成转变，从分散生产向集约化转变，从现场技术产业向着集成化和规模化发展。
2.1.3 推广建筑墙体保温与结构一体化的意义
一体化技术是在借鉴吸收多种先进适用技术的基础上，经过长期研究、创新而形成的，是一项符合国情、科技含量较高的新型实用建筑节能技术体系，是对传统建筑节能设计和施工工艺的一次重大变革。推广一体化技术的意义和必要性体现在以下几点。
（1）全面实施一体化技术，是从根本上解决外墙外保温质量隐患的唯一途径 我国北方采暖地区的节能建筑绝大部分墙体保温采用粘贴聚苯板等外墙外保温技术，开裂、脱落、空鼓、保温性能衰减等质量通病突出。外墙外保温技术理论使用年限仅为25年。由于外墙外保温施工市场竞争激烈，致使外保温工程质量参差不齐，势必造成外保温工程维修、更换时间比理论预期大大提前，大量的新建建筑很快成为“既有建筑节能改造”的对象。更换保温层会产生巨额费用，及大量建筑垃圾等。一体化技术完全可以解决上述问题。
（2）全面实施一体化技术，是解决墙体保温与消防安全问题的一个最佳方式 传统的外墙外保温技术90％采用可燃的有机材料，且保温材料的保护层不能达到耐火要求，因此而引发的火灾一次次向人们敲响警钟。尤其是在建筑物投入使用之后，对人民的生命和财产安全构成巨大威胁，近年来几起较大的火灾事故就是有力的证明。公安消防部门对此高度关注，对防火材料使用等做出了严格的规定。一体化技术设置的混凝土或砂浆等的A级材料保护层，可以使采用B级保温材料的墙体整体达到构件耐火极限的要求。
（3）全面实施一体化技术，是从源头上控制建筑保温质量的一个有效手段 建筑保温工程作为一种隐蔽工程，一旦施工完毕难以再进行全面检查和测试。如果在施工过程中控制得不严，极易出现人为的保温层厚度不够、保温板质量不达标、保温做法不按规定进行等情况。由于一体化技术包括保温层在内的核心构件，目前已经基本实现了工厂化生产，保温层的质量、厚度以及节能指标都相对比较稳定。各个环节都能够很好地把关，可以防止施工过程中人为因素产生的质量问题，这就能够从源头上控制建筑保温的质量。
总之，推广应用建筑墙体保温与结构一体化技术，是推动我国建筑节能深入发展的迫切需要，是确保建筑工程质量安全的重要举措，是提升我国建筑行业发展水平的有效途径。推广应用一体化技术，有利于进一步激发广大建设科技工作者开展科技创新的积极性，促进科技成果转化为现实生产力；有利于提升建筑行业的科技含量、推动建筑业转型升级；有利于带动钢筋、混凝土、保温材料等相关产业的发展壮大，是一件“一举三得”的大好事。