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【摘 要】粘贴面砖饰面由于自重较大会对外保温系统的保温板产生较大剪切应力。在考虑锚栓锚固作用以及水平地震力和风荷载作用的基础上，通过对FS外保温体系粘贴面砖情况进行受力分析，评估FS外保温体系粘贴面砖的安全性。结果显示，建筑物100m高度的墙角处，在基本加速度为0.3g的8度地震及较高风荷载综合影响下，FS体系粘贴面砖的安全系数也可达到27.01。
【关键词】FS；外墙保温；节能结构一体化；粘贴面砖；安全系数
【中图分类号】TU745
【文献标识码】A
Safety analysis of FS thermal insulation system with pasted face brick
Xiao Qing-hao，Wang Kun，Song Shi-lei
（Shandong Construction Science and Technology Centre Shandong Jinan 250001）
【Abstract】Pasted face brick with greater weight will give a larger shear stress to the insulation board of external thermal insulation system. In this paper， the safety of FS external insulation system with pasted face brick are analyzed by means of stress analysis with considering the anchor role and impact of the horizontal seismic force and wind load. The results showed that the safety factor of the building corner with 100 meters also can achieve 27.01 when earthquake intensity is 8 and the acceleration is 0.3 under a strong wind load.
【Key words】FS；External wall insulation；Integration technology of energy conservation and structure；Pasted face brick；Safety factor
1. 前言
（1）FS外模板现浇混凝土复合保温体系（简称FS外保温体系）是以工厂预制的双面复合水泥砂浆层的保温板为永久性外模板，内侧浇筑混凝土，外侧进行抹面层及饰面层处理，并通过连接件将FS复合保温外模板与混凝土牢固浇筑在一起形成的保温结构体系（如图1所示）。FS外保温体系因具有优良的耐久性、耐候性、耐火性等特点，有效避免了外墙出现的空鼓、开裂、渗水、脱落等质量通病，达到了建筑节能与结构一体化的技术要求，成为全国外墙保温技术推广应用的重点产品，具有广阔的应用前景。
（2）粘贴面砖外墙饰面有抗撞击强度高、耐沾污能力强、色泽鲜艳耐久等优点而受到住户的较多青睐，其用于外墙饰面的比例也越来越高。但饰面砖由于自重较大，使用过程中因风荷载和地震力的影响，存在面砖脱落的安全隐患。同时由于内侧保温板刚度要远小于结构墙体，面砖的使用对保温板竖向剪力作用要比涂料饰面大得多。在现行外保温系统的国家行业标准中，对面砖饰面与涂料饰面系统构造要求有明显的区别，一般要求通过设置锚栓和增强网对系统进行增强后才可使用面砖饰面。
（3）《FS外模板复合保温体系应用技术规程》[1]（DBJ/T 14-075-2011）中明确指出FS复合保温体系的外侧饰面层可喷涂涂料，也可粘贴面砖。本文在考虑锚栓锚固作用以及风荷载和地震力影响下，通过分析FS保温体系各面层的受力情况，对FS保温板粘贴面砖后保温板层受力情况进行安全性分析。
2. 模型选取
以尺寸为1m×1m外墙面上的FS外保温系统作为研究对象，在建立模型前作以下假设：FS复合保温板与基层墙体100%粘结；每平方米范围内有5个程梅花状结构均匀分布的锚栓，且每个锚栓抗拉承载力为0.5KN；不考虑除各层自重、锚栓锚固、风荷载、地震力影响因素以外的其他因素；认为个整材料平整度较好且墙体竖直。
2.1 墙面剪力计算模型。
2.2 风荷载模型与取值。
2.2.1 根据《建筑结构荷载规范》[2]（GB50009-2001）的规定，围护结构的负风压为：
Wk=1.5βgzμs μzW0 （4）
式中：Wk 为负风压；1.5为穿堂风导致风压增大系数；βgz 为高度Z处阵风系数；μs 为风荷载体形系数； μz为风压高度系数变化；W0 为基本风压。表2给出了国内较典型的几个城市（北京、上海、深圳）100m建筑物高度的50年基本风压值以及墙面和墙角处的风荷载标准值[3]。
2.2.2 本文，我们选取风荷载值较大的深圳市作为依据，以最易受破坏的墙角处作为研究对象进行分析。即当FS保温体系用于深圳市时，墙角处50年荷载值为：
6610N。
F1=6610N
2.3 地震作用模型与取值。
按照《建筑抗震设计规范》[4]（GB50011-2001）的规定，外墙外保温系统水平地震作用可采用等效侧力法计算：
F2=γηζ1ζ2αmaxG （5）
式中：F2 为沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；γ 为非结构构件功能系数，取1.4； η为非结构构件类别系数，取0.9；ζ1 为连接状态系数，取2.0； ζ2为位置系数，建筑100m处取2.0；αmax 为地震影响系数最大值，按照多遇地震情况下基本加速度为0.3g的8度地震等级，取值0.24。 为非结构构件的重力，由各层材料重力计算得出，为664.538N。 将以上参数带入模型，得水平方向地震力为：
F2=803.825N
2.4 综合分析。
由以上模型选取与取值可知，在同时考虑锚栓锚固作用以及风荷载与地震力作用时，FS外保温体系中保温板墙角处所受合力值为：
F=F粘+F锚=2500N+200000N=202500N
F总= +F1+F2=68.115N+6610N+803.825N=7481.94N
故在考虑锚栓作用、风荷载与地震力的作用下，挤塑板的抗拉安全系数为：
F/F总=27.01
由此可以看出，在正常施工条件下，即使在8度地震力与较大风荷载同时作用时，FS外保温体系粘贴面砖在100m高层的最易受破坏的墙角处也具有足够的安全性。
3. 结论
（1）在不考虑地震力、风荷载与锚栓作用时，挤塑板的剪切强度与拉伸强度分别为0.665KPa和0.136KPa；抗拉安全系数为2937，抗剪安全系数为150。可见挤塑板的拉伸粘结强度与压剪粘结强度要远大于由于体系自重产生的拉力与剪切力，具有绝对的安全性。
（2）在地震力（100m处沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值）、风荷载（以深圳市100m高度墙角处50年荷载值为标准）与锚栓连接（每平方米范围内有5个程梅花状结构均匀分布的锚栓且每个锚栓抗拉承载力为0.5KN）同时作用时，挤塑板最易受破坏的墙角处的抗拉安全系数也可达到27.01，具有足够安全性。
参考文献
[1] 山东省建设发展研究院， 中建八局第一建设有限公司. FS外模板现浇混凝土复合保温系统应用技术规程[S]. 山东省工程建设标准， DBJ/T 14-075-2011.
[2] 住房和城乡建设部， 国家质量监督检验检疫总局. 建筑结构荷载规范[S]， 中华人民共和国国家标准，GB 50009-2001.
[3] 北京振利节能环保科技股份有限公司，住房和城乡建设部科技发展促进中心. 墙体保温技术探索[M]， 2009.
[4] 住房和城乡建设部， 国家质量监督检验检疫总局. 建筑抗震设计规范[S]， 中华人民共和国国家标准， GB 50011-2001.
【关键词】FS；外墙保温；节能结构一体化；粘贴面砖；安全系数
【中图分类号】TU745
【文献标识码】A
Safety analysis of FS thermal insulation system with pasted face brick
Xiao Qing-hao，Wang Kun，Song Shi-lei
（Shandong Construction Science and Technology Centre Shandong Jinan 250001）
【Abstract】Pasted face brick with greater weight will give a larger shear stress to the insulation board of external thermal insulation system. In this paper， the safety of FS external insulation system with pasted face brick are analyzed by means of stress analysis with considering the anchor role and impact of the horizontal seismic force and wind load. The results showed that the safety factor of the building corner with 100 meters also can achieve 27.01 when earthquake intensity is 8 and the acceleration is 0.3 under a strong wind load.
【Key words】FS；External wall insulation；Integration technology of energy conservation and structure；Pasted face brick；Safety factor
1. 前言
（1）FS外模板现浇混凝土复合保温体系（简称FS外保温体系）是以工厂预制的双面复合水泥砂浆层的保温板为永久性外模板，内侧浇筑混凝土，外侧进行抹面层及饰面层处理，并通过连接件将FS复合保温外模板与混凝土牢固浇筑在一起形成的保温结构体系（如图1所示）。FS外保温体系因具有优良的耐久性、耐候性、耐火性等特点，有效避免了外墙出现的空鼓、开裂、渗水、脱落等质量通病，达到了建筑节能与结构一体化的技术要求，成为全国外墙保温技术推广应用的重点产品，具有广阔的应用前景。
（2）粘贴面砖外墙饰面有抗撞击强度高、耐沾污能力强、色泽鲜艳耐久等优点而受到住户的较多青睐，其用于外墙饰面的比例也越来越高。但饰面砖由于自重较大，使用过程中因风荷载和地震力的影响，存在面砖脱落的安全隐患。同时由于内侧保温板刚度要远小于结构墙体，面砖的使用对保温板竖向剪力作用要比涂料饰面大得多。在现行外保温系统的国家行业标准中，对面砖饰面与涂料饰面系统构造要求有明显的区别，一般要求通过设置锚栓和增强网对系统进行增强后才可使用面砖饰面。
（3）《FS外模板复合保温体系应用技术规程》[1]（DBJ/T 14-075-2011）中明确指出FS复合保温体系的外侧饰面层可喷涂涂料，也可粘贴面砖。本文在考虑锚栓锚固作用以及风荷载和地震力影响下，通过分析FS保温体系各面层的受力情况，对FS保温板粘贴面砖后保温板层受力情况进行安全性分析。
2. 模型选取
以尺寸为1m×1m外墙面上的FS外保温系统作为研究对象，在建立模型前作以下假设：FS复合保温板与基层墙体100%粘结；每平方米范围内有5个程梅花状结构均匀分布的锚栓，且每个锚栓抗拉承载力为0.5KN；不考虑除各层自重、锚栓锚固、风荷载、地震力影响因素以外的其他因素；认为个整材料平整度较好且墙体竖直。
2.1 墙面剪力计算模型。
2.2 风荷载模型与取值。
2.2.1 根据《建筑结构荷载规范》[2]（GB50009-2001）的规定，围护结构的负风压为：
Wk=1.5βgzμs μzW0 （4）
式中：Wk 为负风压；1.5为穿堂风导致风压增大系数；βgz 为高度Z处阵风系数；μs 为风荷载体形系数； μz为风压高度系数变化；W0 为基本风压。表2给出了国内较典型的几个城市（北京、上海、深圳）100m建筑物高度的50年基本风压值以及墙面和墙角处的风荷载标准值[3]。
2.2.2 本文，我们选取风荷载值较大的深圳市作为依据，以最易受破坏的墙角处作为研究对象进行分析。即当FS保温体系用于深圳市时，墙角处50年荷载值为：
6610N。
F1=6610N
2.3 地震作用模型与取值。
按照《建筑抗震设计规范》[4]（GB50011-2001）的规定，外墙外保温系统水平地震作用可采用等效侧力法计算：
F2=γηζ1ζ2αmaxG （5）
式中：F2 为沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；γ 为非结构构件功能系数，取1.4； η为非结构构件类别系数，取0.9；ζ1 为连接状态系数，取2.0； ζ2为位置系数，建筑100m处取2.0；αmax 为地震影响系数最大值，按照多遇地震情况下基本加速度为0.3g的8度地震等级，取值0.24。 为非结构构件的重力，由各层材料重力计算得出，为664.538N。 将以上参数带入模型，得水平方向地震力为：
F2=803.825N
2.4 综合分析。
由以上模型选取与取值可知，在同时考虑锚栓锚固作用以及风荷载与地震力作用时，FS外保温体系中保温板墙角处所受合力值为：
F=F粘+F锚=2500N+200000N=202500N
F总= +F1+F2=68.115N+6610N+803.825N=7481.94N
故在考虑锚栓作用、风荷载与地震力的作用下，挤塑板的抗拉安全系数为：
F/F总=27.01
由此可以看出，在正常施工条件下，即使在8度地震力与较大风荷载同时作用时，FS外保温体系粘贴面砖在100m高层的最易受破坏的墙角处也具有足够的安全性。
3. 结论
（1）在不考虑地震力、风荷载与锚栓作用时，挤塑板的剪切强度与拉伸强度分别为0.665KPa和0.136KPa；抗拉安全系数为2937，抗剪安全系数为150。可见挤塑板的拉伸粘结强度与压剪粘结强度要远大于由于体系自重产生的拉力与剪切力，具有绝对的安全性。
（2）在地震力（100m处沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值）、风荷载（以深圳市100m高度墙角处50年荷载值为标准）与锚栓连接（每平方米范围内有5个程梅花状结构均匀分布的锚栓且每个锚栓抗拉承载力为0.5KN）同时作用时，挤塑板最易受破坏的墙角处的抗拉安全系数也可达到27.01，具有足够安全性。
参考文献
[1] 山东省建设发展研究院， 中建八局第一建设有限公司. FS外模板现浇混凝土复合保温系统应用技术规程[S]. 山东省工程建设标准， DBJ/T 14-075-2011.
[2] 住房和城乡建设部， 国家质量监督检验检疫总局. 建筑结构荷载规范[S]， 中华人民共和国国家标准，GB 50009-2001.
[3] 北京振利节能环保科技股份有限公司，住房和城乡建设部科技发展促进中心. 墙体保温技术探索[M]， 2009.
[4] 住房和城乡建设部， 国家质量监督检验检疫总局. 建筑抗震设计规范[S]， 中华人民共和国国家标准， GB 50011-2001.