LSP板内嵌轻钢龙骨墙体系统在钢结构装配式建筑中的应用研究

装

配

式

建

筑

PREFABRICATED

BUILDING

LSP板内嵌轻钢龙骨墙体系统

在钢结构装配式建筑中的应用研究*

王洪镇

1

　马亮亮

2

　田彦智

3

（1.西北民族大学土木工程学院，甘肃 兰州 730030；2.兰州海锋建材科技有限公司，甘肃 兰州

730030；3.甘肃海能新材料科技有限公司，甘肃 兰州 730030）

摘 要：

本文介绍了LSP板内嵌轻钢龙骨墙体系统构造、主要性能、安装施工方法，阐述了其在钢结

构装配式建筑外墙和内墙系统中的应用构造做法。

关键词：

玻纤增强微孔混凝土；LSP水平拼装板；装配式钢结构建筑；保温与结构一体化墙体

0 前言

装配式建筑近年来迅速发展，作为最具优势

的装配式建筑形式，钢结构装配式建筑却因配套

应用的内外墙板、楼板、屋面板即“三板”问题，

阻碍其应用推广，同时钢结构主体的防火及舒适

性问题也难以解决

[1-3]

。目前钢结构装配式建筑

对墙体的高效保温性、防火性、抗震性、装饰性、

施工便捷性要求提高，亟需研发具有可靠连接性、

抗变形开裂、高效保温、防火、耐久性好、装饰

性强、施工便捷、可实现装配化的新型墙体材料

制品

[4]

。

针对这一要求，依据“以标准墙体部件拼装

个性化建筑，实现工厂化生产，装配化施工”的

研发思路，项目组研制开发了各项性能优良的纤

维增强轻集料微孔混凝土水平自锁拼装板（Level

Self-locking Panel，以下简称LSP板）内嵌轻钢

龙骨墙体系统。

整体无间隙复合制成的轻质墙体材料制品，采用

耐碱玻璃纤维网格布增强，四边均设有拼装连接

榫头或榫槽（图1）。其基材是以低收缩性的复

合快硬硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料，以陶粒、

膨胀珍珠岩等轻集料为集料，以短切纤维为增强

材料，以多种外加剂为功能调节材料，在水泥浆

中引入微小泡沫而制成的轻集料微孔轻质混凝

土，是制造新型墙材制品的理想材料

[5]

。产品各

项物理力学性能优良，具有质量轻、保温隔声、

四边榫接少粘结剂、干拼施工、防火性能好、无

安全隐患、与建筑物同寿命等优良特性。

图1 LSP板结构构造示意图

1-保温芯材；2-轻质微孔混凝土层；3-玻璃纤维增强网格布；

4-凹榫槽；5-凸榫槽

1 LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统构

造

墙

材

革

新

与

建

筑

节

能

LSP板是以轻集料微孔混凝土无机保温材料

为基材，直接实体浇注成型或以岩棉保温板、阻

燃型聚苯板等作为高效保温填充芯材，保温芯材

被基材四面包裹，阻断芯材与空气的接触，通过

LSP板内嵌轻钢龙骨墙体系统是以LSP板

为墙体材料，通过与其配套的专用轻钢龙骨及连

接钢件，在成墙时形成刚柔相济的组合结构墙体

系统，将LSP板墙体与建筑主体牢固地连接在

一起而形成的保温与结构一体化新型墙体结构体

58

2019.05

*基金项目：2017年兰州市科技计划项目资助（项

目编号：2017-1-44）。

系（图2）。该体系适用于8度及以上抗震设防

区的钢结构、钢混框架结构的工业与民用建筑装

图2 LSP板内嵌轻钢龙骨墙体基本构造

1-钢结构或钢筋混凝土柱；2-龙骨连接钢件；

3-轻钢龙骨；4-LSP板

配式外墙、内墙工程。

LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统通过微

孔混凝土材料的制备、产品复合结构、复合芯料

选用、生产工艺技术、建筑节能保温构造体系及

施工工法等多方面的创新，通过在钢结构框架上

以墙内嵌轻钢龙骨与主体结构柔性连接、墙板榫

槽方式拼接，形成能适应钢结构主体结构变形，

集装饰、保温、围护功能于一体的高性能复合墙

体结构，能以标准墙板拼装个性化建筑外墙墙体，

具有工厂规模化生产、现场按设计拼装施工速度

快的特点，最重要的是解决了钢结构装配式建筑

“三板”产品中内、外墙板的应用技术难题。

2 LSP板及其内嵌轻钢龙骨墙体主要性能

测试

2.1 主要性能指标测试

项目组依据《严寒和寒冷地区居住建筑节

能设计标准》（JGJ 26—2018）、《建筑用轻质

隔墙条板》（GB/T 23541—2009）和建筑节能

与结构一体化技术要求，以及兰州海锋建材科

技有限公司企业标准《LSP水平自锁拼装板》

（Q/LZHF 00—2018），对甘肃海能新材料科技

有限公司生产的LSP水平拼装板的主要性能指

标进行了测试。其微孔混凝土基材抗压强度超

过3.5MPa，快速法测定干缩值小于0.5mm/m，

干燥状态导热系数小于0.14W/（m·K）；燃烧

性能测定：微孔水泥保温板属非燃烧体，依据

《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB 8624—

2012），测试评定为A

1

级。LSP板主要的物理

力学性能指标见表1。

表1 LSP板物理力学性能指标

测试项目要求

面密度

实心LSP水平自锁拼装板（S）

≤100

（

kg/m

2

）

夹芯复合LSP水平自锁拼装板（F）

≤60

抗弯荷载（N） ≥2000

干燥收缩值

标准法≤0.5

（

mm/m

）

快速法≤0.8

质量损失率（%）≤5.0

抗冻性

冻后强度损失率（%）≤25

LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体单点吊挂力

荷载为1000N，静置24h板面无宽度超过0.5mm

的裂缝。LSP内嵌轻钢龙骨装配式墙体抗冲击性

经30kg沙袋落差0.5m，5次抗冲击试验后板面

无裂纹（表2）。

表2 LSP板墙体使用性能指标

测试项目要求

LSP板墙体单点吊挂力　荷载1000N静置24h板面无宽

（N） 度超过0.5mm的裂缝

LSP板墙体抗冲击性　5次冲击（30kg，落差0.5m）

（次） 后板面无裂缝

2.2 LSP板墙体防火性能测试

（1）对复合岩棉芯材LSP板的检测：燃烧

性能为A

1

级，LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体

耐火极限为

≥

3h。

（2）对复合聚苯乙烯泡沫板芯材的LSP板，

经四川都江堰国家防火建筑材料质量监督检测中

心和国家建筑工程质量监督检验中心检测：耐火

3h27min时，炉内平均温度为1149.46

℃

，试件

表面平均温度为16.26

℃

，表明由于微孔混凝土

具有卓越的隔热性能和防火性能，不但能隔绝明

火，而且有效延滞热传导，使有机芯材不燃不融，

有效提高了材料整体的耐火性。

值得提及的是，在上述试验结束后，将耐

火构件吊出，可以看到受火面轻集料微孔混凝土

上部分水泥抹灰砂浆脱落，但LSP板复合块体

DESIGN

装

AND

配

CONSTR

式

UCTION

建

筑

墙

材

革

新

与

建

筑

节

2019.05

能

59

装

配

式

建

筑

PREFABRICATED

BUILDING

整体完好。用钢钎将其沿边开缝后才能被破坏震

出。从砸破的复合块结构看，靠受火面一侧的

EPS泡沫板部分融化挥发，靠背火面一侧的EPS

泡沫板均尚未融化。受火面微孔混凝土基体仍具

有较高的强度，无粉化破裂现象。试验结果充分

说明微孔混凝土基体材料具有极好的保温隔热和

抗裂、耐火性能。复合B

1

级聚苯乙烯保温板的

LSP板，防火性仍能满足《建筑设计防火规范》

（GB 50016—2014）标准对防火墙的要求。

（3）试验结论：LSP板墙体属无空腔的建

筑节能与结构一体化墙体系统，其保温芯材完全

被无机材料包覆，隔绝了空气与明火，防火性不

受芯材燃烧性能的影响，用耐火极限评价其防火

性能更符合工程实际。当材料耐火极限值符合《建

筑设计防火规范》（GB 50016—2014）的规定时，

可不再限定保温芯材的燃烧性能等级。

0.3的前提下，计算外墙传热系数是否符合建筑

节能要求。

依据上述标准，计算LSP板内嵌轻钢龙骨

装配式墙体热工性能。微孔混凝土导热系数为

0.11W/（m·K），厚度为0.06m，热阻

R

1

为

0.545m

2

·K/W；岩棉板和聚苯乙烯保温板的导

热系数为0.033W/（m·K），厚度为0.14m，热

阻

R

2

为4.242m

2

·K/W；内外表面换热阻

R

3

为

0.15m

2

·K/W；水泥砂浆的导热系数为0.93 W/

（m·K），厚度为0.01m，热阻

R

4

为0.011m

2

·K/W。

则200mm厚LSP板与0.01m后砂浆总热阻

R

0

计算如下式：

R

0

=

R

1

+

R

2

+

R

3

+

R

4

=0.545+4.242+0.15+0.011

=4.948m

2

·K/W。

墙体传热系数计算如下式：

K

0

=1/

R

0

=1/4.948≈0.20W/（m

2

·K）。

该墙体热工性能符合我国75%节能标准《严

寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ

26—2018）规定的严寒A区居住建筑限值0.25W/

（m

2

·K）（

≤

3层建筑）的要求（表3）。

2.3 LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体热工性能

计算分析

（1）设计计算及取值依据：《严寒和寒

冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 26—

2018）、《公共建筑节能设计标准》（GB

50189—2015）、《民用建筑热工设计规范》

（GB 50176—2016）、甘肃省工程建设标准图

集《LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体建筑构造》

（DBJT25-148—2016）、《LSP板内嵌轻钢龙骨

装配式墙体系统技术规程》（DB62/T25-3120—

2016）。

（2）外墙平均传热系数计算：在寒冷地区

建筑体形系数不大于0.26、北向窗墙比不大于

3 LSP板内嵌轻钢龙骨组合结构墙体建筑

构造及施工要点

3.1 LSP板内嵌轻钢龙骨墙体系统构造

LSP板内嵌轻钢龙骨墙体系统的基本构造和

做法如图3所示。

3.2 LSP板内嵌轻钢龙骨墙体安装施工工艺

LSP板内嵌轻钢龙骨组合结构墙体施工时，

LSP板块采用专用胶黏剂水平自锁拼装，凹凸榫

表3 200mm厚LSP板墙体热工性能

墙

材

革

新

与

建

筑

节

能

构造做法

抹面砂浆

微孔

混凝土层

保温芯材

围护结构

内外表面

换热阻

热阻

R

厚度导热系数

λ

传热系数

K

总热阻

R

0

总传热系数

K

0

标准中的

K

m

限值

修正系数

α

2

（

m

·K/W

）

[

W/

（

mm

）[

W/

（

m·K

）]

（

m

2

·K

）]

（

m

2

·K/W

）

[

W/

（

m

2

·K

）]

[

W/

（

m

2

·K

）]

10

60

140

―

0.930

0.100

0.033

―

1.0

1.1

1.0

―

0.011

0.545

4.242

0.15

―

―

0.236

―

4.9480.20

严寒A、B区的3

层建筑≤0.25

60

2019.05

图3 LSP板内嵌轻钢龙骨组合结构墙体系统的

基本构造示意图

1-主体结构柱；2-主体结构楼板；3-H型钢梁；4-LSP板；

5-龙骨连墙钢件；6-轻钢龙骨；7-承重钢托件

咬合连接，并按要求在槽内设置轻钢龙骨增强。

墙中线与厚板中线对齐，薄板外包梁柱拼装，逐

层（或每3000mm）设置承重钢托件，用焊接或

膨胀螺栓固定，间隔为1200mm。墙内的轻钢龙

骨设置在LSP板块的外侧榫接处，并用自攻螺

钉将龙骨连墙件与墙主体结构连接，水平间隔为

三坯板高（或900mm）。在窗洞口部位设置竖

向轻钢龙骨，与水平龙骨用龙骨连接件铆钉连

接。LSP板做内隔墙时，根据成墙尺寸大小设置

水平钢龙骨和竖向钢龙骨柱（用两个钢龙骨对扣

铆接而成），并用自攻螺钉或膨胀钉与主体结构

连接。LSP板内嵌轻钢龙骨组合墙体基层外饰面

做3～5mm厚玻璃纤维网格布增强聚合物水泥

砂浆薄抹灰层；内饰面做玻璃纤维网格布增强石

膏腻子刮平层。LSP板内嵌轻钢龙骨组合结构墙

体在钢结构主体上施工时，可选用焊接、螺栓连

接和铆连接方式。拼装构造做法如图4、图5所示。

对于钢结构建筑的梁柱部位，如图4所示，

采用95mm厚LSP板进行内外包，与200mm厚

LSP板进行榫接拼装，使得墙体拼装形成节能与

结构一体化墙体，达到建筑节能要求并提高钢结

构主体防火性。在墙体转角处设置加强玻璃纤维

网格片抗裂，并采用建筑聚合物砂浆进行密封处

理。

图4 LSP板装配式外墙体系统节点做法

1-钢板托件；2-轻钢龙骨；3-压型钢板钢筋混凝土楼板；

4-LSP板填塞钢梁；5-H型钢梁

图5 LSP板钢结构装配式内墙体系统节点做法

1-防裂网；2-LSP板；3-轻钢龙骨；4-自攻螺钉

3.3 LSP板内嵌轻钢龙骨墙体施工工法要点

（1）确定排板拼装方案：根据外墙尺寸确

定排板拼装方案并绘制排板图，采用厚、薄板配

套使用，尽量使用主规格LSP板。

（2）LSP板裁割：对于无法用主规格LSP

板安装的部位，应在施工现场用切割锯切割成为

符合要求的尺寸。

（3）弹线：复合保温模板安装前应根据设

计图纸和排板图复核尺寸，设计安装控制线，并

弹出每块板的安装控制线。

（4）安装连接件：在施工现场用冲击手枪

钻在建筑主体结构固定墙体连接件，按要求设置

固定轻钢龙骨及其连接件，每三坯板高（900mm）

水平设置通长轻钢龙骨。门窗洞口处可增设竖向

轻钢龙骨及其连接件。

（5）拼装LSP板：根据设计排板图的拼装

方案安装LSP板，在四边榫槽内刷抹专用粘结剂，

DESIGN

装

AND

配

CONSTR

式

UCTION

建

筑

墙

材

革

新

与

建

筑

节

2019.05

能

61

装

配

式

建

筑

PREFABRICATED

BUILDING

遇轻钢龙骨时将龙骨与榫头、榫槽安装紧密，挤

拼LSP板成墙，先安装外墙填充部位处厚板，

后安装梁柱处的薄板，形成厚板填充，薄板外包，

内嵌轻钢龙骨的墙体结构。

（6）拼装缝及阴阳角处处理：将拼装时

LSP板较好地解决了装配式钢结构建筑没有

适用的“三板”体系配套的难题，产品各项性能

优良，是具有轻质高强、保温、隔声、防火、施

工便捷、结构安全等优良特性的新型装配式建筑

WBE

墙体部件。

LSP板拼缝处挤出的专用粘结剂填实抹平。阴阳

角处，用聚合物砂浆抹压找平，并铺设200mm

参考文献：

宽耐碱玻纤网格布，加强抗裂措施处理。

[1]

孙广秀

（7）裁切和开槽后处理：当拼装施工中

宅建设工业化

由于对LSP板裁切和墙面开设线管、电器件开

[2]

丁洁

洞，造成保温芯材外露时，先将外露的芯材去除

2015(16):16-16.

[3]

魏燕丽

20mm深度再用聚合物水泥砂浆填补并在表面压

预制混凝土保温墙板抗弯与热工性能模拟分析

入耐碱玻璃纤维网格布防裂。穿透墙体的开洞应

新与建筑节能

按要求设置套管并密封，避免保温芯材直接接触

[4]

史志强

用

[J].

管线。

[5]

王洪镇

（8）LSP板墙体抹面施工：LSP板墙面平

酸盐水泥复合体系性能的研究

整度较高，墙体基层外饰面做3～5mm厚玻璃

纤维网格布增强聚合物水泥砂浆薄抹灰层找平；

内饰面做玻璃纤维网格布增强石膏腻子找平层。

住房城乡建设部将启动创建钢结构住

再刮腻子，做饰面，以保证墙体的抗裂性能较好。

宅试点省（市）

4 结语

（1）LSP板内嵌轻钢龙骨墙体系统结构合

推进钢结构装配式住宅建设座谈会，要求启动创建

理，充分发挥了轻钢龙骨和轻集料微孔混凝土复

钢结构住宅试点省（市），推动钢结构装配式住宅

合制品的优良特性，刚柔相济、轻质高强、防火

的发展，

保温，生产安装便捷、可靠，其建筑装配式墙体

江苏、浙江、西藏等

系统结构安全，可实现围护保温与结构一体化，

建设部门有关业务负责人参加会议。

可与建筑主体同寿命。

（2）创造性地设置了四边全榫接、轻钢龙

震性能、工业化程度和施工效率，对建筑业转型升

骨配套增强成墙的拼装方式，刚性的LSP板配

级、消化钢铁过剩产能具有重要促进作用。座谈会

合柔性的轻钢龙骨使墙体刚柔相济，抗震性好，

上，各省、自治区汇报交流了钢结构住宅推广应用

成墙水平榫接拼装施工简便快捷，大幅度提高施

情况。住建部鼓励参会省份提前研究谋划，组织编

工效率，降低施工费用。该系统不但适用于钢筋

制试点建设方案，

混凝土结构建筑，更是钢结构建筑理想的墙体构

产业培育等方面先试先行，力争用三年左右的时间

造形式。

形成一批可复制可推广的经验。

（3）LSP板的水平拼装替代普通轻质条板

竖向拼装的复杂施工方法，避免了墙面通缝开裂，

建的淄博文昌佳苑钢结构住宅小区项目。

提高隔声性能。

,

马晓蕊

,

张卫琴

,

等

.

建造装配式住宅推进住

[J].

住宅科技

,2010(12):34-37.

装配式建筑在中国的发展前景

[J].

江西建材

.

,

朱文祥

,

张海遐

,

许锦峰

,

吴志敏

.

带肋梁式

[J].

墙材革

,2018(09):41-43.

,

赵虎

.CCA

板轻质灌浆墙在钢结构建筑中的应

,2015(03):59-62.

,

邵方杰

,

曹万智

,

等

.

普硅水泥和低碱度硫铝

[J].

混凝土

,2018(9).

3月21日在山东淄博市召开

三年形成可以复制推广的经验。山东、河北、

12个省（自治区）住房城乡

在政策机制、技术标准、工程推广、

（徐建 陈恒亮）

.

墙材革新与建筑节能

住房城乡建设部

会议指出，发展钢结构住宅有利于提高住宅抗

会后，与会人员现场考察了由莱钢建设集团承

墙

材

革

新

与

建

筑

节

能

62

2019.05