SIP板式结构住宅体系

严帅;刘伟庆;陆伟东;杨会峰

【摘要】SIP板式结构住宅体系是以SIP承重墙板、楼板及屋面板等主要承重构件,并以钉子连接为主要节点构造连接方法而形成的一种装配整体式结构体系.该体系结构整体性强,抗震性能优越,并实现了承重、保温和隔声一体化,具有环保、经济效益优势,是一种较为先进的节能住宅形式.对该体系的性能及优越性、创新性进行了分析评价.

【期刊名称】《新型建筑材料》

【年(卷),期】2010(037)008

【总页数】5页(P35-39)

【关键词】SIP板;SIP板式结构体系;建筑节能;住宅产业

【作者】严帅;刘伟庆;陆伟东;杨会峰

【作者单位】南京工业大学,先进工程复合材料研究中心,江苏,南京,210009;南京工业大学,先进工程复合材料研究中心,江苏,南京,210009;南京工业大学,先进工程复合材料研究中心,江苏,南京,210009;南京工业大学,先进工程复合材料研究中心,江苏,南京,210009

【正文语种】中文

【中图分类】TU53

1 SIP板的生产及性能特点

Structural Insulated Panels，简称 SIP，是由 2 层 OSB（欧松板）等为面板和1层保温芯板叠合而成的复合板材，外层面板主要承受弯曲变形引起的正应力；中间芯材为夹层结构提供足够的截面惯性矩，主要承受剪应力。面板和芯材之间是胶接层，采用环氧树脂将两者粘接在一起，工作时主要承受剪应力。由于SIP的构造特点，使建筑物具有良好的隔热保温性能，提高了木材利用率，创造了比传统木结构形式更加先进的SIP 住宅系统[1]。

1.1 材料的选择及加工过程

1.1.1 面板的选择

有多种材料可以作为SIP的面板，比如定向刨花板（OSB）、胶合板、纤维板、金属板、水泥纤维板及石膏板等，另外，SIP两侧面板可以是同一种材质的板材，也可以是不同材质的板材。目前国外最常用的是内侧和外侧面板均采用定向刨花板做面板的构造形式。

定向结构刨花板原料主要为软针、阔叶树材的小径木、速生间伐材如桉树、杉木、杨木间伐材等，内部构造一般是由3层相互垂直的木片组成，具有线膨胀系数小、稳定性好、材质均匀、握螺钉力较高等优点。由于其刨片是按一定方向排列，它有纵向强度比横向强度大得多的显著特点。SIP板可以方便的进行锯、砂、刨、钻、钉、锉等加工，是建筑结构用的良好材料，所以制造商常把它用作SIP的面板。

1.1.2 芯材的选择

按照ASTM C578中对SIP芯层材料的要求，经过对比不同密度的聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫塑料和其它一些轻质泡沫材料后，选择模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）作为SIP构件的芯材。

聚苯乙烯泡沫塑料在国外是最常用的一种结构保温板芯材。它具有节能效果好、质量轻、

价格低、易切割和生产工艺简单等优点，其中EPS的热稳定性最好，热变形量为0.5%左右，比XPS或聚氨酯泡沫都要小，可以选择100 mm厚模塑聚苯乙烯泡沫（EPS）作为制备SIP的芯材。

1.1.3 胶粘剂的选择

按照ASTM D2559[2]的要求选择胶粘剂。国外SIP主要选用聚氨酯类胶粘剂，这种胶粘剂在使用时需蒸汽压力机热压后才能达到较好的粘结效果，考虑到适用条件，对于胶粘剂的选择定位在室温冷压即可达到粘结效果的胶粘剂上。通过对比试验和查阅资料最终选择双酚A环氧树脂作为制备SIP的胶粘剂，并且取得了较好的粘结效果。

1.2 结构保温板的制备

1.2.1 材料

原材料：15 mm厚杨木胶合板，15 mm厚定向刨花板，双酚A环氧树脂。

工具设备包括：各种木工加工机械、电阻丝、变压器、刷子、手套、拼板机等。

1.2.2 制备过程

（1）面板的加工。使用木工机械将面板加工至所需尺寸。为增加面板与芯材的粘结和使面板表面平整，在面板切割完成后采用砂光机对面板表面进行清理磨光。

（2）芯材的加工。使用电阻丝切割器械将聚苯乙烯泡沫切割成所需尺寸，切割过程应匀速缓慢，电阻丝热度适中，保证芯材各平面平整、尺寸准确。

（3）按比例将双酚A环氧树脂配合搅匀后，用刷子和刮胶板均匀涂刷在面板内侧，涂胶量为250 g/m2。

（4）涂胶完成后，按构造方式将面板和芯材叠合并预压，达到一定粘结强度时，将叠合板放置于拼板机上静压，静压强度为30kPa，静压过程中环境温度为（23±5）℃，静压时间为48h。

1.3 SIP板的优势

SIP板是一种轻质复合板材，不仅可以满足建筑物屋面、墙面围护结构防风、防雨、保温

隔热、防腐蚀、耐久的基本要求，而且具有良好的装饰性，与传统木结构形式相比，是一种非常理想的轻型建筑板材。SIP板的优势还体现在：

（1）SIP板可用于承重墙体结构，强度高而质轻，隔声、保温性能好，具有良好的抗震性能。

（2）SIP板便于现场拼装，且实现了标准规格，安装简捷；易于实现生产工业化、标准化和施工机械化，从而确保了工程质量；并且由于SIP安装简便，安装时不需要特殊的技术工人，比梁柱结构的木建筑降低安装成本；工期比传统木结构建筑短。

（3）SIP板不含有毒气体，采用可循环再造、不污染环境的材料制成，有利于保护生态环境。

2 SIP板式结构体系

SIP板式结构住宅体系是以SIP承重外墙板、SIP承重内墙板、SIP楼板、SIP屋面板为主要承重构件，并配以混凝土基础，采用面板钉连接、骨架钉连接等节点连接方法形成的一种装配整体式结构（见图1）。

2.1 SIP板式结构住宅墙体

（1）非承重墙体

采用集保温、隔声为一体的轻质非承重SIP板，墙内外可做装饰处理。

（2）承重墙体

SIP承重墙板是该体系的核心。该墙板由保温、隔声芯材以及外覆面板组成。其中保温、隔声材料采用不同厚度的聚苯乙烯泡沫板或高密度聚氨酯发泡板；外侧为18 mm厚的OSB板采用环氧树脂双面粘接而成，从而形成整体承重墙板，板件连接处的竖向木龙骨实际上是复合墙板的边框，对墙板形成约束作用，以提高承载能力和整体性能[3]。

在北美，SIP木结构房屋非常普遍，其保温节能、环保、舒适、结构灵活性等方面有着传统结构不可比拟的优越性。木结构房屋最大的优越性在于其保温性好，另外，SIP结构房屋在抗强风、防火、防白蚁、隔声等方面都有技术上的保证。

2.2 SIP板式结构住宅建筑楼面

SIP板可以直接作为住宅的楼板，但是厚度较外墙要稍厚，一般为200 mm左右。由于OSB平面内强度较大，满足传递水平的要求；也可在底层SIP墙体上架设木格栅或木梁之后再铺设SIP楼板，使楼面可以承受更大的荷载。但实际工程中运用SIP作为楼板的并不多。据统计[4]，2006年美国新建工程中，SIP的使用达到了387万m2，其中55%用于墙板，42%用于屋面，而用于楼板的只占3%。

2.3 SIP板式结构住宅建筑屋面

屋面多采用坡屋顶做法[5]。在集承重和保温为一体的复合屋面板上做各种防水层，即形成屋面体系。

SIP屋面板在结构设计上突出了其节能的特点，在继承以往夹芯板隔声、保温、轻质等优点的基础上，增加了中部聚苯乙烯芯板的厚度，提高了屋面板的保温性能。

鉴于目前新的节能标准，SIP屋面板将会得到不断的推广和应用。

2.4 SIP板式结构体系的特点

以国外的试验研究及工程应用看到，SIP板式结构住宅体系与其它建筑结构相比具有以下特点：

2.4.1 建筑设计优点

（1）满足目前商品住宅市场化的要求

①能够满足住宅结构对开间、进深的要求，并且可以根据用户的要求进行房间的布置设计。

②当计算整面墙时，SIP的保温隔热优势更加明显，因为SIP本身具有承载能力，不需要梁柱作为结构件，所以不存在冷热桥[6]，其整体结构、热工、隔声、耐火等各项指标均能符合现行规范的要求。

③SIP墙板集承重、保温为一体，自重轻、墙体薄，而且室内不出现明柱，比其它墙体住宅增加使用面积约8.5%[7]。

④采用SIP技术的房屋楼板，水电管线可以在SIP内部安装，减少管道的构造厚度，增加了