一、負風壓
      外牆外保溫是一項先進的外牆節能技術。但外保溫系統位於建築物的外表面，直接面向大氣環境。除系統性能應承受室外多種不利因素的作用和滿足外牆的保溫隔熱要求外，其可靠性、完全性和耐久性尤為重要。在高層建築中使用，需要特別注意負風壓問題：
    1、負風壓，是在某些情況下，由於空氣流體造成的負壓強，在背風面或者複雜建築體型的某些牆面會受到吸力作用。牆體保溫材料如果固定不夠牢固，有可能在負風壓的作用下脫落。
簡單點說給一個房間不斷的送風，但是不排風，這樣這個房間的風壓就比房間外面風壓大，反之就是負風壓。有淨化要求的房間一般保持正壓，這樣房間外的污染就不會進入房間。
    2、在採用聚苯板作外保溫的設計中，保溫層主要承受的是重力和風壓，由於聚苯板強度的限制，使保溫層開裂，甚至脫落。為了提高保溫板的強度，應盡可能提高粘結面積，採用無空腔，以滿足抗風壓破壞的要求。
    3、高層建築保溫層抗風壓、特別是抵抗負風壓的問題。越是建築高處，風力越大，特別是在背風面上產生的吸力，有可能將保溫板吸落。因此，對保溫層應有十分可靠的固定措施。要計算當地不同層高處的風壓力，以及保溫層固定後所能抵抗的負風壓力，並按標準方法進行耐負風壓檢測，以確保在最大風荷載時保溫層不致脫落。
 
   二、無空腔或小空腔構造提高體系的穩定性 
   採用無空腔構造體系可以提高體系的穩定性。其中主要是風荷載和重力的作用。風壓是長期作用於建築物外保溫隔熱層的破壞力量之一。由於風壓對建築物的破壞力與建築物的高度成正比，高層建築要比多層建築承受更大的風壓，因而高層建築外保溫要考慮風壓、特別要考慮負風壓對保溫層的影響。建築物的風荷載是指空氣流動形成的風遇到建築物時，在建築物表面產生壓力或吸力。風荷載的大小主要與近地風的性質、風速、風向有關，與建築物所在地的地貌及周圍環境有關，同時也與建築物本身的高度、形狀有關。而工程結構的偏差導致空腔的體積大小不一。風荷載作用於建築物的壓力分佈是不均勻的，當保溫牆面局部所受負風壓較大時，空腔內的氣體膨脹。由於風壓導致空氣體積的變化造成保溫層疲勞破壞，往往是造成有空腔保溫牆面裂縫的原因之一。無空腔構造做法使得外保溫體系具有抗風壓能力強、體系整體性好、應力傳遞穩定、安全性好等優勢。
    高層建築工程做外保溫，應充分重視風荷載對外保溫的破壞作用，應盡可能地提高粘結面積，採用無空腔，以滿足抗風壓破壞的要求。採用無空腔構造體系還可以有效地傳遞外保溫面層荷重引起的應力，保持體系的穩定性。隨著建築節能標準的提高，保溫層的厚度會不斷增加，由於面層荷重引起的力矩和剪應力也將不斷加大，無空腔構造體系有利於力的傳遞和釋放。
    直接粘貼在外牆面上的外保溫系統使牆體承受兩種外荷載：一是飾面磚及膠粘劑的自重，約合0.25kN/m²；二是風荷載（主要指負風壓），在北京地區，離地20米高處最大負風壓的計算值約2.1kN/m²，離地100米高處約3.6kN/m²（在沿海地區，此值可能達8-9kN/m2）。要靠膠粘劑與外牆面的粘結強度來承擔。按國家行業標準《外牆飾面磚工程施工及驗收規程》要求，外牆飾面磚工程都經過飾面磚粘結強度檢驗，拉拔強度不低於0.4MPa，即400kN/m²。可見，驗收合格的工程提供的初始粘結力對克服外荷載有足夠大的安全係數。所以，絕大多數外牆保溫系統工程能長期安全使用。
 
    三、淺析EPS板外牆外保溫系統的安全性
    1、EPS板外牆外保溫系統的發展
    EPS板外牆外保溫系統是置於建築物外側的保溫系統,由膠粘劑、EPS板、錨栓、抹面膠漿及耐鹼玻璃纖維網格布、飾面層等組成的系統產品．
    目前，在全面推廣應用建築節能事業的過程中，建築外牆保溫技術和產品已經成了該項工作中的一個組成部分。外牆保溫經歷了內保溫、夾芯保溫和外保溫的發展和變遷，經過10多年的實際工程的檢驗，已經被國家定為上佳的節能形式。在諸多外牆外保溫的技術體系中，尤其以粘貼EPS板薄抹灰外保溫體系最受市場青睞．不僅國內如此，在歐美等發達國家和地區EPS外保溫體系也是他們的首選體系．在對保溫材料的選材上，歐美國家均以一定規格的聚苯乙烯泡沫模塑板（EPS）為主要保溫材料，其中德國約80%的ＥＴＩＣＳ使用EPS為高效保溫材料，而美國幾乎均採用EPS板。從歐洲上世紀60年代初採用EPS為主的外牆外保溫系統以來，從塗米飾面層、裝飾灰漿飾面層到瓷磚飾面層，在不同的氣候條件下，超過40年的使用經驗證明了其系統的安全與可靠性，其中包括100m以下的高層建築，甚至有的達到200多米的高層建築。
    2、EPS板在外牆外保溫體系中的優勢
    聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS板），是一類採用含有揮發性液體發泡劑及具有用可膨脹性聚苯乙烯的顆粒為原料，經加熱預發泡後，在模具中加壓成型而製成的具有微細閉孔結構的泡沫塑料板材。該類板材品質輕，隔熱性好，隔音性能優，而低溫性能強，除此之外，還具有一定的彈性、低吸水性和易加工等優點．目前市場上廣泛應用的有普通型（PT）和阻燃型（ZR）兩種，一般情況下，用於建築物牆體保溫和隔熱的EPS板，均要求是阻燃型。
     人們青睞並選擇EPS板作為保溫材料的主要原因：
    第一：EPS板的導熱係數≤0.041W/（m.k）左右，在保證每立方米18公斤或以上容重的標準上，能夠達到熟化期（42天）要求，經過多年的實際應用和檢驗測試，證明是極其優秀的保溫隔熱性能材料。
    第二：EPS板易切割，易打磨，且表面磨擦係數大。由於易切割，可加工成各種形狀尺寸、各種厚度的板塊。EPS板易打磨，可使板與板之間的接縫高度，打磨後成一個整體平面。由於板材的磨擦係數大，在外貼時與聚合物砂漿易結合，若採用錨栓加固，則更加安全。
   第三：厚度均勻，保溫效果易保證。無論怎樣粘貼使用．厚度不變，而有些保溫材料或保溫砂漿，找平與保溫層界限不清，厚度不定．如果牆面不平保溫材料變成了找平材料，致使保溫層厚度不均勻，保溫效果非良性。
   第四：EPS類保溫材料在國外有近40年成功應用的歷史，在國內也有14年成功的經驗，保溫效果和使用效果驗證，仍然是目前廣泛應用而沒有其它材料能夠代替的。
   第五：價格便宜，與XPS板、聚氨脂類保溫體系相比，他們的保溫效果相當，但價格相差幾倍且EPS板的透氣性好，是XPS板透氣性的24倍以上，溫度變形應力小，是性價比非常高的的一種保溫材料。
    EPS板作為保溫隔熱材料，具有約98％的空氣體積泡孔結構，其保溫性能是普通混凝土的35倍以上；其次保溫用於的EPS泡沫板材具有優良的尺寸穩定性，低吸水性，良好的透氣性．
    3、EPS板外牆保溫系統中的安全性分析
    EPS板外牆外保溫系統的主要結構組成的：粘結層、保溫層、加固層、飾面層。從這裡可以看出：EPS板的安全性主要由粘結層、錨拴及加固層來保證，粘結層要求至少達到40%的粘貼接觸面積，瓷磚飾面系統要求到少60％的粘結面積，機械錨拴的數量約每平方米５個左右，加固層要求原強度、耐水後的強度及凍融後的強度均要求≥０.10MPa，且破壞介面在膨脹聚苯板上。只有滿足以上要求，且能夠通過耐候性測試和搞負風壓測試，系統才能保證25年的設計使用壽命．本文將就EPS板本身的強度及系統的角度，對EPS板薄抹灰系統的受力狀態進行詳盡的安全性分析和論證。
   （1）EPS板在外牆外保溫系統中的受力
    在EPS板外牆外保溫系統中，EPS所受到的主要外力有：來自系統各組成層的粘結力，機械錨固力，負風壓荷載，正風壓荷載，系統自重及外飾面重力等。
                                   
 
3.1EPS板外牆外保溫系統中的受力分析

	受力影響	荷載分析
粘結力（取決於系統最薄弱層）	+	≥0.10 Mpa
機械錨固力（約5個/ m2）	+	≥0.30 kN/個
系統自重、飾面層的重力	-	系統自重約40kg/ m2, 膩子塗料飾面層重約10kg/ m2，裝飾灰漿飾面層重約2kg/ m2，瓷磚飾面層重約≤40kg/ m2
正風壓荷載	+	取決於當地的常年平均風速與建築物高度
負風壓荷載	-	取決於當地常年平均風速，要求不小於設計值

注：“+”表示對系統有正影響，“—”表示對系統有負影響。
    (2)EPS板對外牆外保溫系統受力計算
    1)EPS板本身的強度
對EPS板外牆外保溫系統而言，整個系統最薄弱的環節在介面及EPS板的本身的強度。也就是對整個系統個組成層的拉拔≥0.10Mpa，也就是說EPS板本身不小於0.1Mpa，根據強度計算公式：
                                    P=  F/A                          (3.1)
    其中，P——輕度，1Mpa；F——承載力，N;  A——承載面積，m²
    又由F=MG,  M——物體品質；G——重力加速度，如果取重力加速度G=10 N/kg,則可計算得M≈10，000kg,也就是說在受力均勻的情況下，理論上每平方米的EPS板能夠承受約10噸重量物體。
    2)粘結力分析
    粘結抹面砂漿或粘結劑的粘結力大小主要取決於粘結劑與EPS板的介面。如果按照《JG149-2003膨脹聚苯板薄抹灰外保溫系統》的要求如表1所示：
    從表1中可知，粘結劑與EPS板的粘結力≥0.10Mpa
    若按照EPS板與牆面至少40%的粘結面積計算，則EPS板與基牆的粘結力≥0.04Mpa，即可以承受40kN的拉力，相當於承受約4噸左右的重量。若按照瓷磚飾面系統60%粘結面積，即可承受6噸左右的重量。
表3.2粘結抹面砂漿的性能指標

測試類型	測試條件	標準要求
拉伸粘結強度（Mpa）（與水泥砂漿）	原強度	≥0.6
	耐水	≥0.6
拉伸粘結強度（Mpa）（與EPS板）	原強度	≥0.10
	耐水	≥0.10
	耐凍結	≥0.10
柔韌性	抗壓/抗折	≤3.0

   3)機械錨固力分析
   EPS板外牆外保溫系統中的錨栓的錨固力分析如表2所示：
表3.3EPS板外牆外保溫系統中錨栓的錨固力分析

錨栓數量	單個錨栓抗拉承載力標準	每平方米的錨栓抗拉承載力標準值	單個錨栓抗拉極限承載力	每平方米的錨栓抗拉極限承載力
約5個/ m2	≥0.30kN/個	≥1.50kN/ m2	≥2.60kN/個	≥13.0kN/ m2

   4)風壓荷載分析
   由於《膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系統》（JG149-2003）規定的薄抹灰外保溫系統的抗風壓試驗方法，在實際計算中受到一定的局限。因此，本文的負風壓安全性驗證計算參照《建築結構荷載規範》（GB50009-2001）計算風荷載標準值。
    a計算公式：
    圍護結構風荷載標準值W_K=β_gzμ_sμ_zω₀
    W_K——作用在保溫層表面上的風荷載標準值
    β_gz——陣風係數
    μ_s ——風荷載體型係數
   μ_z——風壓高度變化係數
   ω₀——基本風壓
   b取值
   風荷載實際值的計算參照《建築結構荷載規範》（GB50009-2001）。
   地面粗糙度按C類（密集建築群的城市市區），高度按200m計算。
   陣風係數βgz :1.60
   風荷載體型係數μ_s   ：牆面：負風壓-1.0.正風壓0.2；
   牆角（陽角）：負風壓-1.8，正風壓1.3
   風壓高度變化係數μ_z：1.70
   基本風壓ω₀：取煙臺地區百年一遇的基本風壓值0.6kPa。重要高聳建築調整係數取1.2，因此ω₀=0.6×1.2=0.72 kPa。
   考慮高樓林立所產生的風壓增大係數（如穿堂風），乘以安全係數1.5。
   c計算結果：
   負風壓：W_K牆面=-2.94 kPa；W_K陽角=-5.29 kPa；
   正風壓：W_K牆面=-0.59 kPa；W_K陽角=-3.82 kPa；
   (3)不確定性荷載的分析
   根據荷載的分類：1）永久性荷載，在使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調的並能趨於限值的荷載，如系統自重、飾面層自重等；2）可變荷載，在結構使用期間，其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可忽略不計的荷載，如粘結力、機械錨固力等；3）偶然性荷載，在結構使用期間不一定出現，一旦出現，其值很大且持續時間很短的荷載，如正分壓、負風壓等；
   對於正常使用極限狀態，應根據不同的設計要求，採用荷載的標準組合，頻遇組合或准永久組合，並應按下列設計運算式進行設計：
                                                S≤C            (3.2)
   式中C—結構或結構構件達到正常使用要求的規定限值，例如變形、裂縫、振幅、加速度、應力、承載力等的限值，應按各有關建築結構設計規範的規定採用。
    對於標準組合。荷載效應組合的設計S應按下式採用：                                  
                  n
S=γ_GS_GK+ γ_Q1S_Q1K+ ∑γ_QiΨ_ciS_Qik            (3.3)
                 i=2
    式中γ_G—永久荷載的分項係數，按照《建築結構荷載規範》（GB50009-2001）（3.2.5）條採用，對由可變荷載效應控制的組合，γ_G 應取1.2；
    γ_Qi—第i個可變荷載的分項係數，其中γ_Q1為可變荷載Q₁的分項係數，應按《建築結構荷載規範》（GB50009-2001）（3.2.5）條採用，可變荷載的分項係數，一般情況下應取1.4；
   S_GK—按永久荷載標準值GK計算的荷載效應值；
   S_Qik—按可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值，其中S_Q1K為諸可變荷載效應中起控制作用者。
   Ψ_ci—可變荷載Q_i的組合值係數，應分別按《建築結構荷載規範》（GB50009-2001）各章的規定採用，風荷載的組合值係數、頻遇值係數和准永久性值係數可分別取0.6、0.4和0。
   n——參與組合的可變荷載數。
  由式（3.3）可計算如下：
   S=1.2×500+1.4×15.6×10³-5.29×10³×0.6+3.82×10³×0.6=21.56×  10³N=21.56kN
   又由式（3.2）可知：S=21.56 kN<="" kn="">
   根據《JG149-2003》膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系拉伸粘結強度最低要求值為0.1Mpa,其主要取決於EPS板本身的強度≥0.1Mpa，即100 kN。因此，地面粗糙度按C類（密集建築群的城市市區），在密集建築群的城市市區100m高處，陽角最薄弱部位保溫系統的抗負風壓安全係數達到100/5.29=18.9，而牆面處保溫系統的安全係數高達100/2.94=34.0.
    對於膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系，在正常使用極限狀態的承載力分析可知，S=21.56 kN<="">
    4 結論
    通過對《JG149-2003》膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系的受力分析，並參照《建築結構荷載規範》（GB50009-2001），計算在各種外力的極限組合狀態下，得出：在《JG149-2003》膨脹聚苯板薄抹灰外牆外保溫系中，EPS板本身的強度和極限承載力遠遠大於系統在各種正常使用的極限受力的標準組合、頻遇組合或准永久組合。因此，在國外超過40多年的EPS薄抹灰外牆外保溫系統的使用經驗下，並通過本文的實際受力計算分析，在《JG149-2003》標中，  EPS板的強度遠遠超出了系統在各種正常使用條件下的極限荷載，即EPS板本身的強度已經完全足夠大。