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当代集装箱建筑模块化设计策略研究(17)
2013年4月4日
5.3 围护结构改造的常见做法
围护结构除了需要具备一定的隔热保温性能外，还承担着内部空间装饰与保护的任务。但许多隔热保温材料无法满足内部装饰的要求，而许多单纯的内部装饰材料又不具备足够的热工性能。为满足隔热保温性能与装饰作用两方面的需求，可以选用一些既有良好的隔热保温性能，又具有装饰与保护功能的材料作为装饰板材；也可以通过设置由不同材料构成的多层构造来分别承担装饰与隔热保温的任务。下面介绍几种常见的做法。
5.3.1 箱体内部设置兼具隔热保温性能与装饰作用的复合板材
这种做法是直接在集装箱波形钢板内侧铺设兼具保温隔热性能的内饰板，无需再单独设置保温隔热层（图 5-2）。从实现工业化、标准化的角度来说，集装箱建筑围护结构中的保温隔热层与内饰板趋向一体化的发展，这有助于提升生产率以及提高建筑产品质量和装修水平。复合板材必须具备良好的热工性能，以满足项目对空间舒适度的要求，还要具有足够的强度、韧性与防水能力，以满足室内装饰的要求。同时，复合板材还应具有足够的防火性能，必须满足墙面和天花板的耐火极限要求。常用的复合板材包括金属面岩棉夹心板、金属面聚苯乙烯或聚氨酯夹心板、玻璃丝棉夹芯板、复合保温石膏板等。金属面夹芯板强度高、抗弯抗压能力较好，同时还兼具一定的隔热保温与防火性能。玻璃丝棉夹芯板的重量轻，保温、隔热性能好，还具有十分优异的防火、减震、吸声特性，天津的北塘集装箱餐厅就使用了这种材料铺在集装箱的内壁上，以改善集装箱建筑的隔热保温性能。复合保温石膏板兼有石膏板的装饰效果和优良的保温隔热性能，为实现集装箱建筑保温隔热层和内饰板一体化提供了较为实用的策略，使用这种板材能够提升装修效率。
图 5-2 以金属面岩棉夹芯板作为复合板材的隔热保温方案
采用兼具隔热保温性能与装饰作用的复合板材进行内部装饰的做法比较适合气温较高的地区，这些地区对保温的要求较低，可以不在内饰板与集装箱外壳的波形钢板之间独立设置保温层。若阳光直射可能造成箱体内温度大幅上升，则可通过设置外部遮阳构件或绿化来阻挡直射阳光，或者在箱体外部介于阳光直射的表面部分喷涂陶瓷喷漆，以反射阳光。
而在低温严寒地区，由于复合板材一般采用金属角铁固定，垂直交界处的接缝无法用发泡型填缝胶完全密封，因此存在缝隙，造成门窗框、复合夹心板插接槽口、相互垂直的墙体以及墙体与天花板和地板的接缝等部位热流密集，内表面温度小于室内空气露点温，存在结露隐患，因此这种做法不太适应低温严寒地区的要求。
5.3.2 箱体内部设置独立的隔热保温层与内饰板
在内饰板与集装箱外壳波形钢板之间增设独立的保温隔热层能够明显提升围护结构的热工性能，对于严寒地区来说，这种做法能大大提升保温性能，消除热桥部位的结露隐患（图 5-3）。保温隔热层通常有多孔或纤维材料构成，如果保温隔热材料的强度不够，需要在保温隔热层间隔一定距离设置支撑龙骨。为避免过多地增加箱体内侧构造层的厚度，应尽可能利用集装箱外壳钢板的凹凸空间布置龙骨与管线。
内饰板应具有一定的抗弯抗压能力以及一定的韧性，以避免在运送至装配现场以及吊装的过程中受到颠簸和震动等诸多因素影响而产生变形。因此，内饰板不得选用脆性材料，如瓷砖贴面和石材贴面等，以防止内装饰材料及其接缝的开裂。内层面板的材料还必须满足墙面和天花板的耐火极限要求，如果内饰板不具备相应的防火性能，应该在面层再增设一层防火板。如果需要面对较为潮湿的环境，则可预先在面板表面高频热合 PVC 饰面。常用的内饰板材有石膏板、纤维水泥板、硅酸钙板、氧化镁板等。
图 5-3 箱体内部设置独立的隔热保温层与内饰板
5.3.3 箱体外部设置隔热保温构造
采用在箱体外部设置隔热保温构造的做法有利于提升围护结构的防火、保温隔热、隔音性能，这种做法不占用箱体内部空间，并能为外观的设计带来更大的发挥空间。在一些希望掩盖集装箱外部特征的项目中，可在箱体设置隔热保温层或外装饰构造，例如， Travelodge 集团2008年在英国伦敦建造的集装箱酒店就在集装箱的外表皮上又覆盖了一层面砖，在这种情况下，选择具有保温隔热效果的面砖也可以提升建筑的保温隔热性能。
然而，在箱体外部设置隔绝层使箱体模块难以满足多式联运过程中的起吊、堆码、栓固等要求，以及港口、堆场作业条件和海陆运输环境的限制。而且这种做法不能充分利用集装箱原有外壳的保护性，无法在运输与吊装过程中保护内部构件，还需要在隔热保温层外部再增设保护层，这样可能会导致成本的增加。因此在箱体外部设置隔热保温层的做法不是很普遍。
箱体外部隔热保温的另一种做法是喷涂高性能的隔热保温涂料，目前在国外使用的一种白色陶瓷隔热保温涂料具有极高的热阻值，并能够很好地附着在箱体的金属外表，浅色外表可以反射直射阳光，从而增大隔热效果。采用喷涂隔热保温涂料的做法能够简化施工，减少隔绝层的厚度，但高性能的涂料成本较高，可能会增加建筑造价。
5.3.4 内外饰板以及隔热保温层与波形钢板间的固定
无论采用何种改造策略，并必须考虑新增加的构造层与箱体本身外壳之间的固定。对于涂料或着具有较强黏结力的喷涂与灌注材料来说，可以通过本身的黏结性能附着在箱体外壳的波形钢板上，而对于板材或者黏结力较差的发泡材料来说，则需要通过一些措施固定在钢板上。常用的固定方法有以下几种。
使用胶粘剂或热压固定
这种做法既可用于隔热保温层与波形钢板之间的固定，也可用于内饰板与保温隔热层之间的结合。为使各层之间粘结牢固，粘结前需要将集装箱钢板清洁干净。
螺栓固定
做法是在波形钢板上的凸起面预先钻孔，螺栓穿过内饰板和隔热保温层，最终固定在波形钢板的凸起面上，螺栓固定同样适用于外部面板与波形钢板间的固定。然而，由于螺栓需要穿过隔热保温层与波形钢板，因此可能会削弱箱体外壳的保温隔热性能以及结构的整体性，并导致冷/热桥的产生。
通过增设龙骨固定
通过增设龙骨，保温隔热层以及内饰板可以通过螺栓固定在龙骨上，这种做法对比螺栓固定不需要在波形钢板上钻孔，进而避免了螺栓等机械连接构件对集装箱外壳的保温、隔热、隔音、隔汽性能以及结构的完整性的破坏。为了在保证围护结构性能的基础上降低构造的厚度尺寸，常利用集装箱外壳波形钢板的褶皱在凹进部位设置竖条龙骨，这样可以避免占用波形钢板厚度范围之外的空间。龙骨一般使用木条或轻钢龙骨，木条与波形钢板之间可使用胶粘剂粘合，也可以在垂直方向上间隔一定距离设置一些横向的短钢条，以焊接的方式像短桥一样挡在波形钢板凹槽靠近开口的一侧，将竖向长木条固定在波形钢板的凹槽之中（图 5-4）。而轻钢龙骨可以通过焊接的方式与钢板固定。
图 5-4 龙骨、箱体钢板以及复合板材之间的固定
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