新型保溫節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系探析

1、    新型保溫節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系探析    張黎明摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源費(fèi)總量逐年增加，建筑能耗在我國(guó)能源總消費(fèi)中占有很大比例，研究與設(shè)計(jì)節(jié)能保溫型建筑體系顯得尤為必要。以保溫節(jié)能技術(shù)和材料為手段的建筑結(jié)構(gòu)體系，能夠降低建筑物建造和使用過(guò)程中的能源消耗，減輕經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人類生存環(huán)境的負(fù)擔(dān)。本文對(duì)新型節(jié)能保溫建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析和探討，希望能為現(xiàn)代建筑行業(yè)提供一定的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：保溫節(jié)能 ， 新型體系 ，探析abstract: with the development of economy, the total energy cost increas

2、ed year by year, building energy consumption in china''s energy consumption in total in very large proportion, the research and design of insulation energy-saving building system is necessary. to heat preservation and heat insulation technology and materials as the means of structure system,

3、 can reduce the building construction and in the process of using energy consumption, reduce economic development on the burden of human survival environment. in this paper, the new energy-saving insulation structure system analysis and discussion, the hope for modern architecture industry provide c

4、ertain theoretical basis.keywords: heat preservation and heat insulation, the new system, the article中圖分類號(hào)：te08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：前言當(dāng)前世界能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，能源格局直接威脅著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全，有關(guān)專家預(yù)測(cè)，到2020年，中國(guó)對(duì)海外石油能源的依賴將達(dá)到55%以上。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)建筑面積不斷增長(zhǎng)，建筑能耗在能源總消費(fèi)量中所占的比例逐年上升，據(jù)2011年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，建筑能耗已經(jīng)占全國(guó)總能耗的比例接近30%，中國(guó)建筑節(jié)能形勢(shì)的令人焦

5、慮。我國(guó)政府在不斷調(diào)整能源戰(zhàn)略部署的同時(shí)，積極推行節(jié)能減排政策，以降低生產(chǎn)生活成本，減輕經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人類生存環(huán)境的不利影響，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。新型節(jié)能保溫建筑結(jié)構(gòu)體系以其良好的穩(wěn)定性、抗震性、防風(fēng)性、保溫性、隔音性和環(huán)保性，在降低建筑能耗方面深受人們的青睞。建筑節(jié)能保溫概述1.1建筑節(jié)能保溫相關(guān)概念(1)建筑能耗建筑物在建造和使用過(guò)程中，熱能通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等方式對(duì)能源的消耗。按照國(guó)際通行的分類，建筑能耗專指民用建筑(包括居住建筑和公共建筑)使用過(guò)程中對(duì)能源的消耗，主要包括采暖、熱水供應(yīng)、照明、炊事、制冷、通風(fēng)、家用電器和電梯等方面的能耗，其中，以采暖和制冷能耗為主。(2)建筑保溫建筑

6、物中的屋頂、外墻、門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用節(jié)能保溫材料及技術(shù)，具有在寒冷季節(jié)阻止向室外傳遞熱量，從而保持室內(nèi)舒適度的能力。（3）建筑節(jié)能人們依照有關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定，在建筑物建造和使用過(guò)程中，采用節(jié)能型的建筑設(shè)計(jì)，使用節(jié)能型的材料和技術(shù)，提高建筑物的保溫節(jié)能性，減少采暖、制冷、照明等能耗，滿足人們對(duì)建筑舒適性需求，提高能源利用率。（4）節(jié)能保溫材料人們通過(guò)開(kāi)發(fā)研制并成功用于建筑業(yè)的新型節(jié)能建筑材料。能最大限度地減少建筑外墻結(jié)構(gòu)的熱損失，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目的，在城鎮(zhèn)居民住宅中廣泛使用，具有輕質(zhì)、高效、低能耗、多功能的等特點(diǎn)。1.2 建筑保溫節(jié)能材料的選用原則在設(shè)計(jì)節(jié)能建筑時(shí)都要選用保溫節(jié)能材料，希望

7、能在冬季減少熱損失，以保持室內(nèi)需要的溫度，夏季阻止太陽(yáng)的輻射熱，阻止太陽(yáng)的輻射熱，以保持室內(nèi)涼爽。通常在選擇建筑保溫節(jié)能材料時(shí)遵循以下的原則： 系數(shù)可取原則任何建筑材料都有一定的自身性能和特點(diǎn)，起決定性作用的就是材料的各種物料系數(shù)，保溫節(jié)能材料需具有較小的導(dǎo)熱系數(shù)、較大的蓄熱系數(shù)。在相同的保溫效果的前提下，導(dǎo)熱系數(shù)小的材料保溫層厚度可以更小，保溫結(jié)構(gòu)占的空間更小。 性能穩(wěn)定原則保溫節(jié)能材料要具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。保溫節(jié)能材料不能與周圍環(huán)境中的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響其保溫節(jié)能性能；保溫節(jié)能材料要具有良好的施工性能，保證在施工中不變形、不變質(zhì)；保溫節(jié)能材料的使用年限要與建筑使用年限相匹配。 節(jié)能實(shí)

8、用原則選用阻燃型或無(wú)機(jī)不燃型、無(wú)毒保溫節(jié)能材料；優(yōu)選輕質(zhì)(密度5035okg/m3)或超輕質(zhì)(密度不大于50kg/m3)保溫節(jié)能材料；選用吸水率小的保溫節(jié)能材料；保溫節(jié)能材料的價(jià)格要與其使用功能相適應(yīng)。新型節(jié)能保溫結(jié)構(gòu)體系目前建筑類新型節(jié)能保溫系統(tǒng)形式多樣，就圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的節(jié)能保溫系統(tǒng)來(lái)劃分，主要有外墻外保溫系統(tǒng)、外墻中保溫系統(tǒng)、外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)和屋面節(jié)能保溫系統(tǒng)。2.1外墻外保溫系統(tǒng)外墻外保溫是集保溫、節(jié)能、防水、隔熱、隔聲與裝飾功能于一體，屬于把保溫層放置在主體墻材外面的輕質(zhì)環(huán)保型非承重外圍護(hù)建筑墻體系統(tǒng)。外墻外保溫系統(tǒng)既可用于民用建筑，又可以用于公共建筑和工業(yè)建筑，既適用于擴(kuò)建工程，又適用于

9、既有建筑外墻的改造，外墻外保溫系統(tǒng)是作用在垂直的外墻體，不可避免的要經(jīng)受雨水沖刷、風(fēng)吹日曬、溫濕度侵襲和各種外力振動(dòng)等方面不利因素的考驗(yàn)，所以要求節(jié)能工程不僅必須達(dá)到節(jié)能率的要求，而且還必須滿足規(guī)定的基本使用年限。2.2外墻中保溫系統(tǒng)外墻中保溫系統(tǒng)，采用保溫材料與輕質(zhì)墻體材料，共同構(gòu)成外保溫復(fù)合夾芯墻體。它是在磚砌體、混凝空心墻與其他砌體材料所砌筑外葉墻與內(nèi)葉墻的中間，安裝膨脹珍珠巖保溫板、聚苯乙烯泡沫塑料板、聚酯硬質(zhì)泡沫板或礦棉板等絕熱保溫材料。把保溫材料設(shè)置在鋼筋混凝土圈梁、構(gòu)造柱等的外側(cè)，對(duì)外墻上的混凝土部件進(jìn)行保溫，防止部件的內(nèi)表面在冬季出現(xiàn)結(jié)露，以共同構(gòu)成外墻中保溫。外墻中保溫系統(tǒng)構(gòu)

10、造在嚴(yán)寒地區(qū)節(jié)能住宅使用較多。外墻中保溫系統(tǒng)，施工簡(jiǎn)單、抗震性能強(qiáng)、造價(jià)低，而且飾面施工不受限制，適用地區(qū)廣。目前這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用最多的是5o%的節(jié)能率的設(shè)計(jì)術(shù)、施工技術(shù)。外墻中保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與外墻外保溫薄抹灰系統(tǒng)相比較，飾面施工質(zhì)量比較可靠，出現(xiàn)飾面脫落質(zhì)量事故相對(duì)少，但按65%節(jié)能率的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行施工時(shí)，效果依然不盡人意。2.3內(nèi)墻內(nèi)保溫系統(tǒng)外墻內(nèi)保溫的復(fù)合墻體系結(jié)構(gòu)中，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)承重墻體分為現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土外墻、內(nèi)澆外砌或磚混結(jié)構(gòu)的外墻以及其他承重外墻。保溫材料復(fù)合在外墻內(nèi)側(cè)，墻體中可設(shè)空氣層或不設(shè)空氣層，當(dāng)有空氣層時(shí)，空氣層可以切斷液態(tài)水分的毛細(xì)滲透，防止保溫材料受潮，同時(shí)外側(cè)墻體結(jié)構(gòu)層有吸

11、水能力，其內(nèi)側(cè)表面由于溫度低而出現(xiàn)的冷凝水，被結(jié)構(gòu)材料吸入并不斷向室外轉(zhuǎn)移、散發(fā)，空氣間層還增加一定的熱阻?？諝鈱拥脑O(shè)置對(duì)內(nèi)部孔隙連接、易吸水的保溫材料很有必要，保溫材料層是節(jié)能墻體的主要功能部分。覆蓋材料防止保溫層受破壞，例如石膏板或其他飾面材料覆蓋面作為保護(hù)層，同時(shí)在一定程度上阻止室內(nèi)水蒸氣浸入保溫層。另外，該類節(jié)能墻體外側(cè)結(jié)構(gòu)層密度大、蓄熱能力大，相對(duì)室溫波動(dòng)較大，冬季供暖時(shí)升溫快，不供暖時(shí)降溫也快。2.4屋面節(jié)能保溫系統(tǒng)保溫屋面主要側(cè)重于嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)，其次是夏熱冬冷地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)。保溫屋面是使用熱惰性好的保溫材料，封閉屋面，最大限度減少室內(nèi)的熱量向室外傳遞。隔熱屋面主要側(cè)重用于我國(guó)南

12、方炎熱或夏熱冬冷地區(qū)，隔熱屋面主要是采用建筑結(jié)構(gòu)的方式降低輻射熱，能最大限度杜絕室外的熱量向室內(nèi)傳遞。如其中的架空屋面、蓄水屋面和種植屋面。由于兩種節(jié)能屋面方式不同，采用的節(jié)能施工技術(shù)有所區(qū)別，保溫屋面?zhèn)戎剡x用適當(dāng)?shù)谋夭牧吓c合理施工技術(shù)。而隔熱屋面?zhèn)戎夭捎媒ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所采取的隔熱措施。通過(guò)保溫和隔熱各自不同的處理方式，從而達(dá)到建筑節(jié)能和使用舒適的要求。對(duì)比幾種墻體節(jié)能系統(tǒng)的特點(diǎn)并結(jié)合當(dāng)前工程實(shí)際節(jié)能系統(tǒng)選擇方式與施工難易，筆者認(rèn)為外墻外保溫系統(tǒng)具有良好的可選擇性，同時(shí)屋面節(jié)能系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況的需要，多選取節(jié)能保溫屋面作為屋面節(jié)能系統(tǒng)。建筑節(jié)能保溫結(jié)構(gòu)體系探析節(jié)能保溫系統(tǒng)在日常生產(chǎn)生活中已經(jīng)慢

13、慢普及，本文利用鋼框架體系，采用新型節(jié)能保溫輕集料混凝土板為圍護(hù)體系，通過(guò)螺栓的連接，就輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑屋架確立整體設(shè)計(jì)案例，并對(duì)部分設(shè)計(jì)做節(jié)能保溫方面的計(jì)算探析。3.1工程概況某三層辦公樓，主體長(zhǎng)33m，寬14m，建筑面積1421.43m2。一層層高3.6m，二層、三層層高3.3 m。所在地區(qū)基本風(fēng)壓為0.35kn / m3，地面粗糙度c類(a = 0.22. ht = 400)，基本雪壓0.5kn / m3?？拐鹪O(shè)防烈度7°(0.1g)地震分區(qū)為一區(qū)，場(chǎng)地類別為類場(chǎng)地，抗震等級(jí)三級(jí)。主體結(jié)構(gòu)采純鋼框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的局部平面及橫同剖面如圖1所示。本工程主梁和柱均采用q235b熱軋h型鋼

14、。墻體、樓板、屋面板材料采用項(xiàng)目組研究的新型保溫節(jié)能輕集料混凝土板，節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)連接采用高強(qiáng)螺栓連接。3.2連接概況節(jié)能保溫混凝土板與h形梁柱的連接。（2）檀條材料和屋架的連接檁條采用z型冷彎薄壁型鋼，為了讓檁條在屋架上有可靠的支撐，這里采用屋架上弦焊接短角鋼制造的擦托，將檁條用c級(jí)螺栓(不少于兩個(gè))與其連接。如下圖23.3建筑節(jié)能保溫體系有關(guān)計(jì)算驗(yàn)證本體系框架有某焊接工字形截面平臺(tái)梁，如圖3所示,跨度3m,兩端簡(jiǎn)支,跨中所受集中荷載設(shè)計(jì)值n=250kn,鋼材為q235bf,f=215n/mm2，fy=235n/mm2,采用90×6支承加筋肋,探析鋼梁的局部穩(wěn)定性和支座處支承加筋肋的穩(wěn)定性。(1)局部穩(wěn)定計(jì)算翼緣(或15) 滿足要求腹板滿足要求(2)支座穩(wěn)定性支座反力n=125kn腹板受壓寬度（3）本案例體形系數(shù)的計(jì)算如下:可見(jiàn)本案例對(duì)于建筑體形系數(shù)的選擇是能夠滿足節(jié)能要求的。以上通過(guò)對(duì)節(jié)能保溫輕型結(jié)構(gòu)方案中的結(jié)構(gòu)局部進(jìn)行探析，并對(duì)所構(gòu)件截面進(jìn)行驗(yàn)算，從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)方案上具有現(xiàn)實(shí)的可行性，并為以后的保溫與節(jié)能建筑體系探討提供一個(gè)理論的平臺(tái)。小結(jié)總之，新型節(jié)能保溫節(jié)能建筑體系探究是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分，是執(zhí)行節(jié)約能源、