帶雙梁的框架結(jié)構(gòu)節(jié)能體系及其熱工性能分析

黃靚 王輝 蔣文龍

摘要：對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種帶雙梁的框架結(jié)構(gòu)節(jié)能體系，并對(duì)該體系及其技術(shù)原理進(jìn)行了介紹.用Fluent軟件建立三維穩(wěn)態(tài)傳熱模型，對(duì)梁、柱的熱工性能進(jìn)行了計(jì)算分析.結(jié)果表明：該體系與普通框架結(jié)構(gòu)體系相比節(jié)能59%，梁、柱部分的熱流量降低了79%，有效消除了梁、柱處的熱橋影響，節(jié)能保溫效果顯著.因該體系大幅度減少結(jié)構(gòu)冷熱橋的出現(xiàn)，保證新型墻材的大面積使用，并且無(wú)須再做外墻內(nèi)、外保溫，避免了這些技術(shù)的諸多弊病，是一種更適合綠色生態(tài)節(jié)能建筑要求的新的結(jié)構(gòu)體系.

關(guān)鍵詞：保溫；節(jié)能；帶雙梁的框架結(jié)構(gòu)；熱橋；熱工性能；傳熱量

中圖分類號(hào)：TU111.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在目前普遍使用的框架結(jié)構(gòu)、異形柱結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)房屋中，框架梁、框架柱、異形柱、剪力墻均構(gòu)成房屋結(jié)構(gòu)冷熱橋.以框架結(jié)構(gòu)為例，特別在中高層建筑中，框架柱、梁的尺寸較大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)冷熱橋大面積存在，新型自保溫墻材在建筑中的實(shí)際使用量很少.而現(xiàn)在比較流行的外墻保溫技術(shù)有外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫和夾芯墻體.內(nèi)保溫由于保溫層做在墻體內(nèi)部，減少了商品房的使用面積，影響居民的二次裝修，可能產(chǎn)生內(nèi)墻體發(fā)霉和結(jié)露等現(xiàn)象.外保溫技術(shù)也有不成熟的地方，比如施工困難、成本較高、易脫落、滲漏，使用壽命較短、維修困難、節(jié)能投資成本較高且影響外墻裝飾裝修等，甚至有引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)；夾芯墻體則易產(chǎn)生熱橋、施工相對(duì)困難、墻面裂縫不易控制、抗震性能較差.

目前國(guó)家正在積極推進(jìn)墻體技術(shù)改革，工信部發(fā)布的《新型建筑材料工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，“十二五”期間，墻體材料單位產(chǎn)品能耗降低10%，新型墻材占?jí)Σ谋戎貜?010年的55%提高到2015年的65%.市場(chǎng)和國(guó)家政策都為新型建筑材料及其節(jié)能體系提供了廣闊的發(fā)展空間，自隔熱保溫墻體材料[1-6]

從傳熱過(guò)程來(lái)看，由于室內(nèi)外存在18℃的溫差，熱量從室內(nèi)向室外傳遞，普通框架結(jié)構(gòu)的梁、柱部分只有鋼筋混凝土一種傳熱介質(zhì)，是典型的熱橋，熱量在梁、柱部分損失很大.而對(duì)于帶雙梁的框架結(jié)構(gòu)，熱量在柱子部分的傳遞主要從鋼筋混凝土柱子內(nèi)壁到加氣混凝土墻體內(nèi)壁再傳到室外，多了一層加氣混凝土墻體保溫層，熱阻增加，傳熱減少；從梁部分傳遞主要是從鋼筋混凝土梁內(nèi)壁到中間的擠塑聚苯板，再傳到外葉梁內(nèi)壁，然后傳到室外，中間多了一層擠塑聚苯板，熱阻增大，傳熱減少.

從上述的計(jì)算結(jié)果來(lái)看，普通框架結(jié)構(gòu)的梁、柱總傳熱量占整個(gè)單元總傳熱量的71%，熱橋的能量損耗很大，而帶雙梁的框架結(jié)構(gòu)梁、柱總傳熱量的比例為37%，通過(guò)梁、柱的能量損失大幅降低，降幅為48%.在外界條件一致的情況下，帶雙梁的框架結(jié)構(gòu)單位面積的熱流量為15.8 W /m2，與普通框架結(jié)構(gòu)相比降低了59%，單元總的傳熱量明顯降低；而帶雙梁的框架結(jié)構(gòu)梁、柱單位面積熱流量相較普通框架結(jié)構(gòu)降低了79%，有效消除了梁、柱處的熱橋影響，保溫隔熱效果顯著.同樣從溫度場(chǎng)的分布圖可以看出，普通框架結(jié)構(gòu)的梁、柱是典型的熱橋，而帶雙梁的框架結(jié)構(gòu)梁、柱因經(jīng)過(guò)處理，形成良好的隔斷，消除了熱橋的影響.

瞿燕等人[12]