房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

文/李潔 上海開(kāi)藝設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司天津分公司 上海 300384

隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的提高，在要求房屋建筑具有基礎(chǔ)使用功能的同時(shí)，還需要房屋建筑具有較強(qiáng)的節(jié)能環(huán)保性能，能夠提供更加舒適、健康的室內(nèi)環(huán)境。為了滿(mǎn)足人們對(duì)房屋建筑新需求，在保證房屋建筑建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，融入節(jié)能環(huán)保建設(shè)理念，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，建設(shè)完成綠色房屋建筑，推動(dòng)環(huán)境友好性社會(huì)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)人與自然的和平相處。

1、節(jié)能環(huán)保對(duì)現(xiàn)代房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用

我國(guó)的建筑新建面積每年都在20億m2以上，建筑行業(yè)是用能大戶(hù)，并且很多建筑都存在著資源浪費(fèi)的情況，使得我國(guó)在世界上成為建筑消耗量最大的國(guó)家，所以發(fā)展節(jié)能建筑被越來(lái)越多的人所關(guān)注。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐正在加快，這就要求建設(shè)與之相適應(yīng)的注重以人為本的節(jié)能建筑。

房屋建筑節(jié)能包括照射、采暖和利用空調(diào)等方面，并在房屋設(shè)計(jì)、建造和使用過(guò)程中采用新型的節(jié)能環(huán)保材料、施工設(shè)備和技術(shù)、產(chǎn)品等，執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)可生能源的再利用，減少供熱供應(yīng)、照明、熱水等能耗，加強(qiáng)對(duì)自然光利用的同時(shí)提高空調(diào)的制冷、制熱系統(tǒng)的效率等措施。這不僅要注意建筑的便利性和舒適性，還要提高能源的利用效率。節(jié)能環(huán)保對(duì)房屋建筑施工有著重大的意義，加強(qiáng)對(duì)可生能源的利用，提高能源利用效率，可以緩解目前資源緊張和環(huán)境污染的局面，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障國(guó)家能源安全。隨著房屋建造工程的日漸火熱，減少能耗，實(shí)施節(jié)能，就成了城市化建設(shè)過(guò)程中必須要解決的問(wèn)題，這不僅有利于可持續(xù)發(fā)展，而且具有很強(qiáng)的社會(huì)意義。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)的合理布局

房屋的合理布局對(duì)于整個(gè)建筑工程而言有著很大的影響,因此在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員首先必須保證建筑布局的合理性，優(yōu)化房屋的結(jié)構(gòu)體系。一般來(lái)說(shuō)建筑和結(jié)構(gòu)的合理布局及優(yōu)化設(shè)計(jì)主要有以下幾種方法。

2.1 砌體結(jié)構(gòu)的合理布置

磚砌體作為整個(gè)承重以及抗側(cè)移的構(gòu)件,雖然它的平面布置很靈活但卻不適合“躍層結(jié)構(gòu)”。在建筑中,門(mén)窗的開(kāi)洞寬度不能夠超過(guò)2.lm縱向的墻體總數(shù)量應(yīng)多于3道這個(gè)方法能夠在結(jié)構(gòu)上適當(dāng)?shù)販p少構(gòu)造柱的設(shè)置。

2.2 優(yōu)化底部框架——抗震墻結(jié)構(gòu)

通?？拐饓Y(jié)構(gòu)很容易因?yàn)槠湄Q向抗側(cè)力的構(gòu)件斷斷續(xù)續(xù)而使得受力平衡有問(wèn)題。所以,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,框架梁要盡可能地放置承重墻，如果不得不將框架梁設(shè)計(jì)在次梁的墻體上時(shí)，必須加大整個(gè)主梁與框架梁、次梁的配筋;同時(shí)要控制好梁的跨度,不宜過(guò)大或過(guò)小。在戶(hù)型的設(shè)計(jì)過(guò)程中,墻體布置盡量簡(jiǎn)潔、整齊通常大房間被設(shè)計(jì)在臨街的方向衛(wèi)生間等被設(shè)計(jì)在臨街的背面,以便布置臨街面柱網(wǎng)。

2.3 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)中的細(xì)節(jié)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要注意在建筑上的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。比如在進(jìn)行現(xiàn)澆板的設(shè)計(jì)時(shí)盡可能地用矩形板替代異形板,這樣不僅可以有效地避免拐角出現(xiàn)裂縫還可以達(dá)到受力的目的。在框架結(jié)構(gòu)，讓窗的頂部與框架梁的底部重合,這樣既降低門(mén)窗過(guò)梁這部分的造價(jià),又省去窗過(guò)梁的施工工序,因此可以縮短工期。在滿(mǎn)足節(jié)能設(shè)計(jì)要求的情況下,墻體盡可能采用質(zhì)量輕、厚度薄的砌體材料這樣可以減小梁上荷載,從而降低梁的鋼筋用量。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使用新型材料。例如墻體采用加氣混凝土砌塊這種材料重量為500-700kg/m3只相當(dāng)于粘土磚的1/4-1/3適用于框架結(jié)構(gòu)的填充墻和低層建筑的承重墻河以使整個(gè)建筑的自重比普通磚混結(jié)構(gòu)建筑的自重降低40%以上。由于建筑自重減輕地震破壞力小,所以大大提高了建筑物的抗震能力。同時(shí)新型材料具有良好的保溫隔熱性、隔音性沮施工方便。鋼筋采用新三級(jí)鋼,這種鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為360N/m m2而普通二級(jí)鋼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為300N/mm2,在構(gòu)件受力相同的情況下河以節(jié)省鋼筋用量。

2.4 綜合考慮建筑的設(shè)計(jì)因素

每一個(gè)房屋都有自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)概念而每一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)概念都應(yīng)該保證建筑和結(jié)構(gòu)的合理布置。由于在選用材料、參數(shù)等許多方面有不同之處因此細(xì)節(jié)上的處理方法不同。例如在建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡可能地使用對(duì)稱(chēng)理念,減少高度上的差距;盡可能地減少使用轉(zhuǎn)換層避免結(jié)構(gòu)應(yīng)力過(guò)于集中;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)盡量讓承重構(gòu)件相互貫通增加美感。總之設(shè)計(jì)師應(yīng)該綜合性地考慮設(shè)計(jì)上建筑和結(jié)構(gòu)的種種因素保證每個(gè)細(xì)節(jié)的合理、準(zhǔn)確。

3、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)能措施探討

3.1 房屋密閉結(jié)構(gòu)

在房屋的密閉結(jié)構(gòu)上做文章主要是用來(lái)保證房屋的保暖性能和氣體的密封性能。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中門(mén)窗的密閉結(jié)構(gòu)也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn),但由于技術(shù)的限制,使得現(xiàn)階段所使用的設(shè)計(jì)都很難實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的保暖,密封性也隨著使用年限的增長(zhǎng),逐年下降。如果能夠在門(mén)窗結(jié)構(gòu)上做兩層玻璃的設(shè)計(jì),再增加新型緊實(shí)的密封條,輔助以密封膠涂抹,在門(mén)窗處保證與外接的隔離,可以防止房間內(nèi)部的溫度向外界環(huán)境的散失,這樣就能夠節(jié)約能源,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

3.2 門(mén)窗方面的節(jié)能

由于我國(guó)地域遼闊她貌不一在很多地區(qū)尤其是一些夏熱冬冷地區(qū),其建筑物的窗口多是采用單薄的金屬材質(zhì)。但是這種材質(zhì)的金屬窗傳熱系數(shù)較大,很難為建筑物的恒溫提供保障，而單框雙玻璃材質(zhì)的塑料窗卻能夠很好地避免傳統(tǒng)材質(zhì)窗的缺陷。曾有實(shí)驗(yàn)顯示,在采用了這種節(jié)能窗后,建筑墻體只需要抹上一點(diǎn)隔熱砂漿便可以很好地滿(mǎn)足傳熱的要求。且隔熱砂漿相對(duì)于內(nèi)抹灰層而言,其不占空間,而且該材料有更高的防火性能是建筑節(jié)能的主要建造材質(zhì)。

3.3 屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)

根據(jù)需要，可以設(shè)計(jì)保溫隔熱屋面或者采取坡度屋頂，加強(qiáng)室內(nèi)保溫，達(dá)到節(jié)能環(huán)保。并且可以在屋頂放置太陽(yáng)能熱水器，使屋內(nèi)的一些其他太陽(yáng)能設(shè)備都能夠正常使用，節(jié)約煤、電，推廣太陽(yáng)能，將會(huì)是房屋結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的一個(gè)重要關(guān)鍵點(diǎn)。

3.4 外圍墻體和綠化設(shè)計(jì)

墻體設(shè)計(jì)不僅要起到隔熱、隔音、防潮、保溫等作用，還要利用建設(shè)過(guò)程中的特殊構(gòu)造，比如在兩側(cè)墻上設(shè)計(jì)擋風(fēng)墻，使其形成喇叭形狀，使風(fēng)自然而然吹到陽(yáng)臺(tái)人家處，有效地控制通風(fēng)。在周?chē)部梢灾谱骶G化帶，不僅有效防止噪聲，還可以阻擋太陽(yáng)輻射，減弱其他相鄰物反射過(guò)來(lái)的熱量，對(duì)周?chē)ㄖh(huán)境起到一定的保護(hù)作用，減少能源消耗，并且使生態(tài)結(jié)構(gòu)更加平衡。

3.5 地面節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

地面是房屋建筑節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)時(shí)不可忽視的一部分。在對(duì)地面進(jìn)行節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要以房屋建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為基本要求，保證地面施工質(zhì)量，為房屋建筑提供基礎(chǔ)保障。地面材料的選擇是地面節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，在選擇施工材料的時(shí)候，應(yīng)該從材料的屬性、材質(zhì)、性能、質(zhì)量的方面進(jìn)行綜合考慮，選擇符合工程標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量材料，特別要注意材料的物理性能和化學(xué)性能。

3.6 建筑主體的保溫

建筑主體是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的主要組成部分,因此這部分的保溫工作必須重點(diǎn)考慮,并適當(dāng)?shù)脑黾臃莱痹O(shè)計(jì),選取節(jié)能環(huán)保的材料對(duì)墻體內(nèi)外側(cè)進(jìn)行保溫層敷設(shè),能夠有效的保持房間內(nèi)部溫度,防止外界溫度突變帶來(lái)居住的不適。還應(yīng)該考慮防水層的敷設(shè),避免因天氣潮濕帶來(lái)的外觀損壞

3.7 選擇節(jié)能設(shè)備

現(xiàn)代化家居設(shè)備融人了更多的創(chuàng)新技術(shù)和節(jié)能特點(diǎn),適用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的節(jié)能應(yīng)用,為相應(yīng)的節(jié)能設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)有的接口也是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該提前考慮的問(wèn)題,也是推進(jìn)節(jié)能概念在日常家居中引人的動(dòng)力。

3.8 玻璃方面的采用

在節(jié)能建筑中筆者建議采用具有強(qiáng)保溫性的玻璃。由于普通的厚度為03cm的玻璃雖然對(duì)太陽(yáng)輻射的透過(guò)率高達(dá)85%但是在夜晚或是遇到陰霆天氣時(shí),室內(nèi)90%的熱輻射量會(huì)被其吸收使其無(wú)法很好地阻擋室內(nèi)熱量的外泄。因此在節(jié)能建筑中中空玻璃逐漸取代了普通的玻璃。因?yàn)橹锌詹ＡМ?dāng)中的惰性氣體含有氨氣、氨氣等,這些氣體由于比空氣導(dǎo)熱更小且性能穩(wěn)定因此其保溫性能最佳。而氨氣在空氣中約占到10%應(yīng)用起來(lái)更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

3.9 充分利用太陽(yáng)能

太陽(yáng)能是一種可再生的清潔型能源，具有良好的節(jié)能環(huán)保型，在房屋建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分利用太陽(yáng)能。首先，應(yīng)該提高人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)，大力推廣太陽(yáng)能技術(shù)和設(shè)備，減少煤炭、石油等傳統(tǒng)型能源的使用比例。

結(jié)語(yǔ)：

在當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為必不可少的因素，也是中國(guó)必須長(zhǎng)期堅(jiān)持的一項(xiàng)重要政策。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，合理進(jìn)行規(guī)劃、建造，要充分考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，綜合環(huán)境、人文、節(jié)能、建筑等各方面的因素，在房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外部結(jié)構(gòu)上，根據(jù)先進(jìn)理念，進(jìn)行房屋設(shè)計(jì)。節(jié)能環(huán)保的房屋建筑不僅能緩解我國(guó)的能源緊張的情況，還有利于實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，全面落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，保障國(guó)家和人民大眾的利益。