低能耗裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑研究與應(yīng)用

張常明

（黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150025）

1 低能耗裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑

發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是推動(dòng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的客觀要求，裝配式鋼結(jié)構(gòu)不僅可以節(jié)約資源、減少施工污染、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率以及質(zhì)量安全水平，更能促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合，形成新產(chǎn)業(yè)新動(dòng)能、化解過剩產(chǎn)能，推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級[1]。

低能耗節(jié)能技術(shù)是指能夠充分利用可再生能源，有效減少建筑能耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水目標(biāo)。建筑節(jié)能的根本出路，是調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，用低品質(zhì)能源、可再生能源來代替高品質(zhì)能源。其最有效的方式是推廣低能耗建筑。這也是建筑節(jié)能發(fā)展的一個(gè)趨勢[2]。

將裝配技術(shù)與低能耗技術(shù)相結(jié)合具有以下特點(diǎn)：（1）采用低能耗技術(shù)的節(jié)能圍護(hù)體系，重視建筑物節(jié)能減排，建筑體系盡量不使用高能耗、不易回收得材料，采用低品質(zhì)、可循環(huán)使用的材料；（2）將集成化施工技術(shù)與綠色建筑相結(jié)合，提高建造能力，有效降低能耗，節(jié)省材料，縮減工期；（3）通過三級計(jì)量，根據(jù)實(shí)際需要配給資源，降低建筑系統(tǒng)使用能耗，加大綠色能源的利用，從而實(shí)現(xiàn)我國節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水的目標(biāo)。

2 當(dāng)前低能耗裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中存在的問題

我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)目前普遍存在的問題有隔音性能差、墻體易開裂和保溫性能差。在建筑節(jié)能的政策號召下，保溫節(jié)能效果差業(yè)已成為制約裝配式鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)重要因素。

而影響建筑節(jié)能的主要原因有[3]：

2.1 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫做法不合理

近年我國的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫做法主要有內(nèi)保溫、夾芯墻保溫等，這些都是將圍護(hù)結(jié)構(gòu)暴露在外或局部暴露在外，建筑物的圍護(hù)系統(tǒng)分別處于不同的環(huán)境溫度中，不這樣往往會導(dǎo)致墻體發(fā)生裂縫，破壞建筑物主體，使建筑物處耐久性降低。

2.2 高耗能建筑比例大

我國99%以上的建筑是高能耗建筑，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約430 億平方米建筑中采取了節(jié)能措施的僅占4%，單位建筑能耗是發(fā)達(dá)國家新建建筑的3 倍以上。

2.3 建筑節(jié)能狀況落后

發(fā)達(dá)國家于20 世紀(jì)70 年代開始推進(jìn)建筑節(jié)能技術(shù)，而我國建筑節(jié)能發(fā)展較為滯后，我國外墻系統(tǒng)傳熱系數(shù)一般為發(fā)達(dá)國家的3～5 倍，外窗系統(tǒng)的傳熱系數(shù)一般為發(fā)達(dá)國家的2～3倍，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是發(fā)達(dá)國家的是3～6 倍。

3 低能耗裝配式鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及探索

針對目前裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑及建筑節(jié)能存在的問題，本文嘗試應(yīng)用一種低能耗裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，探索解決建筑節(jié)能中的部分問題?；谛滦蚃DS 輕質(zhì)節(jié)能板材進(jìn)行圍護(hù)體系墻體設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)選用的JDS 輕質(zhì)節(jié)能板材為夾心型板材，內(nèi)、外頁為20mm 珍珠巖和秸稈粉塵蒸壓板，中間夾90mm 聚苯乙烯泡沫板（如圖1 所示）具有以下特點(diǎn)[5]：（1）技術(shù)性能指標(biāo)高、功能全、重量更輕、強(qiáng)度更高、抗壓抗折、耐酸堿、保溫隔熱、隔聲、防火、防水、抗震、環(huán)保、節(jié)能；（2）可加工性強(qiáng)，施工快捷高效。JDS 墻板具有可鋸、可釘、可刨、可鉆、可粘貼、可重復(fù)使用的特點(diǎn)；大塊件組合安裝，建筑施工快速、便捷，可提高勞動(dòng)率30%以上；（3）勞動(dòng)強(qiáng)度低，極大降低建筑施工成本。產(chǎn)品輕質(zhì)、大塊件，可提高工作效率3-5 倍，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度和建筑施工成本；（4）建筑荷載小、造價(jià)更低。由于重量輕，同等墻體面積僅是490mm 墻磚混結(jié)構(gòu)重量的1/15，可大大降低建筑結(jié)構(gòu)縱向荷載，從而減少肥梁胖柱、減少鋼筋混凝土的使用，顯著降低工程整體造價(jià)；（5）擴(kuò)大使用面積。 在滿足建筑各項(xiàng)指標(biāo)的前提下，相同建筑面積可增加使用面積10%－22%；（6）防火性能達(dá)到國家A 級標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品屬不燃體。在設(shè)計(jì)中針對外圍護(hù)體系中易產(chǎn)生熱量損失的窗口部位，進(jìn)行覆蓋保溫材料設(shè)計(jì)，以解決冷、熱橋問題，如圖2 所示。

圖1 JDS 輕質(zhì)節(jié)能板材

圖2 圍護(hù)體系窗口節(jié)能做法

3.1 利用裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，加速施工進(jìn)度

為加快施工進(jìn)度和現(xiàn)場文明施工程度，體現(xiàn)現(xiàn)代建筑的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、裝配化和信息化，本設(shè)計(jì)采用了裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，并采用復(fù)合保溫屋面體系。

3.2 采用電熱膜供暖技術(shù)，并利用三級計(jì)量方式節(jié)水，節(jié)電為減少建筑耗能，在本項(xiàng)目中，全部房間均采用了電熱膜供暖技術(shù)以及集成保溫吊頂（如圖3、4 所示），并結(jié)合三級計(jì)量方式，對每個(gè)房間分別按需供熱、供水。

圖3 電熱膜供熱技術(shù)

圖4 保溫集成吊頂

4 結(jié)論

該低能耗裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建成后，通過與鄰近同面積傳統(tǒng)建筑的對比，可得到結(jié)論如下：

4.1 與傳統(tǒng)混凝土框架結(jié)構(gòu)相比，該裝配式鋼結(jié)構(gòu)縮短工期42%。

4.2 同時(shí)采取主動(dòng)供熱時(shí)，在室溫同為20℃時(shí)，該低能耗裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑每年可節(jié)約資金17.3%。

4.3 基于三級計(jì)量技術(shù)，每年可集約用水12.6%，節(jié)約用電10.9%。

圖5 節(jié)能平臺檢測系統(tǒng)

圖6 成品

綜上所述,低能耗裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有施工快捷、節(jié)能、節(jié)材等優(yōu)勢，具有一定的推廣價(jià)值。