《钢结构节能住宅对墙体材料的要求.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢结构节能住宅对墙体材料的要求.pdf(6页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、l 建筑节能 钢结构节能住宅 对墙体材料的要求 R e q u e s to fS t e e lS t r u c t u r e dE n e r g yS a v i n gR e s i d e n - t i a IH o u s et ot h eW a M a t e r i a l s 一吴云W uY u n 【摘要】钢结构住宅是理想的节能省地型住宅,文章从节能的角度出发,论 述适合钢结构住宅的外墙材料,即对墙体材料中的建筑砌块和墙板在结构上、 材料性能上的要求。 【关键词】钢结构节能住宅;建筑砌块:墙板 E A b s t r a c t j T h es t r u c t
2、 u r e dr e s i d e n t i a lh o u s ei sak i n do fe n e r g ys a v i n ga n dl a n ds a v i n g h o u s e I nt h ep a p e r ,t h ea u t h o rd i s c u s s e dt h ee x t e r n a lw a l lm a t e r i a l sf i tf o rs t e e ls t r u c t u r e dr e s i d e n t i a lh o u s ef r o mt h ea n g l eo fs a
3、v i n ge n e r g y ,t h a ti s ,t h er e q u e s t so ft h e m a t e r i a lb u i l d i n gb l o c k sa n dw a l lp a n e li nt h ew a l lm a t e r i a l so nt h es t r u c t u r ea n dm a t e r i a l p e r f o r m a n c e E K e y w o r d s 口s t e e ls t r u c t u r e dr e s i d e n t i a lh o u s e
4、 ;b u i l d i n gb l o c k s ;w a l lm a t e r i a l s 0 前言 随着城市化进程的迅速推进,城市 住宅建筑与日俱增,势必造成能源消费 需求的不断上升,能源供应将更加紧 张,甚至会影响经济的持续发展。为 此,国家十分重视住宅建筑的节能工 作,19 9 2 年11 月9 日国务院发布文件 关于加快墙体材料革新和推广节能建 筑的意见,首次就墙改工作提出了重 要的指导意见,明确指出要大力发展节 能、节地、利废、保温、隔热新型墙 体材料,加快墙体材料革新,推进建筑 节能工作。在2 0 0 4 年中央经济工作会议 上,胡锦涛总书记提出,要大力发展节 1
5、4 住宅科技2 0 0 8 0 5 能省地型住宅。其中钢结构住宅建筑体 系由于具有标准化、系列化、配套化, 可组织进行工业化生产;且节能、节 水、节地、节材,符合环保及可持续 发展的要求等特点,是理想的节能省地 型住宅,因此近几年得到了很大的发 展。目前在我国很多地方都有钢结构住 宅建筑开工建造,专业加工及施工力量 也初具规模,可以认为钢结构应用于 多、高层住宅在结构技术上已经较成 熟。 同时我们也应看到,钢结构住宅在 我国起步较晚,设计、施工和使用都经验 不足。目前建成的钢结构住宅建筑中,有 相当一部分节能效果不佳,甚至有的还 存在质量隐患。我国现有的墙体材料适 合钢结构住宅建筑要求的产品比
6、较少, 与之配套的墙体材料系统研究相对滞后, 这对于我国钢结构住宅的发展十分不利, 已经成为制约我国钢结构住宅建筑发展 的瓶颈。目前市场上主要有以下几种钢 结构节能住宅围护墙体材料:砖:主要 包括多孔砖和空心砖、粉煤灰砖( 多孔砖) 等;块材:主要指建筑砌块,有实心砌 块和空心砌块,如混凝土小型空心砌块、 蒸压加气混凝土砌块、粉煤灰砌块等; 墙板主要指建筑板材,有A L C 墙板、G R C 墙板、硅酸钙墙板、石膏墙板、钢丝网架 水泥夹芯墙板、复合轻质夹芯墙板等。 考虑到我国墙体材料革新及建筑节 能的要求和钢结构的特点,粘土砖类墙 体材料不宜在钢结构住宅体系中采用, 霉壤霪豢霪壤蒜蔫罐辫攀删霪
7、#遵鬟撼。霪麟攀薰p蕤努篓嚣萎*辫鍪鬟黼融辨#歉攀g黪#罄鼽。融豁燃 万方数据万方数据 因此钢结构住宅墙体系统中,基层墙体 可供考虑的只有块材及板材两大类。 要求 1 钢结构节能住宅对建筑砌块的 建筑砌块在世界各国的应用比较广 泛,美国和日本建筑砌块已成为墙体材 料的主要产品,分别占墙体材料总量比 例的3 4 和3 3 。欧洲国家中,建筑 砌块的用量占墙体材料的比例约在 1 0 一3 0 之间,在一些发达国家,建 筑砌块不但产量大,而且砌块的生产与 应用技术也非常完善。 砌块是目前我国建筑墙体使用较广 泛的墙体材料,以混凝土空心砌块为例, 对于住宅产业化钢结构住宅墙体系统, 砌块并非十分合理的
8、选择,主要因为”! 混凝土空心砌块墙体现场施工量大, 与住宅产业化的原则不符:砌块自重 较大,不利于钢结构住宅体系发挥自重 较轻的优点;品种较少,作为单一材料 砌筑外墙尚存在“渗”、“裂”、“热”等问 题,需进一步提高砌块的质量、强度,增 加品种,以满足住宅外墙装饰和热工等 要求。 但是考虑到建筑砌块现阶段是我国 重点推广的新型墙体材科之一,我国建 筑砌块总产量仍保持持续增长,因此短 时期内钢结构住宅墙体采用砌块是无法 避免的。同时在我国钢结构住宅中使用 砌块也具有优势:符合我国建材工业 技术水平尚较落后,同时我国建筑施工 人力资源较丰富的特点:砌块生产对 原材料要求较低,可以更大限度的采用
9、我国大量的工农业废料:砌块具备一 定强度,如混凝土砌块类,采取内嵌式 砌筑还有利于提高钢结构住宅体系的刚 度。 目前我国钢结构住宅建筑墙体常用 的砌体有如下几种幢l : ( 1 ) 小型混凝土空心砌块,其原料为 水泥和骨料,还可以掺入大量工业废渣, 如高炉矿渣、煤渣、煤矸石、粉煤灰等, 同时加工能耗比实心粘土砖低三分之 二,是一种可作为承重墙使用的墙体材 建筑节能墨 2 0 0 8 0 5 住宅科技 15 万方数据万方数据 叠建筑节能 料。主要规格有:3 9 0 m mX19 0 m m 1 9 0 m m 3 9 0 m mX1 3 0 m mX1 9 0 m m 等,空心率为4 5 一5
10、0 ,表观密度 为12 0 0 14 0 0 k q m 3 。施工方法简 单,还可利用砌块的空心在墙体内部浇 筑钢筋混凝土芯柱,加强建筑物的整体 性。加入保温功能的砌块,施工时在其内 部插槽中插入苯板等保温材料,可实现 保温功能,同时对保温层有很好的保护 作用。 ( 2 ) 蒸压加气混凝土砌块,它是在浆 料中加入发泡剂发生化学反应产生气体, 形成多孔混凝土,成型后采用高压蒸汽 进行养护,达到一定强度的砌块。主要规 格有:6 0 0 m mX2 5 0 m mX5 0 ( 10 0 、 12 5 、15 0 、2 0 0 、2 5 0 、3 0 0 ) m m 等。 16 住宅科技2 0 0
11、8 0 5 蒸压加气混凝土砌块作为外墙,不仅满 足承载力、隔声、防火等要求,而且内部 的微小气孔使材料内部形成静空气层, 导热系数为0 11W ( m K ) ,保温隔热性 能是普通混凝土的1 0 倍,使用2 5 0 m m 以 上厚度蒸压加气混凝土砌块作为外墙, 可达到节能5 0 的要求。由于自身具有 良好的保温隔热性能,作为外墙使用时 可以不单设保温层,简化施工,加快了施 工进度,质量也容易控制,这是蒸压加气 混凝土砌块作为外墙使用的最突出的优 点。 蒸压加气混凝土砌块与钢结构的连 接简单。蒸压加气混凝土砌块外墙在砌 筑时,每5 0 0m m 高设置两根正6 钢筋 与钢柱连接即能保证墙体的
12、稳定性。 ( 3 ) 粉煤灰砌块外墙,它的承载 能力和同体积密度的轻骨料混凝上相近 或略高。干燥状态下,导热系数为0 4 7 W ( m K ) 0 5 8W ( m K ) 。吸水率较 大、吸水速度较慢,砌筑时应采用相应 措施。浸水饱和之后,其强度与蒸养后 强度相比,一般会降低1 0 1 5 ,但 将其继续浸泡,则强度不会继续降低, 反而会略有增长,不宜用于高温、潮 湿、酸性环境。抗冻性能良好,即使 是在北方寒冷地区,也能达到质量要 求。但是由于砌块体积重量较大,仅靠 人工施工可能略有不便。同时,如果对 原材料选择不当,产品易放射性超标。 砌块类外墙采用内嵌式安装不需要 特殊的连接构件,施工
13、技术要求低,适合 我国目前的住宅建造工艺水平,同时造 价也较低:砌块采取内嵌式砌筑还有利 于提高钢结构住宅体系的刚度。其不足 主要表现在:砌块类外墙采用内嵌式安 装无法形成完全围护结构体系,容易造 成热桥,同时内嵌式安装也不便于进行 外墙面的装饰、防水及保温处理等。 普通加气块的优点是价格低,缺点 是耐候性能差。曾在各地出现过加气混 凝土块做外墙,外墙表面普遍开裂的现 象。普通加气块最好不要暴露在外墙外 表面直接与大气接触,它最好与有较好 耐候性能的外墙材料复合使用图1 ) 。外 挂板材采用具有保温隔热、装饰、防水及 耐候功能的板材,可以阻断砌块的热桥。 板材与钢结构之间采用龙骨连接,可避 免
14、钢结构变形对板材造成破坏,导致外 墙体产生裂缝,同时形成的空腔有利于 墙体防水及隔热。上海中福城三期钢结 构住宅和北京金宸国际公寓,二者均采 用铝塑板饰面板材,保温节能效果理想。 2 钢结构节能住宅对墙板的要求 板材为各类墙体材料中技术含量最 高的墙体材料,特别是外墙板。这主要 体现在两个方面:一方面对构成墙板的 材料要求高,以加气混凝土材料为例, 生产加气混凝土板材从工艺要求到生产 材料要求均高于生产加气混凝土块材; 万方数据万方数据 另一方面墙板对于连接节点的构造要求 也很高,需要有针对性的节点设计及施 工安装。这些特点虽然与住宅产业化钢 结构住宅的要求相符,但是考虑到我国 目前较落后的建
15、筑工业现状,国内能够 满足该结构住宅外墙要求的板材较少。 当前技术相对比较成熟的主要有单 一材料墙板和轻质复合材料墙板,前者 则有南京旭建建材集团和上海伊通公司 生产的加气混凝土外墙板,后者以北京 北新集团推出的G R C 外墙板及金邦板为 代表。 2 1 单一材料墙板 单一材料的外墙挂板目前主要有蒸 压加气混凝土板和轻骨料混凝土板。板 材内部一般设置经过特殊处理的钢筋网 以提高墙板的刚度,厚度需根据材料质 量和热工计算决定。板材表面可在浇筑 前利用底模刻槽或用浮雕模板进行装 饰。这些板材自重轻,导热系数小,强 度高,具有较佳的耐火、防火及隔声性 能,是理想的保温外墙板。 常用的单一材料外墙板
16、有南京产 A L C 板和上海产伊通板。这两种板内都 配有构造筋,质轻、防火、保温、抗 渗、环保,可以做涂料、油漆、墙纸、 瓷砖等装饰,表面可做二次J n T ,能够 满足建筑师对建筑立面设计的需要。 ( 1 ) ALC 墙板( 图2 ) 以硅砂、 水泥、石灰等为主要原料,配有防锈处 理的钢筋,经过高温、高托、蒸气养 护而成的多孔混凝土板。蒸压轻质加气 混凝土条板在基本材料和生产原理上与 蒸压加气混凝土砌块基本相同,只是在 其中加入了钢筋网片,以适应板材的形 式,所以在一些物理性质上这两种材料 非常类似。 板厚为1 5 0 m m ,板内双面配筋( 谚 5 5 m m 15 0 m m ) ,
17、标准A L C 板宽为 6 0 0 m m ,板长为58 0 0 m m ( 2 个层高) 。这 种挂板自重轻( 计算用0 6 5X10 3 k q m 3 ) , 抗震性能好,安装方便,板材在工厂制作, 施工不受季节影响,可大大缩短工期:15 0 厚A L C 板的导热系数为0 11 W ( m K ) ,相 当于4 9 0 m m 厚砖墙的热阻值,具有良好 的保温隔热性能,是理想的节能型墙体。 保温隔热 藿 口 饰面板 、 l I 5 l 钢柱 。o 。1 。一 r 钢梁 安装龙骨 L 廖一 l 塑基 空腔 雾 一 I t “ _ _ - - _ - 目 图1 钢结构住宅砌块复合外墙构造示
18、意图 此外,A L C 板本身经过发泡处理,具有 良好的气密性和防水性能。最突出的优 点是材料不仅能满足作为钢结构住宅外 墙材料的各种要求,而且自身能满足保 温隔热要求,节省保温层施工,目前从 材料自身性能到施工技术都比较成熟。 施工为干作业,虽然自身重量很轻,可 以进行人力施工,但在运输、吊装中最 好使用一些简单的器具、机械,否则不 仅施工速度受到限制,而且材料破损率 上升。安装施工费用高,随着施工技术 的进一步提高,造价将会降低。 A L C 板首先主要应用在上海中福城 二期钢结构住宅等,A L C 板与主体结构的 圈2 A L C 板 建筑节能一 连接( 图3 ) I 引。 ( 2 )
19、上海伊通公司生产的伊通板是 以磨细石英砂、石灰、水泥和石膏为主要 生产原材料,以铝粉为发气剂,经高温 1 8 0 一2 0 0 0 C ) 、高压( 1 0 1 2 个标准 大气压) 下养护1 0 1 4 h 而成的细密多孔 状轻质加气混凝土制品。 伊通板宽6 0 0 m m ,长6 m ,自重轻 ( 绝干密度5 0 0 k g m 3 6 5 0 k g m 3 ) ,仅 为红砖的1 4 ,保温隔热性能好,8 0 m m 厚的伊通产品能达到一砖半墙的保温效 果,1 0 0 m m 厚防火能力可达4 h 以上,抗 渗性比粘土砖墙体高8 5 ,干法施工,各 方面性能均满足住宅设计要求。 2 0
20、0 8 0 5 住宅科技17 万方数据万方数据 l 建筑节能 2 2 复合墙板 单一的墙体材料大多不能满足建筑 节能的要求,必须与一些高效的热绝缘 材料相复合,如岩棉板、玻璃棉、膨胀珍 珠岩、阻燃聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫 板、酚醛泡沫树脂板等,采取复合技术, 达到建筑节能的目标。复合方法有工厂 预制和现场组装两种。按保温材料的布 置位置可分为外保温、内保温与夹芯保 温三种,目前以外墙外保温应用最为广 泛。 外墙外保温墙板的构造形式采用结 18 住宅科技2 0 0 8 0 5 图3 上海中福城( 二期) 住宅A L C 外墙板节点图f a 、b 、c ) 构层+ 保温层,制作简便,设备要求不
21、高。保温层与结构层的结合方式有三种 【4 1 ( 1 ) 用粘结胶浆将保温板直接粘结 在结构层上( 图4 ) o 这种方法程序简单, 整体性好,但是粘结胶浆多为有机化工 材料与水泥拌合而成,国内实际采用时 间还不到1 0 年,其耐久性、耐候性有待 实际工程的考验。 ( 2 ) 用金属构件将带有斜插钢丝 和面层钢丝网的保温板固定在结构层 上,在保温板表面的钢丝网上抹普通水 泥砂浆作面层( 图5 ) 。施工方法:先点焊 钢筋网架并固定保温板,再支模浇注混 凝土成型。这种方式材料易得,连接也 很方便,不足之处是斜插钢丝和金属构 件易形成热桥,并且在保温层内易锈 蚀,影响墙板性能。 ( 3 ) 将保温
22、板背面制成锯齿形, 预制时紧贴模板放置,与混凝土浇筑在 一起,以加大保温板与混凝土的粘结 面,并在混凝土结构与保温层中设A B S 工程塑料胀管,加强主体与保温层之间 的锚固( 图6 ) 。这种方式是综合了上述两 万方数据万方数据 殄囊 基层墙体 粘结胶浆 聚苯板 网格布 面层涂料 混凝土墙 聚苯板外表面 刷界面剂 聚合物水泥抗裂砂浆 压入抗碱玻纤网格布 装饰面层 塑料胀管 图6 保温层与结构层的结合方式三 种构造的优点,弥补了上述两种构造的 缺陷,效果比较好。 国内如北新集团推出的G R C 外墙板 及金邦板( 图7 ) ,不仅重量轻、保温 性能好,而且又具有装饰效果,非常适 合工业化程度较
23、高的钢结构住宅。 3 结语 近年来,国家开始出台优惠政策, 鼓励建筑行业积极合理地推广应用钢结 构。随着对钢结构节能住宅的综合研究 图5 保温层与结构层的结合方式二 图7 金邦板构造 及墙体材料等配套产品的开发,钢结构 住宅的市场越来越广阔,同时也将促进 我国墙体材料革新与建筑节能事业的发 展,促进我国住宅产业化的发展。 参考文献 1 1 于春刚住宅产业化一钢结构住 宅围护体系及发展策略研究同济大学博 士学位论文,2 0 0 6 2 1 2 田燕娟,雷宏刚浅谈钢结构住 宅的外墙围护材料科学之友,2 0 0 6 , ( 3 ) 建筑节能 3 1 建设部科技发展促进中心钢结 构住宅设计与施工技术2 0 0 3 1 1 4 1 陈景坤,田波复合围护结构保 温技术在节能住宅建筑设计中的应用辽 宁工学院学报,20 03 ,( 8 ) ( 收稿日期:2 0 0 8 0 4 10 ) 吴云。兰州理工大学硕士毕业,西 北民族大学土木工程学院讲师。 2 0 0 8 0 5 住宅科技 19 万方数据万方数据
链接地址:https://www.31doc.com/p-5190217.html