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建筑围护结构看这里,施工技术全面get

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人气:-发表时间:2020-05-08 17:42【

  建筑能耗不断增长,建筑能耗的主要来源是建筑外围护结构墙体的能源消耗。

  建筑围护结构是指建筑物及房间各面的围护物,分为透明和不透明两种类型:不透明围护结构有墙、屋面、地板、顶棚等;透明围护结构有窗户、天窗、阳台门、玻璃隔断等。按是否与室外空气直接接触,又可分为外围护结构和内围护结构。在不需特别加以指明的情况下,围护结构通常是指外围护结构,包括外墙、屋面、窗户、阳台门、外门,以及不采暖楼梯间的隔断和户门等。


围护结构:

一、围护结构墙体的保温性能

二、钢结构围护技术

三、围护结构节能技术措施


一、围护结构墙体的保温性能

  建筑围护结构墙体的保温性能涉及建筑外围护墙体、门窗以及屋面等3方面的保温方法分析。

01、墙体内保温

  建筑墙体内保温技术主要是通过如下两种保温方法来实现的:第一,将块状保温材料砌筑或粘贴到外墙内侧,此外,还需要将水泥砂浆或者聚合物抗裂水泥砂浆涂抹到表面,作为墙体的保护层;第二,内墙的保温效果通过保温砂浆来实现,最简单快捷的操作就是将其直接涂抹上。 

  对外墙的保温技术所具备的施工特点主要是施工简便以及操作灵活等,然而,也具有诸多问题,主要有以下几个方面:第一,这种技术在具体实施的过程中会侵占建筑内部面积,在很大程度上将给保温层的功效的顺利发挥造成威胁;第二,若是所使用的内保温材料达不到环保要求,将严重影响建筑物使用者的身体健康状况;第三,防火性能得不到有效的保证。所以,通常情况下,墙体内保温技术很少在办公或者居住等人口密度较大的场所应用。

02、墙体外保温

  应用比较广泛的墙体外保温技术的具体操作是:将保温板挂置于外围护墙体上,然后在外墙上通过粘接砂浆或者专用的固定件粘贴保温材料,涂抹抗裂砂浆,将玻璃纤维网格布压入进而建立保护层,并制作装饰面。在外墙保温技术中得到广泛使用的保温板品种较多,主要涉及:膨胀聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、聚氨酯(PU)硬质泡沫塑料等材料的保温板。近些年,聚氨酯(PU)硬质泡沫塑料的保温板得到了业内人士的青睐,主要是因为它的导热系数比较低,仅达到0.025~0.028W/(m•K),此外,它还具备操作简单、性价比较高的优势。聚氨酯(PU)硬质泡沫塑材料具备较高的韧性,因此,较难发生开裂的现象,并具备较好的防水、隔汽性能。与此同时,PU硬泡材质还赋予其离火自熄碳化的特点,能够有效地减弱火焰的传播速度。聚氨酯(PU)硬质泡沫塑料所具备的诸多优势都是其他保温材料难以达到的。目前,世界上比较发达国家所使用的建筑保温材料中的绝大部分都是聚氨酯材料,与我国相关领域的数据形成了鲜明的对比。 

  外墙保温所涉及的另一种手段在墙体上之间涂抹保温料浆,进而确保外墙保温、抗裂、抗渗功效的实现。这种技术手段所具备的特点是施工技术简便、劳动强度小以及工作效率高等,此外,在对故障墙体进行施工的过程中不涉及找平操作,而是通过保温料浆找补方法弥补故障墙体的不足,进而能够减少相关施工技术由于找平而过度抹灰,进而造成墙体脱落现象的出现,这在很大程度上弥补了外保温技术的不足。目前,外墙保温技术得到了迅猛的发展,预计在不久的将来就能够取代内保温技术。然而,外墙保温技术也存在诸多不足,主要是:安装时间长、施工存在较大难度以及难以确保施工人员安全等,此外,由于废弃物难以降解,还可能造成不小的环境污染现象。 

  在建筑围护结构墙体保温性能的计算方面,一个重要的性能指标就是最小传热阻。热阻大,则该建筑的热量传导就小,进而保温性能良好,反之则性能较差。根据报告显示,上述三方面及门窗缝隙导致的热量损耗达到60%以上。做好性能提高就要控制窗户设计面积,以及材料的选择。

03、保温墙体

  保温墙体主要是通过加气混凝土砌块、保温复合墙体、相变蓄热材料等新型墙体材料来取代以往的粘土实心砖。 

  加气混凝土砌块的主要材料是含钙材料和含硅材料,并混之以发气剂,通过磨细、配料、搅拌、浇筑、成型、切割以及蒸压养护等步骤而形成的新型墙体材料。其内部存在着较多的比较均匀的封闭气孔,这些气孔的存在赋予了这种砌块保温隔热、隔声以及防火阻燃等优势,此外,这种砌块施工简便且价格合理。 

  保温复合墙体技术主要是通过把聚苯板放入混凝土框架体系中的建筑模板内,置于将被浇筑的墙体外面,把外墙主体和保温层连接为复合墙体。保温复合墙体一方面符合以往承重、隔声指标;另一方面还具备保温以及隔热性能。然而,保温复合墙体技术在施工时要求施工人员具备较高的施工技术和水平,在对混凝土进行浇筑的过程中需要保证其均匀和连续,避免聚苯板在拆模之后出现变形以及错槎的现象,进而导致后续步骤能够照计划进行。 

  相变蓄热材料主要是在建筑材料中把相变蓄热材料,当环境温度发生变化时,相变蓄热材料可以吸收多余热量或释放热能起到保温功效。这种材料的生产工艺较上面2种材料更加复杂、成本高而使用灵活。 

04、加气混凝土的主要技术性能指标

  加气混凝土的主要技术性能指标主要涉及:(1)质量轻。主要体现在密度较小,仅为500~700kg/m;(2)强度小。当墙体处于干燥状态时,抗压强度值达到3.0~6.0MPa,抗拉强度值达到0.3~0.4MPa;(3)吸水性强;(4)具备较高的收缩率。粉煤灰加气混凝土的收缩值达到0.6~0.7mm/m,而加气混凝土的收缩值达到0.5~0.6mm/m;(5)具备较好的保温和隔热性能,但热导率却较低。加气混凝土的导热系数大约为0.1。通过加气混凝土砌块筑造的200mm厚的外墙的保温功效可以达到约490mm厚的粘土砖外墙所产生的保温效果。 

  在使用加气混凝土材料时,因为施工人员对其使用性能了解不充分以及把以往的烧结粘土砖的施工手段应用在加气混凝土的施工过程中,都将对施工过程造成影响,可能出现的问题有:(1)抹灰开裂。抹灰开裂主要是因为加气混凝土具备较强的吸水性而导致;(2)墙体收缩裂缝。主要是因为加气混凝土砌块收缩率大而导致。 


二、钢结构围护技术

01、常用的钢结构类型 

(1)低层建筑钢结构类型。低层建筑中常用的钢结构类型主要有门式钢架、轻钢骨架。门式钢架的构造就像一个门,横梁跨度通常在9~36m,支撑柱高度一般在4.5~9m,支撑柱之间的距离一般为6m。门式钢架这种钢结构一般用于承重不大的建筑,如仓库、体育场、展览馆、活动板房等。轻钢骨架这种结构一般会用于低层住宅。轻钢骨架有两种结构体系,一种是梁柱体系,另一种是墙板体系。与门式钢架相比,轻钢骨架的结构更为复杂一些,承重效果也更强。所以,门式钢架通常只会用于工期短的临时建筑,或者缺乏建筑材料的工程,需要长期使用的低层建筑一般会采用轻钢骨架这种结构。 

(2)高层建筑钢结构类型。高层建筑钢结构有很多种常用类型,一般不会采用单一结构,而是会多种结构结合起来进行建设。本文将要介绍的是纯钢框架结构、钢框架剪力墙结构、错列桁架结构的结合。 

  纯钢架结构和钢框架剪力墙结构的侧面抗压性能很差,所以不能单独应用于高层建筑。这时候会加入错列桁架结构来增强高层建筑的侧面抗压性能,也就是说,由纯钢结构来负荷建筑竖直方向的压力,错列桁架来承载水平方向的力(包括风力、地震作用力),从而使建筑楼层之间不发生错移。此外,因为错列桁架可以分担大量的侧面压力,所以就可以减少建筑内部的承力墙或承力柱,可以设计大开间的使用空间。 

(3)大跨度建筑钢结构类型,桥梁是大跨度建筑比较典型的代表。大跨度建筑主要包括以下几种类型:梁式结构、钢架结构、拱结构、壳体结构、折板结构、空间网格结构、索膜结构、膜结构。 

02、钢结构围护技术的分类

(1)外墙围护技术。外墙围护包括单一外墙围护和复合外墙围护。单一外墙围护的主要材料是混凝土。复合外墙会在以混凝土为材料的单一外墙外层加上幕墙。外墙围护的主要目的就是增强建筑物的强度,防止钢结构被大气内的有害物质等侵蚀。 

(2)楼板围护技术。楼板不仅起到承接压力的作用,还是钢结构的围护结构。同时,还会影响到建筑的使用性以及工程的工期和造价。所以,在高层建筑的设计初期就应该考虑到以下几点:保证楼板自身的平整以及刚度;减轻楼板自身的重量;在工厂中就完成楼板的支模与拆模工作,防止在施工现场进行以上工作拖缓施工进度;楼板要符合建筑的防火、隔声等各项性能的标准。 

(3)围护防腐技术。钢结构存在一个很大的缺陷就是易腐蚀,钢结构被腐蚀之后,不但建筑会出现安全问题,废旧的钢材也不能再使用,造成了很大的浪费。钢材的腐蚀原因一般是湿蚀,就是指因为雨、雪、雾等天气原因导致空气中湿度过大,有水汽凝结在钢材上,由空气中的氧气、二氧化硫等成分发生化学反应,从而使钢材被腐蚀。所以,防止钢材被腐蚀的主要途径就是切断钢材与空气中的水分、化学物质的接触。可以采取以下做法:1)采用耐候钢。耐候钢的抗腐蚀性能较强,有较长的使用寿命,再加上经济成本也较低,成为了强腐蚀环境中经常使用的一种钢材;2)在钢材表面涂抹防腐涂层。对于腐蚀性不太强的环境中的钢材,采取涂抹防腐涂层的办法就可以有效地防止钢材腐蚀。一般的钢材表面涂抹4~5层防腐涂料即可,当上一层完全干燥后涂抹下一层,每层的厚度根据施工要求设置,每层厚度与总厚度应该在误差控制范围内;3)新型热喷涂技术。热喷涂技术是一项最新发展起来的防腐蚀技术,将各种金属、合金、陶瓷等具有抗腐蚀性能的材料加热至熔化或半熔化状态,然后将其喷涂在需进行防腐蚀处理的物体表面形成防腐蚀保护层。相较于普通的涂抹,这种技术形成的保护层更为牢固,除了耐腐蚀,还具有耐高温、抗氧化等性能。而对于钢结构来说,通常会将锌、铝这两种材料热喷涂于钢材表面,因为锌、铝不仅耐腐性比钢要好,而且还能对钢进行阴极保护。 

(4)围护防火技术。钢结构具有防火性能不佳的缺陷,因为钢材可能在高温中受热变形而致使建筑物整体坍塌。所以需要对钢结构进行防火处理,而处理方法有多种不同的途径。1)涂抹防火涂料。涂抹防火涂料来提高钢结构耐火极限的原理有以下几种:一是阻隔热量的传递,使钢材在高温环境中不达到其熔化、燃烧温度;二是隔绝氧气与钢材接触,防止发生反应。2)充水法。这种方法就是在钢结构中加入水,这样在高温环境中就可以通过水的蒸发来带走钢材的热量,使钢材的温度一直处于耐火极限之下。但是这种方法存在缺陷,钢材防腐要避免和水的接触,所以水中应该加入防腐蚀剂;在低温环境下,水可能结冰,导致钢材被挤压破裂,所以应该在水中加入防冻剂。而且,水会增加钢结构的重量,所以在设计时应考虑到水的自重。 


三、超高层围护结构施工

  在建筑中,传统的建筑围护结构往往是承重功能与保温隔热功能相结合,建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。而单一材料导热系数太大,例如,传统的普通粘土砖砌体的导热系数高达0.81W/(m?K),不能满足保温隔热的要求。而近期迅速发展的,采用承重材料与高效保温材料(如岩棉板或聚苯板等)组成复合墙体,能够工业化大生产的泡沫聚苯乙烯板、岩棉板、玻璃棉板等高效保温材料,则可低到0.035~0.04W/(m?K)左右,也就是说,其保温效能可以高出20倍。于是,人们了解到,用高效保温材料、隔汽材料和覆面加强材料组合而成的复合墙体,可以以薄得多的结构,取得高许多倍的保温隔热效果。目前,在我国既有建筑中,门窗能耗则约占建筑总能耗的一半。因此,门窗节能技术提高,新型节能型门窗的发展是建筑节能的关键。在建筑节能政策的推动下,铝合金节能门窗、玻璃钢节能门窗、铝塑复合门窗等一大批新型环保门窗节能产品不断涌现、新品迭出。节能效果亦相当突出。

01、墙体节能

  建筑墙体的隔热保温技术,大体分为墙体自身隔热保温和通过复合材料进行隔热保温两种类型。墙体自保温技术通过墙体主体结构材料如加气混凝土墙体、粘土(空心)砖墙体、砌体砌块墙体、钢筋混凝土墙体等的隔热保温功能实现。为了增加墙体隔热保温性能,通常通过隔热材料与墙体主体材料的复合构成复合墙体实现隔热保温功能。复合节能墙体由于采用了高效的绝热材料,增加了施工难度和成本,但可以实现较好的热工性能。 

  复合墙体保温隔热技术大多采用外保温技术或内保温技术,其他如中间保温技术应用相对较少。复合墙体所应用的绝热材料,主要是聚苯乙烯塑料、岩棉、玻璃棉、矿棉、膨胀珍珠岩和加气混凝土等。

 1、墙体外保温技术 

  墙体外保温技术指绝热材料复合在建筑物外墙外侧的隔热保温技术。一般采用导热系数小于0.05W/(m?K)的高效保温隔热材料。墙体外保温技术有以下特点:(1)对消除冷热桥效果相对较好;(2)外保温层受建筑使用造成保温层破坏的危险相对较小;(3)减少墙体本身温度变化,环境温度的变化对建筑温度综合影响较小;(4)外保温技术与内保温技术相比,施工难度相对加大。 

 2、墙体内保温技术 

  墙体内保温技术绝热材料复合在建筑物外墙内侧,墙体内保温技术需要在高效的保温隔热材料表面应用如石膏板等保护层覆面。墙体内保温技术有以下特点:(1)施工方便,室内连续作业,室外气候对质量的影响较小,效率较高,但室内结构吊挂的安全要求更高;(2)室内供热效果较好,避免热量冷量为外墙所吸收,但减少外墙冷热积蓄使室内温度随冷热量的供应变化而产生较大变化;(3)外墙本身温度变化较大,增加传热系数,而且容易产生冷桥热桥,形成结露;(4)占据一定的室内空间,既有建筑节能改造施工也会影响建筑物正常使用。 

02、门窗节能

 在建筑围护结构的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中,门窗的绝热性最差,是影响室内热环境和建筑节能的主要因素。就我国目前典型的围护部件而言,门窗的能耗约占建筑围护部件总能耗40%~50%。建筑门窗承担隔绝与沟通室内外这两个互相矛盾的任务。因此,增加门窗的保温隔热性能,减少门窗的能耗,是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。

(1)应区别不同朝向控制窗墙比,尽量避免东西向开大窗,提高窗户的遮阳性能,可用固定式或活动式遮阳。同时加强窗户的气密性,除了采用气密条,提高外窗气密水平外,还应提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量,减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。

(2)改善镶嵌部分的保温能力:其主要方法是设法增加其空间层数和提高镶嵌材料对红外线的反射能力,以改善其保温性能。

(3)加强窗框部分的保温措施:其主要方法是对窗框进行断热处理,用高效保温材料镶嵌于金属窗框之间,加大窗框的热阻,或利用空腹钢窗内的空气间层达到增加窗框热阻的目的;同时,选用导热系数较小的塑料窗框以减少通过窗框部分的热耗。

(4)户门、阳台门可采用夹层内填充保温材料或在门芯板上加贴保温材料。

(5)楼梯间及公共空间的外门应设计有随时关闭的功能。

03、屋面节能技术与施工

  建筑能耗在我国总能耗中所占的比例是很大的,约为25%。与世界发达国家相比还有相当大的差距。在多层建筑围护结构中,屋顶所占面积较小,能耗约占总能耗的8%~10%。但据测算,房屋每降低1℃,空调减少能耗10%,而人体的舒适性会大幅提高。因此加强屋顶保温节能对建筑造价影响不大,但节能效益却非常明显。 

1、倒里式屋面 

  “倒里式屋面”又称外保温屋面。就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒,把保温层放在防水层的上面。倒置式屋面的定义中,特别强调了“憎水性”保温材料。新的研究表明,泡沫塑料保温板具有质轻、高强、隔热、吸声、隔声、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等的物理性能,且成本低,施工方便,有很好的应用前景。 

2、传统的架空隔热式屋面 

  架空隔热屋面一般在炎热地区采用。架空通风屋面是在屋顶中设置通风的空气间层,利用空间层的空气流动带走一部分热量,使屋顶变成二次传热,从而降低了传至屋里内表面的温度。一般情况下是在屋顶放置一些导热性能较低的支撑物,并在上面盖一层隔热板,这样在屋顶和隔热板之间就形成了一个空气层。这个空气层就起到了隔热作用,不但可以通过隔热板使屋顶太阳辐射的热降低,还可以通过空气层的隔热作用使得隔热板到屋顶的传热减少,从而减少室内的热。 

3、浅色坡屋面 

  目前,大多数住宅仍采用平屋顶,在太阳辐射最强的中午时间,太阳光线对于坡屋面是斜射的,而对于平屋面是正射的,深暗色的平屋面仅反射不到30%的日照,而非金属浅暗色的坡屋面至少反射65%的日照,反射率高的屋面大约节省20%~30%的能源消耗。因此,平屋面隔热效果不如坡屋面。 

4、通风屋面 

  通风屋面是建筑屋面节能的另外一种屋面节能方式,在我国夏热冬冷地区和夏热冬暖地区被广泛采用。这是一种将屋面实体结构变为带有空气间隔层的结构形式,通风屋面内表面温度变化比一般实体屋面延滞3~4h,具有通风好,散热快的特点。


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