低能耗裝配式鋼結構建筑研究與應用

張常明

（黑龍江建筑職業技術學院，黑龍江 哈爾濱150025）

1 低能耗裝配式鋼結構建筑

發展裝配式鋼結構建筑是推動供給側結構性改革和新型城鎮化發展的客觀要求，裝配式鋼結構不僅可以節約資源、減少施工污染、提高勞動生產效率以及質量安全水平，更能促進建筑業與信息化工業化深度融合，形成新產業新動能、化解過剩產能，推動建筑業轉型升級[1]。

低能耗節能技術是指能夠充分利用可再生能源，有效減少建筑能耗，從而實現節能、節地、節材、節水目標。建筑節能的根本出路，是調整能源消費結構，用低品質能源、可再生能源來代替高品質能源。其最有效的方式是推廣低能耗建筑。這也是建筑節能發展的一個趨勢[2]。

將裝配技術與低能耗技術相結合具有以下特點：（1）采用低能耗技術的節能圍護體系，重視建筑物節能減排，建筑體系盡量不使用高能耗、不易回收得材料，采用低品質、可循環使用的材料；（2）將集成化施工技術與綠色建筑相結合，提高建造能力，有效降低能耗，節省材料，縮減工期；（3）通過三級計量，根據實際需要配給資源，降低建筑系統使用能耗，加大綠色能源的利用，從而實現我國節能、節地、節材、節水的目標。

2 當前低能耗裝配式鋼結構建筑中存在的問題

我國裝配式鋼結構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。在建筑節能的政策號召下，保溫節能效果差業已成為制約裝配式鋼結構發展的一個重要因素。

而影響建筑節能的主要原因有[3]：

2.1 外圍護結構保溫做法不合理

近年我國的外圍護結構保溫做法主要有內保溫、夾芯墻保溫等，這些都是將圍護結構暴露在外或局部暴露在外，建筑物的圍護系統分別處于不同的環境溫度中，不這樣往往會導致墻體發生裂縫，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，據統計，約430 億平方米建筑中采取了節能措施的僅占4%，單位建筑能耗是發達國家新建建筑的3 倍以上。

2.3 建筑節能狀況落后

發達國家于20 世紀70 年代開始推進建筑節能技術，而我國建筑節能發展較為滯后，我國外墻系統傳熱系數一般為發達國家的3～5 倍，外窗系統的傳熱系數一般為發達國家的2～3倍，屋面傳熱系數是發達國家的是3～6 倍。

3 低能耗裝配式鋼結構的應用及探索

針對目前裝配式鋼結構建筑及建筑節能存在的問題，本文嘗試應用一種低能耗裝配式鋼結構體系，探索解決建筑節能中的部分問題?；谛滦蚃DS 輕質節能板材進行圍護體系墻體設計。本設計選用的JDS 輕質節能板材為夾心型板材，內、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[5]：（1）技術性能指標高、功能全、重量更輕、強度更高、抗壓抗折、耐酸堿、保溫隔熱、隔聲、防火、防水、抗震、環保、節能；（2）可加工性強，施工快捷高效。JDS 墻板具有可鋸、可釘、可刨、可鉆、可粘貼、可重復使用的特點；大塊件組合安裝，建筑施工快速、便捷，可提高勞動率30%以上；（3）勞動強度低，極大降低建筑施工成本。產品輕質、大塊件，可提高工作效率3-5 倍，大大降低勞動強度和建筑施工成本；（4）建筑荷載小、造價更低。由于重量輕，同等墻體面積僅是490mm 墻磚混結構重量的1/15，可大大降低建筑結構縱向荷載，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；（5）擴大使用面積。 在滿足建筑各項指標的前提下，相同建筑面積可增加使用面積10%－22%；（6）防火性能達到國家A 級標準，產品屬不燃體。在設計中針對外圍護體系中易產生熱量損失的窗口部位，進行覆蓋保溫材料設計，以解決冷、熱橋問題，如圖2 所示。

圖1 JDS 輕質節能板材

圖2 圍護體系窗口節能做法

3.1 利用裝配式鋼結構體系，加速施工進度

為加快施工進度和現場文明施工程度，體現現代建筑的模塊化、標準化、工廠化、裝配化和信息化，本設計采用了裝配式鋼結構體系，并采用復合保溫屋面體系。

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

圖3 電熱膜供熱技術

圖4 保溫集成吊頂

4 結論

該低能耗裝配式鋼結構建筑建成后，通過與鄰近同面積傳統建筑的對比，可得到結論如下：

4.1 與傳統混凝土框架結構相比，該裝配式鋼結構縮短工期42%。

4.2 同時采取主動供熱時，在室溫同為20℃時，該低能耗裝配式鋼結構建筑每年可節約資金17.3%。

4.3 基于三級計量技術，每年可集約用水12.6%，節約用電10.9%。

圖5 節能平臺檢測系統

圖6 成品

綜上所述,低能耗裝配式鋼結構建筑具有施工快捷、節能、節材等優勢，具有一定的推廣價值。