建筑节能与结构一体化技术集成研究

发表时间:2020/5/15   来源:《基层建设》2020年第3期   作者:徐剑锋
[导读] 摘要:本文针对建筑体节能结构一体化技术进行了全面分析,提出了相应的关键技术、支撑体系、主要研究成果,结合一体化技术特点提出了相应措施,旨在为建筑行业的节能发展、一体化技术提供一定借鉴价值。
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        摘要:本文针对建筑体节能结构一体化技术进行了全面分析,提出了相应的关键技术、支撑体系、主要研究成果,结合一体化技术特点提出了相应措施,旨在为建筑行业的节能发展、一体化技术提供一定借鉴价值。
        关键词:建筑节能;结构一体化;集成技术
        1.集成研究的技术路线
        建筑墙体保温与结构一体化技术是一项新兴的建筑节能技术,涉及多个专业领域,技术产品种类繁多,结构形式多种多样。因此,课题组对一体化技术采用系统集成研究方法,针对国内已有技术,通过产品生产、工程设计和施工技术进行了改造、提升和完善;对新型一体化技术进行关键技术攻关和创新;对各类一体化技术从生产、设计和施工进行系统研究,形成了一整套完善的技术集成支撑体系。
        (1)建筑节能与结构一体化技术
        其概念的界定建筑节能与结构一体化技术是集建筑保温功能与墙体围护功能于一体,墙体不需要另行采取保温措施即可满足现行建筑节能标准要求,实现保温与墙体同寿命的建筑节能技术。界定一体化技术的概念要满足三个条件:一是建筑墙体保温应与结构同步施工,同时保温层外侧应有足够厚度的混凝土或其他无机材料防护层;二是施工后结构保温墙体无需再做保温即能满足现行节能标准要求;三是能够实现建筑保温与墙体同寿命。满足上述条件方能为建筑节能与结构一体化技术。
        (2)各类一体化技术调查研究
        为全面了解和掌握各类一体化技术的性能特点和推广应用情况,课题组分为五个小组对全国范围内的一体化技术进行了广泛的现场考察和调研,考察的范围涉及20余个省市和地区,共考察了18项一体化技术。考察调研的一体化技术力求具有区域代表性,技术具有一定的先进性,能够代表目前国内的技术发展水平。
        (3)不同结构体系分类研究
        通常采用的建筑结构类型主要包括砌体结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构等,研究建筑节能与结构一体化技术就必须研究不同结构形式的节能。根据结构形式的不同,课题组对各种结构形式的一体化技术进行了充分考察,主要包括各种框架填充墙自保温砌块结构体系类、夹芯墙复合保温结构体系类、装配式混凝土复合墙板保温体系类和现浇混凝土墙体结构自保温体系类等。
        (4)技术产品性能全面研究
        为确定一体化技术产品的性能指标,总结一体化技术的特点,课题组对一体化技术产品的构造型式、生产工艺流程、生产设备、养护条件、设计方法、施工工艺、工程验收和推广应用等方面进行了全方位的考察调研和必要的实验研究,确定了适合一体化技术特点的指标体系,为编制标准规程打下了坚实基础。
        (5)地域适用性研究
        我国地域辽阔,气候分区明显,不同的气候区域对一体化技术的节能设计标准和性能指标有不同的要求,必须要考虑一体化技术的区域适用性。适用于夏热冬冷地区的一体化技术未必适用于寒冷或严寒地区,而严寒地区的一体化技术未必适用于寒冷或夏热冬冷地区。结合区域性问题,课题组对各项一体化技术的性能指标进行了详细的研究,确定了适用于山东省的建筑节能与结构一体化技术体系。
        2.防火性能研究
        (1)结构防火理论研究
        建筑防火功能是建筑物最重要的功能之一,节能与结构一体化技术必须首先满足相应的防火功能要求。节能与结构一体化技术的防火研究引用了结构构造的防火理念,根据国家有关防火标准,结合一体化技术特点,这种防火理念并不苛求建筑保温材料自身的燃烧性能,而是通过墙体结构与保温材料的有机结合组成结构墙体来满足防火功能,从根本上解决外墙外保温工程的消防安全问题。


        (2)结构自身防火性能研究
        一体化技术最大的特点是建筑墙体保温与结构融为一体,而且保温层外侧有足够厚度的防护层(一般保温层外侧有30mm~50mm的混凝土或水泥砂浆),根据防火设计规范的规定,保温层外侧有30mm~50mm的防护层,其耐火极限不低于1.0h。根据有关外墙外保温薄抹灰系统墙角火试验结果显示,试验开始后10min时,薄抹灰系统顶部两面墙的交叉部位保护层首先脱开,聚苯板被点燃,随后保护层脱开面积逐渐扩展,燃烧面积也随之扩展,13min时,整个墙面全部开始燃烧,并在5min内墙面的聚苯板全部完毕。可见一体化技术的防火性能远远好于外墙外保温系统。
        (3)施工过程防火研究
        目前,我国建筑外墙外保温火灾的发生主要集中于施工阶段,使用阶段相对较少。减少或避免施工阶段的火灾现象成为当前研究工作的重点之一。课题组对各项一体化技术在施工阶段的防火性能进行了详细的研究分析,对施工阶段防火性能薄弱的技术环节进行了研究改进,比如自保温砌块的保温材料置于砌块的内部,现浇墙体类的保温材料采用工厂化生产时均用界面砂浆完全包覆,使一体化技术在施工阶段能够有效避免火灾的发生。
        3.结构节能研究
        相对于外墙外保温而言,节能与结构一体化技术是通过建筑墙体保温与结构融为一体同步设计同步施工来达到结构节能的目的,实现建筑保温与结构墙体同寿命。课题组对现浇混凝土类结构体系、框架填充墙、砌体结构、装配式结构墙板等结构体系进行了大量的试验研究和工程示范应用,开发形成了一些独具特色的新型建筑保温结构体系,其集成技术研究成果,能够同时满足国家建筑结构和建筑节能标准规范要求。
        4.技术支撑体系研究
        (1) 生产工艺研究
        节能与结构一体化技术要求的性能指标,必须有较成熟的生产工艺作保障。课题组与相关生产企业从设备的先进性、经济性和适用性等方面进行了大量的科研试验,研究开发了满足一体化技术要求的自动化生产设备,确定了科学合理的产品生产工艺,提高了生产效率和产品质量,有利于形成标准化、产业化的发展规模。
        (2) 技术指标体系研究
        耐久性是节能与结构一体化技术研究的关键因素之一,对关乎耐久性能的技术指标通过试验研究,指标进行了严格控制,对关乎抗裂性能的技术指标制定了严于国家标准的规定。课题组在对各项一体化技术产品进行了大量的试验和研究的基础上,经过反复论证,结合山东实际情况,研究确立了一套完整的技术指标体系,为一体化技术产品生产应用和标准规程的制定奠定了良好基础。
        (3)设计施工技术研究
        对一体化技术设计用的热工性能指标进行了试验室内的数据测定和现场实际工程测定,通过对比分析,确定了设计用热工指标和相对应的修正系数,为设计人员提供了简便的计算方法;通过试点示范工程建设,研究不同材料结合处抗裂措施的最佳处理方法,对已有技术施工工艺和施工技术措施进行了进一步改进和完善,为施工单位提供先进适用、可操作性强的施工技术。
        (4)标准规程图集研究
        标准规程是指导生产、设计、施工最重要的依据。生产工艺研究、技术指标体系研究和设计施工技术研究为标准规程和图集的编制提供了非常重要的素材,结合前期的试点示范工程实例积累的工程经验,
        结语:
        建筑节能与结构一体化技术具有保温防火性能优良、质量安全可靠、保温与建筑墙体同寿命等特点,实现了建筑材料防火向建筑结构防火转变、建筑保温二次施工向同步施工转变、建筑保温寿命周期向全寿命周期转变、工程现场湿作业向工厂化、产业化方向转变。节能与结构一体化技术是对传统建筑设计和施工方法的一次重大变革,是解决建筑保温工程质量安全隐患和防火问题的有效途径。当前我省建筑节能与结构一体化技术推广政策、法规已经明确,工程应用标准配套完善,生产设计施工技术日渐成熟,试点示范工程应用良好,已具备了大规模全面推广的条件,市场应用前景将十分广阔。
        参考文献:
        [1]朱洪祥,孙增桂,朱传晟.建筑节能与结构一体化技术集成研究[J].建设科技.2012,12:22-25.
        [2]朱洪祥,孙增桂,朱传晟.建筑节能与结构一体化技术集成研究[J].住宅产业.2013,12:30-33.
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