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從CL建筑體系的 “一體化”發展談墻體節能發展方向
發布日期:2013-03-27    瀏覽次數:3114

李云峰   田衛鵬   閆秀東

(石家莊晶達建筑體系有限公司,石家莊  050051)

摘  要:作為一種鋼筋焊接網架復合混凝土剪力墻,CL建筑體系具有節能與結構一體化、節能與消防安全一體化、節能與產業一體化、節能與裝飾一體化、節能與村鎮建設一體化等特點,體現了未來建筑節能技術的市場需求和發展方向。

關鍵詞:建筑節能 ;CL建筑體系;一體化

1 前言

    十余年來,我國的建筑節能技術飛速發展,建筑節能不僅已經成為現今建設領域的重要組成部分,更將是未來建設領域科技發展的橋頭堡。關于未來維護結構中的墻體保溫措施,其保溫材料、保溫形式、構造做法、保溫體系的各項指標等正越來越多的成為行業內討論和關注的焦點。下面將以CL建筑體系技術為例,簡單分析建筑節能中墻體保溫的發展方向。

2 CL建筑體系技術概述

CL建筑體系是一項包括鋼筋焊接網架復合剪力墻的材料組合、受力分析、構造措施、施工工藝、設備配套、生產控制等在內的技術體系。

CL建筑體系屬于復合剪力墻結構體系,其核心構件是一種在工廠內定制生產的“鋼筋立體焊接網架保溫夾芯板(簡稱‘CL網架板’)”;通過施工現場兩側澆筑混凝土后形成的集受力、保溫于一體的現澆鋼筋混凝土復合剪力墻(具體墻身構造見表1)。該種復合剪力墻主要用于建筑物的外墻、不采暖樓(電)梯間墻、分戶墻等有保溫、隔聲要求部位的墻體。該復合剪力墻與其它室內普通剪力墻及現澆樓板(屋蓋)共同構成建筑物的主體。

近年來,該技術在十余個嚴寒、寒冷及夏熱冬冷地區的工程中大量應用,并被列為第四步節能的儲備技術之一。CL建筑體系技術之所以被廣泛接受,并被寄予希望成為未來建筑墻體保溫的主要做法之一,是與該技術能夠同時兼顧多個方面的技術要求密不可分的。

表1  CL復合剪力墻墻身構造表   

CL墻體型號

II 

III 

IV 

適用范圍

非承重部位

建筑物高度不大于36m

建筑物高度大于36m

墻體豎向剖面圖

 

 

 

  

混凝土amm

(室外側)

50(現澆)或40(噴射或預制)

保溫層bmm

根據節能標準計算確定

混凝土cmm

40

100≤c<120

140≤c≤160

160

鋼筋焊接網①

φcp[email protected]

鋼筋焊接網③

φcp[email protected]

φcp[email protected]φ[email protected]

φ5/6/[email protected]/150/200

———

腹絲②

φcp3100/㎡或φcp450/

水平拉筋

———

———

———

由設計確定

CL網架板

①②③在工廠焊接成網架,鋼筋在現場綁扎并滿足國家相關規范規定

3 符合節能與結構一體化要求

3.1 實現節能與結構一體化的意義   

目前,建筑墻體節能措施以外墻外保溫為主,尤其是2000年以來,北方進入大面積外貼薄抹灰技術時代。但是,眾多的外保溫技術設計使用年限為25年,與建筑物主體結構50年甚至70年的設計使用年限相比,存在嚴重不匹配的現象。而且,由于外保溫持續升溫的價格戰,和施工質量的不易監控性,致使外保溫短期內開裂、脫落、空鼓現象普遍發生。上述問題會導致在10年以后,我國將面臨開始進入大面積的既有建筑節能改造時期。每年約近千億的巨額維修更換費用,近億立方米的建筑垃圾,建筑功能的半停滯對幾千萬人正常工作、生活的影響等社會問題,將嚴重干擾我國的經濟發展和社會和諧。因此,建筑墻體保溫措施與主體結構一體化,已經成為墻體節能發展的第一前提。

3.2 節能與結構一體化的技術要求

節能與結構實現一體化的關鍵,是保溫層的保護層的耐久性與主體結構相同、保溫做法與主體結構連接構件的耐久性與主體結構相同,從而滿足正常使用年限相同的目的。

3.3 CL建筑體系節能措施的結構一體化進程

CL建筑體系中的復合剪力墻,其保溫層外側是50mm厚現澆高性能混凝土層,內配φ[email protected]的鋼筋焊接網(配筋率為0.28%)。該構造做法關于耐久性的構造措施較主體結構要求嚴格,不僅在全壽命周期內對保溫層起到保護作用,還可以一定程度上提高主體結構的耐久性。此外,該復合剪力墻中配置了不少于100個/㎡的斜插鋼筋,通過與保溫板兩側的鋼筋焊接網焊接成空間立體網架,將兩側混凝土有效拉接成一體,即使遭遇高于設防烈度的地震作用也不會產生較大破壞。此外,為進一步提高該連接措施的耐久性,斜插鋼筋穿過保溫板的部分,除嚴格鍍鋅外還進行了二次鍍塑處理。

4 滿足節能與消防安全一體化需要

4.1 節能與消防安全一體化的必要性

隨著行業內關于建筑消防安全的法規陸續出臺,以及幾次重大火災的警示作用,消防安全已經成為建筑節能不可逾越的底線。與短短幾個月的施工期相比,具有高密度人口、重要財產、大量易燃物聚集等易發生重特大事故條件的至少50年的建筑使用期更顯漫長與重要。由于聚苯乙烯類保溫板如EPS、XPS等可燃類板材具有價格低、導熱系數小、生產便捷等特點,長期以來一直在墻體節能材料中占據著絕對主導的地位。隨著我國建筑物高度的節節攀升,本來就供應量小、價格偏高、穩定性差的以巖棉板為代表的不燃物保溫材料,更難以跟上建筑節能市場飛速發展的步伐。而目前普遍應用的外墻保溫技術,其可燃保溫層的外側保護層厚度較薄、密閉性差,極易發生明燃并迅速蔓延,同時產生大量的有毒氣體。另外,正在開展的既有建筑的節能改造,為避免發生重大人員傷亡及財產損失的事故發生,現行規范規定“公共建筑在營業、使用期間不得進行外保溫材料施工作業,居住建筑進行節能改造作業期間應撤離居住人員”,將建筑節能與百姓的正常生活置于兩難境地。因此,滿足消防安全前提的建筑節能成為了必然的發展趨勢。

4.節能與消防安全一體化的技術要求 

解決建筑保溫的消防安全問題,可以從兩個不同的方向入手。第一個途徑就是控制保溫材料的燃燒性能,即嚴格使用燃燒性能分級達到A級的保溫材料;第二個途徑就是加強可燃保溫材料的防火構造措施,如設置防火隔離帶或加強保溫層外保護層的耐火極限等。對于第一種途徑,可以簡單地通過權威部門發布的材料選用目錄控制;而對于第二種途徑,則需要控制整個保溫系統,即保溫層的保護層、保溫做法與主體結構的連接措施均達到與結構構件相同的耐火極限要求。

4.3 CL建筑體系保溫的消防安全措施

作為構造防火技術的代表,CL建筑體系采取了提高高溫狀態下構件完整性的措施,如保溫板兩側的混凝土層通過斜插鋼筋及附加鋼筋與梁、板、柱等結構構件拉結成一體;自密實混凝土的低含水率、細而密的高配筋鋼筋焊接網可以避免或延遲混凝土層在持續高溫作用下的爆裂以及緩解鋼筋與混凝土之間的粘結強度下降。

該技術可提高高溫狀態下構件的絕熱性以保證火災對大面積結構產生影響。受到高溫作用時,密閉的混凝土保護層可以將保溫板與空氣隔絕,避免或延遲保溫層燃燒、傳播蔓延及氣體釋放。作為復合夾心墻體,即使保溫板熱熔后,密閉的空腔結構也較實體墻體絕熱性優良。

該技術可提高高溫狀態下構件穩定性及承載力。通過構造措施形成整體的空心復合墻增加了構件穩定性;墻體配置多層鋼筋焊接網可避免因鋼筋集中高溫失效而發生失穩;由于加厚鋼筋焊接網的混凝土保護層所以提高了墻體的耐火極限。

2010年9月,經國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心測試,CL建筑體系復合墻體的耐火極限達4h以上,該試驗表明保溫措施的耐火極限已經遠高于該部位結構構件的耐火極限要求。

實現節能與產業化一體化的目標

5.1 提高建筑節能產業化的目的

導致目前外墻保溫工程質量參差不齊的主要原因就是產業化程度低。作為主控項目和隱蔽驗收工程,外墻外保溫施工從原材料控制、施工過程監管到保溫工程的批量驗收,難以實現一站式管控的目標。眾多的過程因素和手工操作的不穩定性,造成工程質量不統一,為以后保溫層在遭受多次自然環境影響后產生開裂、脫落、空鼓等質量通病埋下隱患。而且,行業整體的產業化程度較低,降低了行業的準入門檻,導致了行業內的無序競爭、惡意低價競標。因此,提高建筑節能的產業化程度進程,全面實現節能與產業化的一體化目標,是建筑節能行業發展的最終出路。

5.2 實現節能與產業化一體化的技術要求

保溫工程產業化的最低要求,應該將包括保溫板、連接件等保溫系統的主要部分在工廠內定制完成,減少或避免施工現場因保溫做法施工帶來的工期延長和二次作業。

5.3 CL建筑體系的產業化程度

CL建筑體系的核心構件,是包括墻體受力鋼筋、保溫板在內的一種成型網架板。該網架板是根據施工圖設計要求,在工廠內根據不同工程、不同部位設計特點經過生產線流水作業訂制加工而成。即能保證產品質量的穩定性,又能實現節能工程的一站式監管。該技術減少了施工現場鋼筋綁扎的工作負擔,且保溫做法是隨著主體結構的施工同時完成,可以節省掉整個外保溫施工工序,從而大大縮短工期。

6 體現節能與裝飾一體化的趨勢

6.1 節能與裝飾一體化的意義

當前建筑節能以外墻外保溫為主,其較厚的低強度保溫層、較薄的保護層以及許多柔性連接措施,導致建筑物外墻裝飾以涂料為主,形式單一,難以展示建筑文化、滿足城市化個性發展戰略。實現建筑節能與建筑裝飾的有機結合,是隨著我國經濟發展而快速提高的建筑品質及商業地產的迫切需求。

6.2 節能與裝飾一體化的技術趨勢

在達到相關節能標準的前提下,實現裝飾層與保溫層以整體部品形式的產業化生產,或節能措施能為裝飾工程提供多樣化的平臺,實現二者的協調發展是節能與裝飾一體化的主要發展趨勢。

6.3 CL建筑體系節能與裝飾的一體化結合

CL建筑體系外側50mm的高配筋混凝土層,為瓷磚粘貼、干掛石材或幕墻工程提供了施工基礎。同時,以現澆形式施工的外墻混凝土面層也是清水混凝土裝飾做法最有利的工藝。與傳統外保溫相比,該工藝做法既減少了施工工序,又能降低對裝飾材料重量等技術指標的要求,從而直接降低裝飾工程的成本造價。

7 拓展節能與村鎮建設一體化的領域

7.1 節能與村鎮建設進程一體化任重道遠

在我國的城市建筑即將掀開75%的第四步節能標準帷幕之際,我國的節能減排目標和可持續發展進程也正面臨著日益擴大的低節能農村住宅建設的挑戰。總量與城市建筑相差無幾的農村建筑,正隨著農村經濟的發展和農民對居住條件需求的日益提高而成為新的耗能大戶。但是,與能耗總量快速提高相反的是農村建筑節能推行緩慢,政策支持與百姓需求對接困難。其主要原因是缺乏與農村環境相適應的堅固耐用、施工便捷、造價低廉的節能技術。

7.2 節能與村鎮建設一體化的技術方向

突破技術短缺難題,為農村提供能夠滿足生產、生活要求的節能技術,提供能夠適應零星作業、施工技術含量低、造價低廉的節能技術,提供能夠符合農村未來建筑發展的技術,是節能與村鎮建設一體化發展的方向。

7.3 CL建筑體系在村鎮節能建筑中的探索與應用

作為產業化程度技術較高的CL建筑體系,其包括墻體受力鋼筋及保溫板在內的墻體骨架全部實現了工廠化的個性化定制生產,施工現場主要采用附加鋼筋綁扎的方式連接。此外,該技術的混凝土濕噴技術也為農村節能住宅建設提供了施工便捷的先決條件。通過在汶川、玉樹等災后恢復重建的幾千套農牧民住宅項目表明,該技術安全、節能、快速、低價特點顯著,完全能夠滿足我國廣大農村節能建筑的建設要求。

8 結束語

CL建筑體系是一項綜合建筑節能領域未來發展方向的新型技術,該技術近年來被建筑節能領域快速認可和接收,也體現了我國相關領域的發展趨勢和行業傾向。雖然我國的節能與結構一體化等相關課題剛剛提出,還沒有相關的技術指標或行業標準予以規范,但是,山東、河北、內蒙等省一體化工作的實質性展開,已經為我國未來的建筑節能發展方向邁出探索性的第一步。

THE DEVELOPMENT DIRECTION OF THE BUILDING ENERGY-SAVING FROM THE CONSIDERATION OF FIVE “INTEGRATION” IN THE CL BUILDING SYSTEM

Abstract: As one kind of composite concrete shear wall with welded steel grid, the CL building system has features including the integration of energy-saving and structure, energy-saving and fire safty, energy-saving and industry, energy-saving and decoration, energy-saving and town construction. It represents the market demand and development direction of the building energy-saving technology in future. Keywords: Building energy-saving; CL building system; Integration;

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