淺析建筑樓宇保溫節能設計及其應用

中圖分類號：G633.93 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2011)07-0065-01

摘要：在分析了鋼結構住宅建筑面臨的發展趨勢后，對夏熱冬冷地區高層住宅建筑鋼柱保溫節能設計要點進行了認真分析研究，最后對一種鋼結構高層住宅建筑陽臺挑梁保溫節能設計方案的優點及其應用效果進行了詳細歸納總結。

關鍵詞：高層樓宇 鋼結構體 保溫層 節能設計 挑梁設計

鋼結構住宅是高層樓宇住宅建筑的一個重要分支，與木制結構、磚混結構、以及鋼筋混凝土結構等同為住宅建筑的重要組成功能單元。隨著建筑節能步伐的不斷加快，鋼結構節能住宅已成為住宅建筑結構研究的一個熱點。鋼結構保溫節能住宅是指在建筑結構體設計時，用鋼材來構筑建筑物的柱、梁、析架等結構，通過各結構體相互牽連形成一個以鋼材為原料的主體承重結構，并用環保、輕質、節能等新興材料作其它圍護結構與隔墻的居住類節能環保建筑。鋼結構保溫節能住宅建筑在設計過程中，必須滿足當地民用建筑節能設計標準或國家相關規范要求，其節能效果必須達到65%及以上水平。因此，對高層樓宇建筑鋼結構體保溫設計要點進行詳細分析研究，在滿足鋼結構住宅建筑相關節能要求的基礎上，通過設計方案的優化，獲得最優鋼結構住宅保溫設計方案就顯得十分必要[1]。

1 鋼結構住宅建筑面臨的發展趨勢

從高層樓宇建筑發展趨勢來看，鋼結構節能住宅必將是建筑發展的主要方向，也就是說鋼結構節能住宅必將走上一條節能環保、標準化、產業化的道路。鋼結構節能住宅相對于傳統的建筑結構體及建造方式，具備設計科學合理、施工簡單便捷、環境保護性強、管理有序、成本控制性較優越等優點。人們對智能化家居住宅建筑的需求，鋼結構體系可以提供較大的安裝操作空間，有效避免傳統建筑結構體內部空間不足、管線布置復雜等弊端。可持續發展的鋼結構節能住宅將在住宅建筑發展過程中，不斷融入更多的新能源技術和智能化設施設備，不僅可以有效提高住宅家居綜合舒適度、滿意度，同時還可以在設計中，將各種節能技術措施充分運用到工程實際中，進一步提高鋼結構住宅的綜合節能效果[2]。

2 夏熱冬冷地區高層住宅建筑鋼柱保溫節能設計要點

工程中常見的鋼結構節能住宅的柱體形式主要包括H型鋼、方鋼管、方鋼管混凝土三大類，文中將對H型鋼柱和方鋼管混凝土鋼柱的節能設計進行分析。

2.1 H型鋼柱外保溫設計。

在進行鋼結構外保溫結構的節能設計過程中，由于目前尚無詳細具體的關于保溫層厚度做法的規范標準，因此，在鋼結構體外保溫層厚度設計過程中，通常采用2-3公分厚的保溫層。但對于不同節能建筑工程而言，應該根據工程建設不同節能目標要求，適當設計保溫層厚度。對于H型鋼柱體而言，在絕大部分情況下是不需要采取任何保溫處理措施，但設計過程中，在考慮到鋼結構體實際運行條件時，即使不在鋼柱上設計對應的保溫層，也會要求在鋼柱內外涂對應的防火涂料、飾面砂漿等材料，這類材料齊熱導系統通常要比鋼材低很多，在一定程度上也能起到保溫作用效果。為了達到節能設計的目的，在進行H型鋼結構體設計時，對于不結露的鋼柱而言，一般尺寸不需進行保溫設計，但對于有特殊節能要求的鋼柱時，如節能目標為65%時，應歸整個鋼結構體進行系統分析并設計出熱橋保溫結構。在對H型鋼柱進行節能設計時，除了要滿足鋼柱基本力學性能要求，還應充分分析鋼結構體內部關系，通過減少腹板厚度、增大腹板厚度等設計方案，以提高鋼結構體的綜合節能效果。通過大量文獻資料和實際工作經驗表明：翼緣板設計厚度對整個鋼結構體的節能效果影響不是很大[3]。

2.2 方鋼管混凝土柱節能設計。

從鋼結構體構造特點來看，影響方鋼管柱節能保溫性能的參數主要為柱寬、柱壁厚度、以及混凝土墻體厚度。對于方鋼管柱體而言，方鋼管混凝土柱的保溫性較其它鋼結構體較差，為了達到節能目的，應該對保溫層的厚度進行詳細分析計算，工程中常用的保溫層厚度設計經驗公式為：

D=λ(86-0.1b+2t)

式中：b為柱寬；t為柱壁厚度；λ為保溫材料導熱系數。

利用上式計算公式獲得對應的設計保溫層厚度可以保證在夏熱冬冷地區的樓宇建筑的方鋼管混凝土柱在冬季室內不會出現結露現象。

在工程實際設計過程中，要以冬季室內不結露為鋼結構體保溫層設計控制調節，從而設計出優化節能的鋼結構體。

3 鋼結構高層住宅建筑陽臺挑梁保溫節能設計要點

在工程實際應用中發現，單獨加厚鋼柱體外保溫層厚度，來獲得減小梁柱間局部熱橋的方案在經濟性方面效果不佳，因此需要對原陽臺結構方案進行保溫優化設計。

該節能設計方案一方面適當加厚了鋼結構柱體的外保溫層厚度，提高了鋼結構體節能水平；另一方面在沿陽臺挑梁根部向外延伸部位外包了一層長度為L、厚度為t2的保溫層，通過兩者保溫層間的有機結合，達到了控制陽臺挑梁節點熱橋效果。該方案是在綜合考慮鋼結構的熱工性能和經濟性能等因素條件下，形成的一種科學合理的柱與陽臺挑梁節點節能設計結構，有效解決了鋼結構住宅建筑常用壓型鋼板-混凝土組合樓板容易產生的熱橋效應問題，是一種優越的節能構造。

4 結束語

對于鋼結構節能住宅結構設計過程中，設計人員應結合先進的技術措施，積極探索民用鋼結構住宅建筑設計的新方案、新思路、新手段，不僅要在設計理念上貫徹鋼結構住宅節能、環保等要求，向綠色節能建筑鋼結構設計靠攏；同時還要在設計方案上實現節能優化設計，積極吸納國內外先進的鋼結構節能設計方案措施，從初步設計到施工圖設計各階段中，嚴格遵循統一規范標準和技術措施，并嚴格實現全過程監督管理，從而獲得設計、業主、施工單位等各方均滿意的鋼結構節能住宅設計結果。

參考文獻

[1] John H.Hacker，Julie A.Gorges.住宅鋼結構設計與施工[M].北京：機械工業出版社，2008

[2] 韓林海，楊有福.現代鋼管混凝土結構技術[M].北京:中國建筑_皿業出版社，2004

[3] 王宛宇子.高層外墻外保溫防火措施[J].勞動保護，2011，（02）：110-111