帶雙梁的框架結構節能體系及其熱工性能分析

黃靚 王輝 蔣文龍

摘要：對框架結構進行了改進，提出了一種帶雙梁的框架結構節能體系，并對該體系及其技術原理進行了介紹.用Fluent軟件建立三維穩態傳熱模型，對梁、柱的熱工性能進行了計算分析.結果表明：該體系與普通框架結構體系相比節能59%，梁、柱部分的熱流量降低了79%，有效消除了梁、柱處的熱橋影響，節能保溫效果顯著.因該體系大幅度減少結構冷熱橋的出現，保證新型墻材的大面積使用，并且無須再做外墻內、外保溫，避免了這些技術的諸多弊病，是一種更適合綠色生態節能建筑要求的新的結構體系.

關鍵詞：保溫；節能；帶雙梁的框架結構；熱橋；熱工性能；傳熱量

中圖分類號：TU111.41 文獻標識碼：A

在目前普遍使用的框架結構、異形柱結構、剪力墻結構房屋中，框架梁、框架柱、異形柱、剪力墻均構成房屋結構冷熱橋.以框架結構為例，特別在中高層建筑中，框架柱、梁的尺寸較大，導致結構冷熱橋大面積存在，新型自保溫墻材在建筑中的實際使用量很少.而現在比較流行的外墻保溫技術有外墻外保溫、外墻內保溫和夾芯墻體.內保溫由于保溫層做在墻體內部，減少了商品房的使用面積，影響居民的二次裝修，可能產生內墻體發霉和結露等現象.外保溫技術也有不成熟的地方，比如施工困難、成本較高、易脫落、滲漏，使用壽命較短、維修困難、節能投資成本較高且影響外墻裝飾裝修等，甚至有引發火災的危險；夾芯墻體則易產生熱橋、施工相對困難、墻面裂縫不易控制、抗震性能較差.

目前國家正在積極推進墻體技術改革，工信部發布的《新型建筑材料工業“十二五”發展規劃》中提出，“十二五”期間，墻體材料單位產品能耗降低10%，新型墻材占墻材比重從2010年的55%提高到2015年的65%.市場和國家政策都為新型建筑材料及其節能體系提供了廣闊的發展空間，自隔熱保溫墻體材料[1-6]

從傳熱過程來看，由于室內外存在18℃的溫差，熱量從室內向室外傳遞，普通框架結構的梁、柱部分只有鋼筋混凝土一種傳熱介質，是典型的熱橋，熱量在梁、柱部分損失很大.而對于帶雙梁的框架結構，熱量在柱子部分的傳遞主要從鋼筋混凝土柱子內壁到加氣混凝土墻體內壁再傳到室外，多了一層加氣混凝土墻體保溫層，熱阻增加，傳熱減少；從梁部分傳遞主要是從鋼筋混凝土梁內壁到中間的擠塑聚苯板，再傳到外葉梁內壁，然后傳到室外，中間多了一層擠塑聚苯板，熱阻增大，傳熱減少.

從上述的計算結果來看，普通框架結構的梁、柱總傳熱量占整個單元總傳熱量的71%，熱橋的能量損耗很大，而帶雙梁的框架結構梁、柱總傳熱量的比例為37%，通過梁、柱的能量損失大幅降低，降幅為48%.在外界條件一致的情況下，帶雙梁的框架結構單位面積的熱流量為15.8 W /m2，與普通框架結構相比降低了59%，單元總的傳熱量明顯降低；而帶雙梁的框架結構梁、柱單位面積熱流量相較普通框架結構降低了79%，有效消除了梁、柱處的熱橋影響，保溫隔熱效果顯著.同樣從溫度場的分布圖可以看出，普通框架結構的梁、柱是典型的熱橋，而帶雙梁的框架結構梁、柱因經過處理，形成良好的隔斷，消除了熱橋的影響.

瞿燕等人[12]