建筑节能与结构一体化技术集成研究_图文

1、 22The Special Focus一、研究背景我国正处于城镇化高速发展阶段,在当前和今后10年间无疑是建筑业发展的鼎盛时期,也是建筑节能大发展的历史机遇期,同时也是墙体保温技术发展的黄金时期。目前,在我国新建建筑及既有建筑节能改造的墙体保温市场中,外墙外保温技术占据绝对优势,它为我国建筑节能事业的发展起到了非常重要的作用。但目前外墙外保温市场存在生产企业规模小、技术水平低,价格建筑节能与结构一体化技术集成研究 山东省建设发展研究院 朱洪祥 孙增桂 朱传晟本文系统阐述了山东省建筑节能与结构一体化技术集成研究的技术路线、关键技术攻关、技术支撑体系、主要研究成果等内容,并分析了各类一体化技术的

2、特点,通过研究确定了适合山东省地域要求的四大类八项一体化技术,对推动建筑节能与结构一体化技术的发展具有重要的借鉴作用。竞争失衡、工程监管不到位等问题,致使外墙外保温工程开裂、脱落、火灾等问题时有发生,工程质量存在诸多安全隐患。发展建筑节能与结构一体化技术,不仅能丰富建筑结构体系,确保建筑节能工程质量与消防安全,更重要的是有效解决了保温系统与建筑墙体同寿命的关键问题,对于推动建筑节能和绿色建筑工作健康发展具有十分重要的意义。2009年下半年,山东省建设发展研究院受山东省住房和城乡建设厅委托,正式启动了山东省建筑节能与结构一体化技术集成 研究的重大课题,一是组织开展了大量的前期调研论证工作,通过多

3、次技术论证和理论分析,初步确定了建筑节能与结构一体化技术课题研究思路;二是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,课题研究分为五个小组对省内外一体化技术进行了广泛的现场考察和调研,初步筛选了十五项一体化技术作为山东省的研究开发对象;三是在考察调研的基础上,全面分析各类一体化技术产品的性能特点和生产应用中存在的问题,先后多次召开了专家论证会,研究确定了各类一体化技术产品的性能指标要求和研究开发重点;四是采取以企业为主导、科研院所为依托的产学研相结合的形式,针对不同类型和亟待解决的技术问题,采取灵活多样的合作研发模式,通过产业化生产、试点示范工程建设和配备完善的检测试验手段等方式对

4、关键技术进行重点攻关研究;五是针对建筑节能与结构一体化技术邀请了省内外专家进行了结构防火专题攻关和消防安全论证。经过近三年的集成技术开发和系统研究,编制了8项节能与结构一体化技术规程和导则,12项标准图集,全省建立了一批一体化技术产品生产基地,建成各类一体化技术试点示范工程500多万平方米,形成了适合我省地域要求的四大类八项一体化技术体系,圆满完成了课题研究开发工作,并通过了山东省住房和城乡建设厅、省科技厅科技成果鉴定,其综合技术达到国内领先水平。二、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

5、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、全面系统的研究(1建筑节能与结构一体化技术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

6、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

7、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,确定了适合山东省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

8、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

9、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30mm50mm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30mm50mm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5min23The Special Focus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

10、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

11、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(详见专项技术成果介绍。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

12、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,

13、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,课题组对一体化的设计技术要求和施工方法针对性的进行了优化,编制了8项应用技术规程导则(见图1、12项一体化标准图集(见图2,为一体化技术的发展应用提供了强大的技术支撑。图1 规程导则图2 标准图集三、集成研究的主要技术成果1、 现浇钢筋混凝土结构复合保温体系类(1 FS外模板现浇混凝土复合保温体系FS外模板现浇混凝土复合保温体系是以FS复合保温外模板为永

14、久性外模板,内侧浇筑混凝土,外侧做水泥砂浆抹面层及饰面层,通过连接件将FS复合保温外模板与混凝土牢固连接在一起而形成的保温结构体系。该体系具有以下特点:设计施工技术简便;采用多层结构设计型式,具有较高的刚度和良好的保温性能;优良的防火性能,能够有效避免施工阶段火灾现象的发生;设置了保温过渡层,减少了温差应变,有效防止抹面层空鼓、开裂等质量问题;保温与模板合二为一,减少施工工序,降低工程综合造价。该体系适用于框架结构、框剪结构和剪力墙结构的梁、柱、剪力墙部分保温工程,采暖与非采暖空间的现浇混凝土楼24 板部位保温工程。(2IPS现浇混凝土剪力墙自保温体系IPS现浇混凝土剪力墙自保温体系是以工厂制

15、作的单面镀锌钢丝网架板为保温层,施工时将网架板置于外模板内侧,并采用连接件连接,钢丝网架保温板两侧同时浇筑混凝土后形成的结构自保温体系。该体系具有以下特点:实现墙体保温与结构同步施工;钢丝网架板在工厂制作时用界面砂浆包覆,提高施工阶段防火性能,并增加同混凝土的粘结力;采用钢筋作为锚固连接件,增加了钢丝网架板与墙体结构的拉结强度,确保安全可靠。该体系适用于8度和8度以下抗震设防地区工业与民用建筑的现浇混凝土剪力墙结构、框架剪力墙结构和框支剪力墙结构。(3 CL结构保温体系CL结构保温体系是在工厂预制的CL网架保温板两侧现浇混凝土而形成的一种新型的保温复合钢筋混凝土剪力墙结构体系。其核心构件为CL

16、钢丝网架板,由两层钢丝网用斜插钢丝(腹丝连接成的空间骨架中间夹以聚苯板构成。该体系具有如下特点:自重轻、保温效果好;抗震性能优良;工厂化加工,有利于产业化发展;实现墙体保温与结构同步施工。该体系适用于8度及8度以下抗震设防地区的现浇混凝土剪力墙结构。2、砌体自保温结构体系类(1 非承重砌体自保温体系非承重砌体自保温体系是以非承重自保温砌块为墙体围护材料,采用专用砂浆砌筑(或薄灰缝砌筑,梁、柱等热桥部位采用FS复合保温外模板现场浇筑而形成的自保温体系。目前,常用的自保温砌块有混凝土复合自保温砌块、烧结制品复合自保温砌块、发泡混凝土自保温砌块、粉煤灰多排孔砌块等类型。该体系具有自重轻、保温隔热性能

17、好;防水、抗渗、收缩率低、使用寿命长;设计施工技术简便等特点。该体系适用于8度及8度以下抗震设防地区的民用与工业建筑框架填充墙自保温非承重结构。(2 承重多孔砖自保温结构体系建筑外墙采用自保温承重混凝土多孔砖砌筑,其混凝土构件等热桥部位采用复合保温板等保温处理而组成的、集保温隔热和承重功能于一体的建筑结构体系。该体系具有以下特点:自重轻、其自保温多孔砖本身带有阻断灰缝热桥的措施,大大提高了砌体的保温隔热性能;自保温多孔砖收缩率低且使用专用砌筑砂浆,减少了砌体开裂的可能性;有较高的强度(MU15,MU20两个等级。按传统建筑设计和施工,简便易行。适用于抗震设防烈度8度及8度以下地区的多层居住建筑

18、和公共建筑砌体自保温结构体系。3、夹心保温复合砖砌体结构体系类夹心复合墙保温结构体系以多孔砖或空心砌块等为墙体砌筑材料,墙体两侧砌筑,中间设置保温层,辅以梁、柱等部位保温构造措施后形成的保温与结构同寿命的结构体系。该结构体系具有保温隔热性能好,热环境舒适度高等特点,同时处于夹层中的保温材料受到内、外叶墙的保护,可大大减少环境对保温材料的影响,较好地解决了夹心保温材料的防火和耐久性问题。该体系适用于民用建筑砌体结构体系,特别适合社会主义新农村建设工程。4、装配式混凝土复合墙板保温体系类(1SK装配式墙板自保温体系SK装配式墙板复合保温体系是以钢筋混凝土框架结构或钢结构依托,将工厂化预制好的保温墙板在现场使用专用工具先安装固定,后浇筑混凝土框架柱、梁、板而形成的保温结构一体化体系。预制复合保温外墙板是由双向交叉镀锌钢丝网架作为受力骨架,在网架两侧面浇筑具有高强、抗裂、抗渗等功能的薄体细实混凝土,内部空腔填充高效保温材料制成的复合保温大板。该体系具有以下特点:墙板附于框架结构的外侧,先安装墙板后浇框架混凝土,使其建筑的外墙全部用墙板完全包裹,不存在