低能耗装配式钢结构建筑研究与应用

张常明

（黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江 哈尔滨150025）

1 低能耗装配式钢结构建筑

发展装配式钢结构建筑是推动供给侧结构性改革和新型城镇化发展的客观要求，装配式钢结构不仅可以节约资源、减少施工污染、提高劳动生产效率以及质量安全水平，更能促进建筑业与信息化工业化深度融合，形成新产业新动能、化解过剩产能，推动建筑业转型升级[1]。

低能耗节能技术是指能够充分利用可再生能源，有效减少建筑能耗，从而实现节能、节地、节材、节水目标。建筑节能的根本出路，是调整能源消费结构，用低品质能源、可再生能源来代替高品质能源。其最有效的方式是推广低能耗建筑。这也是建筑节能发展的一个趋势[2]。

将装配技术与低能耗技术相结合具有以下特点：（1）采用低能耗技术的节能围护体系，重视建筑物节能减排，建筑体系尽量不使用高能耗、不易回收得材料，采用低品质、可循环使用的材料；（2）将集成化施工技术与绿色建筑相结合，提高建造能力，有效降低能耗，节省材料，缩减工期；（3）通过三级计量，根据实际需要配给资源，降低建筑系统使用能耗，加大绿色能源的利用，从而实现我国节能、节地、节材、节水的目标。

2 当前低能耗装配式钢结构建筑中存在的问题

我国装配式钢结构目前普遍存在的问题有隔音性能差、墙体易开裂和保温性能差。在建筑节能的政策号召下，保温节能效果差业已成为制约装配式钢结构发展的一个重要因素。

而影响建筑节能的主要原因有[3]：

2.1 外围护结构保温做法不合理

近年我国的外围护结构保温做法主要有内保温、夹芯墙保温等，这些都是将围护结构暴露在外或局部暴露在外，建筑物的围护系统分别处于不同的环境温度中，不这样往往会导致墙体发生裂缝，破坏建筑物主体，使建筑物处耐久性降低。

2.2 高耗能建筑比例大

我国99%以上的建筑是高能耗建筑，据统计，约430 亿平方米建筑中采取了节能措施的仅占4%，单位建筑能耗是发达国家新建建筑的3 倍以上。

2.3 建筑节能状况落后

发达国家于20 世纪70 年代开始推进建筑节能技术，而我国建筑节能发展较为滞后，我国外墙系统传热系数一般为发达国家的3～5 倍，外窗系统的传热系数一般为发达国家的2～3倍，屋面传热系数是发达国家的是3～6 倍。

3 低能耗装配式钢结构的应用及探索

针对目前装配式钢结构建筑及建筑节能存在的问题，本文尝试应用一种低能耗装配式钢结构体系，探索解决建筑节能中的部分问题。基于新型JDS 轻质节能板材进行围护体系墙体设计。本设计选用的JDS 轻质节能板材为夹心型板材，内、外页为20mm 珍珠岩和秸秆粉尘蒸压板，中间夹90mm 聚苯乙烯泡沫板（如图1 所示）具有以下特点[5]：（1）技术性能指标高、功能全、重量更轻、强度更高、抗压抗折、耐酸碱、保温隔热、隔声、防火、防水、抗震、环保、节能；（2）可加工性强，施工快捷高效。JDS 墙板具有可锯、可钉、可刨、可钻、可粘贴、可重复使用的特点；大块件组合安装，建筑施工快速、便捷，可提高劳动率30%以上；（3）劳动强度低，极大降低建筑施工成本。产品轻质、大块件，可提高工作效率3-5 倍，大大降低劳动强度和建筑施工成本；（4）建筑荷载小、造价更低。由于重量轻，同等墙体面积仅是490mm 墙砖混结构重量的1/15，可大大降低建筑结构纵向荷载，从而减少肥梁胖柱、减少钢筋混凝土的使用，显著降低工程整体造价；（5）扩大使用面积。 在满足建筑各项指标的前提下，相同建筑面积可增加使用面积10%－22%；（6）防火性能达到国家A 级标准，产品属不燃体。在设计中针对外围护体系中易产生热量损失的窗口部位，进行覆盖保温材料设计，以解决冷、热桥问题，如图2 所示。

图1 JDS 轻质节能板材

图2 围护体系窗口节能做法

3.1 利用装配式钢结构体系，加速施工进度

为加快施工进度和现场文明施工程度，体现现代建筑的模块化、标准化、工厂化、装配化和信息化，本设计采用了装配式钢结构体系，并采用复合保温屋面体系。

3.2 采用电热膜供暖技术，并利用三级计量方式节水，节电为减少建筑耗能，在本项目中，全部房间均采用了电热膜供暖技术以及集成保温吊顶（如图3、4 所示），并结合三级计量方式，对每个房间分别按需供热、供水。

图3 电热膜供热技术

图4 保温集成吊顶

4 结论

该低能耗装配式钢结构建筑建成后，通过与邻近同面积传统建筑的对比，可得到结论如下：

4.1 与传统混凝土框架结构相比，该装配式钢结构缩短工期42%。

4.2 同时采取主动供热时，在室温同为20℃时，该低能耗装配式钢结构建筑每年可节约资金17.3%。

4.3 基于三级计量技术，每年可集约用水12.6%，节约用电10.9%。

图5 节能平台检测系统

图6 成品

综上所述,低能耗装配式钢结构建筑具有施工快捷、节能、节材等优势，具有一定的推广价值。