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鋼結構體系

鋼結構體系

(作于2003年)

 

 

“十一五”規劃展示了我國國民經濟發展的美好前景,指明了國民經濟結
構調整的正確方向,,“節能”、“循環經濟”成為國民經濟各部門的重
中之重。為了改變建筑領域高耗能的狀況,首先改變人們對建筑工程的評
價方式至為關鍵。按傳統觀念,對建筑工程的要求,大家都看重以價格、
功能的評價方式,造成大量工程價廉質低或者豪華高耗。這也是造成我國
建筑高能耗的根子所在(有人會說根子是經濟不發達造成的,其實這只是
一個方面)。要徹底改變這種狀況必須首先改變人們對建筑工程的評價方式,特別是對包括住宅和公共建筑在內的民用建筑,摒棄傳統的評價方式,采用以性能和品質為中心的商品壽命評定的方式(即LCA方式)將會使我們的建筑發展指導思想發生根本性的改變。按LCA評定建筑工程共分為五個階段,即資源材料階段、設計建造階段、使用維持階段、拆除階段、處理處置階段,每個階段都以“節能”和“循環經濟”為標準進行比對,就可以對這項工程作出正確的評價。如果在整個建設領域貫徹了這樣的指導思想,就有可能引導在我們國家涌現出一批批節能、環保、高性價比的建筑工程。

 

對建筑工程材料選用同樣應堅持LCA評價方式,特別是對圍護結構材料,以“綠色”“節能”“可持續發展”為標準對市場上各種各樣的“新型材料”進行評價,就很容易淘盡砂子找出“真金”。蒸壓輕質加氣混凝土(
NALC)板是一種優良的輕質高強、“綠色”、“節能”、自保溫圍護結構材料,它所具有的優良綜合性能是其它任何圍護結構材料不可比擬的。大
力發展蒸壓輕質加氣混凝土板(也包括砌塊),將在我國建筑工程向高效、高質量、低能耗發展中顯現出巨大的潛力。鋼結構強度高,韌性大,用材省,易實現工廠化,產業化,制作安裝效率高。采用鋼結構+蒸壓輕質加氣混凝土(NALC)板建筑體系是一種近乎完美的建筑組合,現就這種建筑體系按LCA方式作如下評述:

 

 

【鋼材】:我國鋼產量已超過3億噸。建筑用鋼量占總用鋼量40%以上,但
鋼結構用量僅占4%(發達國家達30~40%以上),國家產業技術政策大力推
廣應用鋼結構,其前景十分廣闊。
【NALC】:生產原料硅砂、石灰石是自然界廣泛分布、價值低廉的材料;
NALC生產過程中將廢料全部回收利用,沒有廢棄物排放污染。生產所消耗
的能耗也比生產粘土磚低,是一種節省能源和節省土地資源的環保材料。

 

【設計】:鋼結構+NALC板住宅的設計技術已臻成熟,有了完整的規程標
準和設計施工經驗,可通過采用輕質高強的鋼結構和NALC圍護材料(γo=500Kg/m3,R=4MPa)設計出結構用料小,占用空間小,得房率高(比磚混結構高約8~10%),同時還容易獲得分割方便的大空間等性價比高的節能住宅。
        這里要重點指出的是NALC板圍護結構設計的方法完全摒棄了傳統的設計理念,在國內首次推出通過熱工和強度計算設計非承重圍護結構的新方法:首先通過熱工計算,選擇滿足節能標準的外墻板厚(選用表見附表1,附表2),保證圍護結構達到節能標準,再按風荷載設計板的配筋和安裝節點,并在保證節點強度的前提下開發出具有適當轉動能力的抗震節點,可使墻體能夠適應主體結構不同方向的層間位移(可承受1/50層間變位,8度地震作用下完好無損,10度強地震作用下不破壞),而這整個設計過
程已經標準化,表格化,方便使用。這種非承重結構的設計理念和科學的
節點構造達到了非常先進的水平。
對砼或磚混外墻和現有建筑改造可采用NALC板+聚苯板的外墻保溫作法(見下圖)。采用如此保溫作法不僅簡單、可靠,達到設計保溫要求,同時避免了墻面開裂的弊病。

 

       據調查,全國很多按聚苯板+砂漿粉刷或采用保溫砂漿粉刷的外墻保溫作法,可以保證一、二年內不出現開裂,三、五年內不出現裂縫的就不容易了,七、八年內不裂縫就很難找,而且一般開裂會愈來愈嚴重。墻面開裂,水分滲入,聚苯板加快老化等都會大大降低外墻保溫隔熱性能,且這個問題尚無妥善解決辦法。如果采用50mm厚NALC板+聚苯板的作法這些問題都可以避免了。

 

 

 【施工】:施工安裝初步實現標準化、工廠化、產業化,公司為保證向客戶工程提供方便快捷高質量的圍護結構,建立了一整套營銷技術咨詢及設計施工安裝一條龍服務隊伍,及時無償提供節點、排版設計服務。還有一支專業安裝隊伍,為客戶提供施工安裝及質量跟蹤服務。實現了整個施工過程工期短(比一般工程縮短30~40%以上),高效快捷,文明施工,占用場地小,對周圍環境干擾小,大大加快了工程的資金周轉,提高了投資效益。

 

 

【節能】:NALC板集安全圍護和隔熱保溫性能為一體,它的導熱系數小,λ=0.13w/m.k,是一種高效節能材料,南京地區采用150mm厚(相當于磚墻500mm),北京地區也僅需175mm厚就能達到節能標準。
特別是NALC板以一種單體材料自身作為保溫隔熱的外墻,其板內部的濕度隨空氣相對濕度而變化,不會在板內出現露點,這就避免了復合材料夾層內水蒸汽在溫度低于露點時出現結露、大大降低保溫效果的弊端,因此可以說NALC板保溫隔熱效果是可靠的,可以確保為室內營造出低能耗條件下的舒適環境。

 

【安全】:NALC板強度高,延性好,抗震性好,耐火性好,作為墻板,100厚NALC板耐火極限3.23h,150mm厚大于4h,50mm厚NALC板用于保護鋼梁耐火極限大于3小時,保護鋼柱耐火極限大于4小時,都達到了一級防火標準。
 

【耐久】:NALC為無機硅酸鹽材料,不老化、抗滲、抗凍,使用壽命可達50~100年以上。

 

【綠色環保】:無放射性,無有害氣體溢出,是無損于健康的綠色材料。

 

【舒適】:隔音性好,100厚NALC板平均隔聲量40.8dB,相當于半磚墻;150厚板為45.1dB,相當于一磚墻;同時NALC板還具有呼吸性,有自動調節室內濕度的作用,提高了室內舒適感。

 

【維修方便】:NALC墻板容易拆裝,房型功能易于改造變更,方便于營造出滿足各種不同需求的空間; NALC墻面不需砂漿粉刷、維修容易,費用低廉。因此它能以較少的能源消耗,較低的維修費用和使用成本獲得舒適

 

鋼結構+NALC住宅拆除極為方便,可以消耗最小的能源完成拆除清理,拆下的鋼材和NALC材料可以很快撤出現場,很容易清理干凈.

 

拆下的鋼材可以回爐再煉成鋼材使用;拆下的NALC材料可以運回工廠重新作為資源回收生產成新NALC板,不給環境留下垃圾,不污染環境,還地球本來面目,真正作到了生態平衡,實現建筑工程的循環發展。

 

綜上所述,可以看出建筑工程中采用鋼結構+NALC板圍護結構建筑體系完全滿足LCA評價中每個環節最佳的評價標準,真正實現節能、節地、高效的建設節約型社會,實現循環經濟的要求。

 

 

南京旭建公司建成投產7年多來生產的NALC 板已建成了近3000多項較大工程,多數屬鋼結構+NALC板圍護結構建筑系統,特別最具代表性的是鋼結構+蒸壓輕質加氣混凝土(NALC)板住宅,這些工程突出地體現了上述節能、循環經濟的各項要求,具有代表性的有如下一些工程:

 

上海中福城(二期),18層,高62.9m,5.8萬m2,NALC板外墻厚150mm,部分內墻板厚100;

馬鋼光明新村1#樓,17層,高54m,0.97萬m2,內外墻板全部采用NALC板 ,外墻板厚150mm,內墻板100,分戶墻75+75;

馬鋼光明新村2#樓(17層,高59.6m,1.45萬m2,內外墻板全部采用NALC板,外墻板厚150mm,內墻板厚100);

濟南百花園1#樓,26層,高89m,3.2萬m2,內外墻板全部采用NALC板,外墻板厚175mm,內墻板厚125mm;


現就馬鋼光明新村1#樓簡介工程情況:

該工程共17層,高54m,建筑面積9700 m2,1~17層均為住宅,主體鋼框混凝土筒結構(或稱鋼—混結構)H350×350勁性配筋柱,H300×150鋼梁,110厚鋼筋混凝土樓板,內外墻板全部采用NALC板,外墻為150厚,分戶墻為75+75厚,分室墻100厚,走道墻150厚。工程由馬鋼設計研究院設計,馬鋼建筑公司總承包,南京旭建公司承擔NALC板的設計、生產和安裝施工,NALC板安裝從2002年9月5日開工,11月15日竣工,工程質量優良,整個工程于2003年6月交付使用。該工程設計簡潔明快,舒適實用,深得用戶好評,用戶反映隔熱隔音性能非常好,有“說不出的舒適”。確實實現了節能、節省資源、發展循環經濟的目標。

 1、外墻設計:
  (1)熱工設計:
    NALC板λ干=0.13w/m.k, λ氣=0.175 w/m.k 
    S24=0.51 =0.51 =2.85(w/m2.k)
     膩子λ=0.33 S=5.28m2.k/w
     按外墻為3mm膩子+150厚NALC板+3mm膩子
     NALC板熱阻 R1= =0.15/0.175=0.86 (m2.k/w)
     膩子熱阻 R2= =0.02(m2.k/w)
     傳熱阻 Ro=Rω+R1+R2+Rn
                     =0.04+0.86+0.02+0.11
                     =1.03(w/m2.k)
     傳熱系數 K= = =0.97(w/m2.k)<1
     熱惰性指標 D=0.86×2.85+0.02×5.28
                           =2.56>2.5
                         滿足節能標準 合格!
(2)安裝節點強度設計:
      風荷載標準值:W = W
      W =1.56×(-1)×1.77×0.35= 0.97( )(-)
       墻板節點荷載:
       S = ×0.6×0.97×2.9= 0.84(KN)
       選用外掛式安裝的NDR節點,查表150厚破壞強度為R =7536N
        =8.97>2 合格!

 

2、內外墻節點設計:

 

 

 

作者 劉宜靖 南京旭建新型建筑材料公司
                   總工程師 技術部部長

 

 

 

 

 

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