浅谈钢结构住宅建筑结构的节能设计

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1、浅谈钢结构住宅建筑结构的节能设计彭国勇（陆河县建筑设计室广东汕尾516700）中图分类号：TU391文献标识码.•A摘要：我国传统建筑形式以土木构造为主，近代建筑则是以钢筋混凝土、砖混结构等为主。未来钢结构住宅将更注重节能。作为一种新型建筑体系，钢结构住宅由于使用大量新型围护结构材料，比传统钢混结构更異节能性。而可持续发展的钢结构住宅将更多的融入新能源的利用、智能化设施等，进一步提高节能效果。关键词：钢结构住宅节能一、钢结构住宅节能设计与传统钢筋混凝土和砖混建筑相比，钢结构住宅具有很多优点，但是由于钢材木身热导率很高，是混凝土的33.4倍，因此钢结构住宅面临的

2、保温节能问题更严峻。各钢制梁柱部位、节点部位、阳台雨棚挑梁部位等都极易形成热桥。热桥，即在建筑中由于构造因素，造成的围护结构局部位置导热系数相对总体偏大，从而导致热量流失较大的部位。对于钢结构住宅由于钢材较佳的导热性能，因此要针对其进行特殊的节能设计。目前的钢结构节能构造主要有以下几个思路：（一）在构造上尽量避免热桥。一般来说，很多热桥是在构造上是无法避免的，比如T型拐角处、楼板层处等。但是钢结构灵活多变的造型为我们提供了一些可能，例如轻钢龙骨结构中，在墙的交接处，使用普雷斯特角背衬连接件，省去了山墙端部、内墙和墙角处支撑立柱的使用，这既节约了钢材乂消除了立柱

3、的热桥效应。（二）钢结构内部设置热阻断。例如在特殊部位的钢材进行开孔处理，力学上损失不大，而在热学上可以获得很好的节能效果。在轻钢龙骨结构腹板开孔，可以取得较佳的节能效果，是一种值得推广的结构形式。另外，由于热桥常发生在结构节点部位，在钢结构连接间设置热阻断往往可以取得良好的节能效果。在墙内设计一个非金属热阻断来减少热桥效应具有一定的可行性。但是这种方法存在的问题也很突出：首先如果垫片太薄，奋可能由于与金属接触太好反而会抵消掉垫片的附加热阻，使热桥效应更明显；其次，这种构型对垫片的材料性能要求很高，它必须具备很大的热阻和抗压或抗剪强度（根据所处部位不同），同时

4、在受力吋变形不能过大，否则会导致节点刚度不足，在长期荷载下节点容易发生破坏。同时满足这些条件的材料，还要保证成本不能过高，这样才适宜于推广。（三）对热桥部位进行局部保温设计。例如自保温体系中，由于墙体自身可以满足节能要求，无需另行附加保温构造。但是对于钢结构梁柱部位需要单独进行保温设计。此类设计吋，可以Ml吋结合钢结构自身的防火设计，通过一定的构造同吋达到防火和节能的效果，在经济性上是一种较为可行的方法。二、钢柱一挑梁热桥节能设计（一）节能设计模型挑梁的存在将进一步降低原有柱体热桥部位的保温能力，根据第3章对无挑梁柱的传热分析，方钢管柱的热桥问题较H型钢柱突出

5、。此处针对热工性能较差的方钢管柱进行节能设计。钢管内浇筑混凝土，柱参考尺寸为350×350×8,外挑2米长的132b工字型阳台梁/雨篷梁。设计S标:a）柱内表面温度冬季不低于露点温度；b）降低热桥部位能耗。计算单元选阳台挑梁上下各半层共3米高，宽lm方形墙体。根据上节的分析，单独加厚柱体外保温层来减小梁柱局部热桥的做法是不经济的，故本文提出一种新型节能设计构造：一方面适当加厚柱体外保温厚度,另一方面沿挑梁根部向外延伸外包一层保温砂浆，外包长度为L（小于挑梁长度），二者结合控制节点热桥影响。下面从几个方面分析该构造的设计要点及其合理性。首

6、先，单一采取加厚柱体保温层厚，来满足挑梁点的温度要求是不经济的。故在适当加厚柱体外保温的同时，必须采取艽他构造相结合才能奋较好节能效果。其次，对挑梁满包保温层并不能完全消除挑梁的影响。这里可以对比两个构造：（1）方钢管混凝土柱无挑梁吋，柱体外保温10mm聚苯颗粒砂浆，此时室内最低温度11.7°C;（2）方钢管混凝土柱有挑梁时，柱体和挑梁同吋满布外保温10mm聚苯颗粒保温砂浆，此吋室内最低温度10.5°C。由此可见，对于挑梁做满外保温层，并不能完全消除挑梁带来的热桥影响。这是由于虽然将挑出部分做了与柱体相同厚度的外包，但是挑梁部分增加了结构与室外冷空气的换热面积

7、，会进一步增大温度流失。这说明，在有挑梁存在的情况下，对挑梁实施与柱体等厚的外保温，并不能使结构冋归到未加挑梁吋的热工状态。为弥补该损失，同时适当提升柱体保温层厚也是必要的。（二）影响节能设计的因素有阳台挑梁钢柱的传热分析和节能设计，保温尺寸上主要涉及三个因素:柱体外保温厚度、挑梁保温厚度、挑梁外包长度。其中挑梁外保温厚度和外包长度的关系，可定性理解为反关系：即保温厚度增加吋，外包长度可缩短；外包长度增加吋，厚度可减少。但这种反关系，又受到不同保温材料传热系数的影响。上述分析是建立在挑梁和柱尺寸固定的前提下，事实上，挑梁和柱的尺寸也会对节能设计有影响，必须给予

8、考虑。三、自主节能与复合节能建筑外墙传