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钢结构体系

钢结构体系

(作于2003年)

 

 

“十一五”规划展示了我国国民经济发展的美?#20204;?#26223;,指明了国民经济结
构调整的正确方向,,“节能”、“循环经济”成为国民经济各部门的重
中之重。为了改变建筑领域高耗能的状况,首先改变人们对建筑工程的评
价方式至为关键。按传统观念,对建筑工程的要求,大家都看重以价格、
功能的评价方式,造成大量工程价廉质低或者豪华高耗。这也是造成我国
建筑高能耗的根子所在(有人会说根子是经济不发达造成的,其实这只是
一个方面)。要彻底改变这种状况必须首先改变人们对建筑工程的评价方式,特别是对包括住宅和公共建筑在内的民用建筑,摒弃传统的评价方式,采用以性能和品质为中心的商?#32933;?#21629;评定的方式(即LCA方式)将会使我们的建筑发展指导思想发生根本性的改变。按LCA评定建筑工程共分为五个阶段,即资源材料阶段、设计建造阶段、使用维持阶段、拆除阶段、处理处置阶段,每个阶段?#23478;?ldquo;节能”和“循环经济”为标准进行比对,就可以对这项工程作出正确的评价。如果在整个建设领域贯彻了这样的指导思想,就有可能引导在我们国家涌现出一批批节能、环保、高性价比的建筑工程。

 

对建筑工程材料选用同样应坚持LCA评价方式,特别是对围护结构材料,以“绿色”“节能”“可?#20013;?#21457;展”为标准对市场上各?#25351;?#26679;的“新型材料”进行评价,就很容易淘尽砂子?#39029;?ldquo;真金”。蒸压轻质加气混凝土(
NALC)板是一种优良的轻质高强、“绿色”、“节能”、自保温围护结构材料,它所具有的优良综合性能是其它任何围护结构材料不可比拟的。大
力发展蒸压轻质加气混凝土板(也包括砌块),将在我国建筑工程向高效、高质量、低能耗发展中显现出巨大的潜力。钢结构强度高,韧性大,用材省,易实现工厂化,产业化,制作安装效率高。采用钢结构+蒸压轻质加气混凝土(NALC)板建筑体系是一种近乎完美的建筑组合,现就这种建筑体系按LCA方式作如下评述:

 

 

【钢材】:我国钢产量已超过3亿吨。建筑用钢量占总用钢量40%以上,但
钢结构用量仅占4%(发达国家达30~40%以上),国家产?#23548;?#26415;政策大力推
广应用钢结构,其前景十分广阔。
【NALC】:生产原料硅砂、石灰石是自然界广泛分布、价值低廉的材料;
NALC生产过程中将废?#20808;?#37096;回收利用,没有废弃物排放污?#23613;?#29983;产所消耗
的能耗也比生产粘土砖低,是一种节省能源和节省土地资源的环保材料。

 

【设计】:钢结构+NALC板住宅的设计技术已臻成熟,有了完整的规程标
准和设计施工经验,可通过采?#20204;?#36136;高强的钢结构和NALC围护材料(γo=500Kg/m3,R=4MPa)设计出结构用料小,占用?#21344;?#23567;,得房率高(比砖混结构高约8~10%),同时还容易获得?#25351;?#26041;便的大?#21344;?#31561;性价比高的节能住宅。
        这里要重点指出的是NALC板围护结构设计的方法完全摒弃了传统的设?#35780;?#24565;,在国内首次推出通过热工和强度计算设?#21697;?#25215;重围护结构的新方法:首先通过热工计算,选择满足节能标准的外墙板厚(选用表见附表1,附表2),保证围护结构达到节能标准,再按风荷载设计板的配筋和安装节点,并在保证节点强度的前提下开发出具有?#23454;?#36716;动能力的抗震节点,可使墙体能够适应主体结构不同方向的层间?#28784;疲?#21487;承受1/50层间变位,8度地震作用下完好无损,10度强地震作用下不破坏),而这整个设计过
程已经标准化,表格化,方便使用。这种非承重结构的设?#35780;?#24565;和科学的
节点构造达到了非常先进的水平。
对砼或砖混外墙和现有建筑改造可采用NALC板+聚苯板的外墙保温作法(见下图)。采用如此保温作法不仅简单、可靠,达到设计保温要求,同时避免了墙面开裂的弊病。

 

       据调查,全国很多按聚苯板+砂浆粉刷或采用保温砂浆粉刷的外墙保温作法,可以保证一、二年内不出现开裂,三、五年内不出?#33267;?#32541;的就不容易了,七、八年内不裂缝就很难找,而且一般开裂会愈来愈严重。墙面开裂,水分渗入,聚苯板?#28044;?#32769;化等都会大大降低外墙保温隔热性能,?#33402;?#20010;问题尚无妥?#24179;?#20915;办法。如果采用50mm厚NALC板+聚苯板的作法这些问题都可以避免了。

 

 

 【施工】:施工安装初步实现标准化、工厂化、产业化,公司为保证向客户工程提供方便快捷高质量的围护结构,建立了一整?#23376;?#38144;技术咨询及设计施工安装一条龙服务队伍,及时无偿提供节点、排版设计服务。还有一支专业安装队伍,为客户提供施工安装及质量跟踪服务。实现了整个施工过程工期短(比一般工程缩短30~40%以上),高效快捷,文明施工,占用场地小,对周围环境干扰小,大大?#28044;?#20102;工程的?#24335;?#21608;转,提高了投资效益。

 

 

【节能】:NALC板集安全围护?#36879;?#28909;保温性能为一体,它的导热系数小,λ=0.13w/m.k,是一?#25351;?#25928;节能材料,南京地区采用150mm厚(相当于砖墙500mm),?#26412;?#22320;区也仅需175mm厚就能达到节能标准。
特别是NALC板以一种单体材料自身作为保温隔热的外墙,其板内部的湿?#20154;?#31354;气相对湿度而变化,不会在板内出现露点,这就避免了复合材料夹层内水蒸汽在温度低于露点时出现结露、大大降低保温效果的弊端,因此可以说NALC板保温隔热效果是可靠的,可以确保为室内营造出低能耗条件下的舒适环?#22330;?/span>

 

?#26223;?#20840;】:NALC板强度高,?#26377;?#22909;,抗震性好,耐火性好,作为墙板,100厚NALC板耐火极限3.23h,150mm厚大于4h,50mm厚NALC板用于保护钢?#32791;?#28779;极限大于3小?#20445;?#20445;护钢柱耐火极限大于4小?#20445;?#37117;达到了一级防火标准。
 

【耐久】:NALC为无机硅酸盐材料,不老化、抗渗、抗?#24120;?#20351;用寿命可达50~100年以上。

 

【绿色环保】?#20309;?#25918;射性,无有害气体溢出,是无损于健康的绿色材料。

 

【舒?#30465;浚?#38548;音性好,100厚NALC板平均隔声量40.8dB,相当于半砖墙;150厚板为45.1dB,相当于一砖墙;同时NALC板还具有呼吸性,有自动调节室内湿度的作用,提高了室内舒适?#23567;?/span>

 

【维修方便】:NALC墙板容易拆装,房型功能易于改造变更,方便于营造出满足各种不同需求的?#21344;洌?NALC墙面不需砂浆粉刷、维修容易,费用低廉。因此它能以较少的能源消耗,?#31995;?#30340;维修费用和使用成本获得舒适

 

钢结构+NALC住宅拆除极为方便,可以消耗最小的能源完成拆除清理,拆下的钢材和NALC材料可以很快撤出现场,很容易清理干净.

 

拆下的钢材可以回炉再炼成钢材使用;拆下的NALC材料可以运回工厂重新作为资源回收生产成新NALC板,不给环境留下垃圾,不污染环?#24120;?#36824;地球本来面目,真正作到了生态平衡,实现建筑工程的循环发展。

 

综上所述,可以看出建筑工程中采用钢结构+NALC板围护结构建筑体系完全满足LCA评价中每个?#26041;?#26368;佳的评价标准,真正实现节能、节地、高效的建设节约型社会,实现循环经济的要求。

 

 

南京旭建公司建成投产7年多来生产的NALC 板已建成了近3000多项较大工程,多数属钢结构+NALC板围护结构建筑系统,特别最具代表性的是钢结构+蒸压轻质加气混凝土(NALC)板住宅,这些工程突出地体现了上述节能、循环经济的各项要求,具有代表性的有如下一些工程:

 

上海中福城(二期),18层,高62.9m,5.8万m2,NALC板外墙厚150mm,部分内墙板厚100;

马钢光明新村1#楼,17层,高54m,0.97万m2,内外墙板全部采用NALC板 ,外墙板厚150mm,内墙板100,?#21482;?#22681;75+75;

马钢光明新村2#楼(17层,高59.6m,1.45万m2,内外墙板全部采用NALC板,外墙板厚150mm,内墙板厚100);

济南百花园1#楼,26层,高89m,3.2万m2,内外墙板全部采用NALC板,外墙板厚175mm,内墙板厚125mm;


现就马钢光明新村1#楼简介工程情况:

该工程共17层,高54m,建筑面积9700 m2,1~17层均为住宅,主体钢框混凝土筒结构(或称钢—混结构)H350×350劲性配筋柱,H300×150钢梁,110厚钢筋混凝土楼板,内外墙板全部采用NALC板,外墙为150厚,?#21482;?#22681;为75+75厚,?#36136;?#22681;100厚,走道墙150厚。工程由马钢设计研究院设计,马钢建筑公司总承包,南京旭建公司承担NALC板的设计、生产和安装施工,NALC板安?#25353;?002年9月5日开工,11月15日竣工,工程质量优良,整个工程于2003年6月交付使用。该工程设计简洁明快,舒适实用,深得用户好评,用户?#20174;?#38548;热隔音性能非常好,有“说不出的舒适”。?#32933;?#23454;现了节能、节省资源、发展循环经济的目标。

 1、外墙设计:
  (1)热工设计:
    NALC板λ干=0.13w/m.k, λ气=0.175 w/m.k 
    S24=0.51 =0.51 =2.85(w/m2.k)
     腻子λ=0.33 S=5.28m2.k/w
     按外墙为3mm腻子+150厚NALC板+3mm腻子
     NALC板热阻 R1= =0.15/0.175=0.86 (m2.k/w)
     腻子热阻 R2= =0.02(m2.k/w)
     传热阻 Ro=Rω+R1+R2+Rn
                     =0.04+0.86+0.02+0.11
                     =1.03(w/m2.k)
     传热系数 K= = =0.97(w/m2.k)<1
     热惰性指标 D=0.86×2.85+0.02×5.28
                           =2.56>2.5
                         满足节能标准 合格!
(2)安装节点强度设计:
      风荷载标准值:W = W
      W =1.56×(-1)×1.77×0.35= 0.97( )(-)
       墙板节点荷载:
       S = ×0.6×0.97×2.9= 0.84(KN)
       选用外挂式安装的NDR节点,查表150厚破坏强度为R =7536N
        =8.97>2 合格!

 

2、内外墙节点设计:

 

 

 

作者 刘?#21496;?nbsp;南京旭建新型建筑材料公司
                   总工程师 技术部部长

 

 

 

 

 

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