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装配式钢结构绿色节能建筑应用分析
来源: | 编辑:gdyhjs | 发布时间: 2017-10-17 | 1175 次浏览 | 分享到:
        近年来,国家大力发展装配式建筑,与之相关的政策纷纷出台,发展和实施装配式建筑已成为建筑业发展的大趋势。装配式钢结构建筑是以钢结构为承重结构的一种装配式建筑,具有材料轻质高强、现场施工装配化、抗震性能卓越、资源利用率高等优点,是可以循环使用的绿色建筑。将钢结构应用于装配式钢结构建筑当中,可以有效地实现节能减排、保护环境、减少污染。装配式钢结构建筑符合我国建筑行业可持续发展的长远目标。

        跟随着国家改革的步伐,建筑行业也发生了新变化,传统的建筑业正在转型为新型建筑发展模式。近年来,建筑行业大力推广应用减轻资源、环境压力的低碳环保可循环建筑,即绿色节能建筑。因此,发展装配式钢结构绿色节能建筑已成为建筑行业潮流。国家对发展装配式绿色建筑高度重视,出台了一系列相关政策。2016年9月30日,国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的引导意见》,旨在大力发展装配式绿色建筑。2017年2月21日印发的《促进建筑业持续健康发展》中阐述了实现装配式建筑舒适安全、节能高效、环境适宜等的重要性。

        钢结构是天然的装配式结构,具有“绿色”的天性,装配式钢结构在应用过程中相对于传统的钢筋混凝土结构有一定的优势。装配式钢结构具有良好的机械加工性能,易拼装,轻质高强,适合建筑的模块化、标准化、工厂化、装配化和信息化,符合“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念。我国装配式钢结构建筑发展迅猛,装配式钢结构已经成为绿色环保建筑结构体系。

绿色节能建筑的概念发展现状及趋势

● 绿色节能建筑的概念
       绿色节能建筑是指建筑材料低碳环保、生产过程节约能源、施工过程减少污染、在整个建筑全生命周期内能够充分做到节约资源(节地、节能、节水、节材)与自然环境和谐相存的建筑。绿色节能建筑中“绿色”体现的不仅仅是一般的建筑绿化和景观,而是代表着建筑在施工运营过程中对环境没有危害,能够充分合理地利用资源,节省能源,降低消耗。绿色节能建筑又称为可持续发展建筑、生态建筑、节能环保建筑等。

● 绿色节能建筑的现状问题分析
        我国绿色节能建筑产业起步相对较晚,发展规模效益低下,绿色节能技术认可度不高,绿色节能建筑的理念认识不足。近年来,国家对绿色节能建筑体系高度重视,出台了一系列政策大力扶持。目前我国绿色节能建筑发展存在以下问题:绿色节能建筑理念不足,需求低下,群众认为有绿色植物、园林景观和喷泉水池等即为绿色建筑,还误认为设计建造绿色建筑成本高,销售价格高,导致需求低下;绿色节能建筑技术不够成熟,而绿色节能建筑核心技术是发展绿色节能建筑的关键;相关体制不完善,与绿色节能建筑相关的校验认证标准等体制存在漏洞,涉及的技术指标模糊不清,运营监管部门未能提供可靠的奖惩机制。

● 绿色节能建筑的发展趋势
        随着绿色节能意识逐渐深入人心,建筑行业绿色节能设计理念也在进步。建筑行业正在努力探索绿色、节能、环保的建筑。当前,国家大力发展装配式钢结构建筑,装配式钢结构建筑属于绿色建筑,已发展成为绿色环保建筑结构体系,是绿色节能建筑发展的一大趋势。

装配式钢结构绿色节能建筑的应用优势

● 施工中的绿色节能优势
       装配式钢结构建筑是以钢结构作为主框架来承重的装配式建筑,具有设计制造工期短、设计生产一体化特点,是把在工厂进行预制完毕后的构件运至施工现场进行组装的结构。从工厂加工完成到运输至施工现场进行机械安装完成,整个过程是连续的,在应用过程中与其结合使用的一系列的建筑、装饰材料构件为一个完整的建筑体系。

       装配式钢结构建筑施工现场作业干净,施工过程减少了更多复杂的辅助工作,降低了对环境的污染,控制了材料的使用,减少了材料的浪费,降低施工成本,提高施工效率和质量,施工工期大大缩短。并且,施工过程中噪音低,废水、废电、废气排放量低,符合建筑行业可持续发展的要求。传统的混凝土结构材料生产过程需要较多的水资源和能源,产生大量的二氧化碳,没有顺应低碳环保的建筑发展趋势。装配式钢结构建筑在钢结构加工过程中却能够节约水资源、节约能源、节约材料,排放较低的二氧化碳,低碳环保。而且,钢结构材料可以回收利用,在施工过程中避免产生更多的建筑垃圾,属于绿色建筑。装配式钢结构建筑最大限度降低了对环境的影响并高效推动了经济的发展,被业界称为21世纪的绿色建筑代表之一。

        装配式钢结构建筑无支撑体系施工工艺是其一大优势。无支撑(极少量支撑)体系施工的优势在于楼板混凝土浇筑后,后续工程即可展开,可与上部结构体同步施工,大幅缩短工期,在“求快”上是一大利器。一方面,大幅度缩短工期,降低了成本;另一方面,免除了大量支撑的使用,减少了人力物力的使用,节省了资源,降低了人力成本,提高了生产效率,较传统钢筋混凝土建筑具有更多的绿色节能优势。

● 装配式钢结构绿色建筑的优势
        现今,建筑行业大力推广装配式钢结构建筑,在国家改革潮流脚步的不断推动下,转变建造方式尤为重要,大力推进装配式钢结构应用,是推进建筑绿色化、工业化、信息化并且实现传统产业转型升级的重要一步。装配式钢结构在应用过程当中消耗大量的钢铁建材,缓解了钢铁生产过剩的问题。现代人们对住宅的节能性、适用性、舒适度有了更高的要求,大力应用绿色建筑尤为重要,装配式钢结构绿色住宅建筑的应用应对人体有利,低碳环保,有利于人类、自然以及建筑的和谐发展。

       装配式钢结构节能建筑体系能够合理布置功能区间、承载强度高、抗震性能优越,且综合造价低,符合住宅产业化和可持续发展的要求,具有较高的性能价格比。并且可以循环使用,符合真正意义上的绿色建筑,广泛应用到高层住宅中将有利于建筑业的长远发展,逐步实现建筑业的可持续发展。

装配式钢结构绿色节能建筑的应用现状及发展趋势

● 装配式钢结构建筑的应用现状
      现阶段装配式钢结构的应用现状和传统钢混结构存在一些差别:一方面,传统钢混结构应用于建筑的各个领域,然而,装配式钢结构在超高层办公写字大楼、大型厂房、大跨空间结构体育场馆等公共建筑以及桥梁工程中的应用较为广泛;另一方面,对建筑行业来讲,住宅领域占有的比例很大。当前,住宅多以钢混结构为主,对装配式钢结构的应用却是寥寥无几。装配式钢结构建筑在住宅领域的应用有着很大的潜力,具有较好的发展前景。

● 装配式钢结构绿色节能建筑的发展趋势
       装配式钢结构建筑作为一种节能环保的绿色建筑,在国家各项政策的推动实施下,代表着未来建筑行业的发展模式。装配式钢结构是绿色建筑最有效的方式,已然成为建筑行业的发展趋势。在装配式钢结构应用不多、起步比较晚的住宅领域,跟紧发展潮流,大力发展绿色节能建筑的应用,是建筑行业转型升级的有效途径,也是大势所趋。

       借鉴国内外装配式钢结构绿色建筑的应用经验,我国提出,到2020年使装配式钢结构在建筑中的应用占新建建筑的30%。大力发展绿色节能住宅建筑是装配式钢结构绿色节能建筑发展趋势,要通过不断的创新来完善结构体系和技术标准,结合装配式钢结构施工及应用优势,完成这一目标,跟紧装配式钢结构绿色建筑的发展潮流。而我国装配式钢结构建筑在新建建筑中的比例远远低于美国和日本,具有很广阔的前景。

装配式钢结构绿色节能建筑存在的问题及处理方式

 防火性能差。
       
发生火灾时,随着温度的上升,装配式钢结构的强度会迅速下降,逐渐丧失承载能力。装配式钢结构性能也会发生一些变化,塑性逐渐增强,整个钢结构框架发生变形。处理方式:第一,选择合理的涂料+防火板材进行包裹隔热(厚型防火材料);第二,涂上高性能防火涂料安装保温材料(薄型防火材料),能有效地阻止热量传递。不同防护需求的钢结构建筑防火情况不同,不同防护情况下的钢结构防火耐久时间不同。

       在建筑防火设计规范中对建筑各构件的燃烧性能和耐火极限有着不同的规定,不同防火等级要求不同。钢结构在薄型防火材料防护下的耐火极限满足防火规范要求较低的建筑(防火耐久时间2小时以内的钢构建筑),在厚型防火材料防护下的耐火极限满足防火规范要求较高的建筑(防火耐久时间3小时以内的钢构建筑)。通过建筑防火设计规范中建筑构件燃烧性能和耐火极限的数据,可知两种防火材料防护下,钢构建筑满足防火规范的要求。

防腐蚀能力差。
        装配式钢结构施工过程中大部分结构会长期暴露在空气中,如果不做好防腐保护,结构出现氧化情况,就会发生一定的腐蚀。常见的处理方式是涂防腐涂料:对钢结构表面进行全面处理后,涂上防腐涂料完善防腐层。目前,具有防腐和防火双重功能的钢结构涂料的研制及应用有利于钢结构的应用推广,但防腐和防火涂料的寿命期远远低于主体结构的寿命期,使钢结构建筑维护复杂,维护费用高,也是影响钢结构大量应用于民用建筑的主要因素。

        使用中的“冷桥”问题。装配式钢结构在保温隔热处理不当的薄弱结构以及节点处容易引起“冷桥”现象,使制热和制冷的负荷增大,造成使用过程的能源浪费,无法实现绿色建筑的初衷——全过程节能,对冷桥处理的关键不是材料的研制,而是施工的质量保障,在容易产生冷桥的部位利用保温隔热材料进行严密包裹,结构内外双面均铺设保温棉,就可以有效降低冷桥作用。
        在装配式钢结构绿色节能建筑发展过程中,大家要不断探索学习,不断提高专业技能,熟化装配式钢结构建筑专业体系,不断完善装配式钢结构绿色节能建筑,使其更快发展。

案例分析:烟台高新区“蓝色金谷”项目

● 项目概述
       为积极响应国家、省、市关于大力发展装配式建筑的要求,山东省烟台市高新区适时启动蓝色金谷(南区)装配式钢结构项目。该项目是烟台市首个整体采用装配式钢结构体系的高层建筑,由烟台高新城市投资开发有限企业投资建设。该企业为烟台高新技术产业开发区管理委员会直属的国有企业,自成立以来,已累计完成项目建设100余万平方米。项目由两栋22层高层及附属裙房、地下车库组成,总建筑面积75494.06平方米。

● 技术应用
        项目主楼框架采用“钢框架+钢管束心”的建筑结构体系,钢柱及钢管束墙整节吊装,吊装高度可达每节3层,主楼钢管方柱内及钢管束空腔内浇筑自密实混凝土。楼板采用装配式钢筋桁架自承式楼板,工厂加工现场铺装,楼板底部抵消了常规的钢管脚手架支撑体系,可同时多层浇筑混凝土,实现立体交叉作业。

● 项目优势
工期优势:项目主体结构施工工期快,施工平均3天~5天即可完成一层,部件产品实现模数化、标准化、生产工厂化,现场施工装配化,全工厂化生产。大大缩短了施工周期,加快了施工进度。由于混凝土用量减少,省去混凝土振捣工序和养护等待时间。同时,可以实现多楼层楼板同时施工多层浇筑混凝土,大大缩短了工程工期,具有很好的经济性。

施工优势:钢筋桁架楼板的应用减少现场70% 左右的钢筋绑扎工作量,施工过程中现场作业人力减少了约60%,钢筋桁架楼板的大量使用,减少了钢管脚手架支撑等构件以及模板的使用,施工质量优,资源利用率高,属于绿色节能环保建筑。

防火防腐优势:项目的结构体系采用的是“钢管混凝土束组合结构”体系,防火防腐层次整体分布均匀,防火防腐细部处理仔细。
第一,结构内部维护体系主要由轻质防火板一层+轻质防火保温板一层。防火板铺设在防火保温板的外层,既起到良好的保温效果,又起到两层防火层的作用。
第二,结构外部维护体系由“防腐层+防火保温隔热层+防火CCA板外墙装饰面+外墙涂料”组成。外部由多层防火系统构成,能够很大程度上起到防火的目的,另外,防腐层位于最内侧,依附于装配式钢结构框架的表面,结合外部多层保护,基本杜绝钢结构框架接触空气,防止出现氧化情况,保护了钢结构框架不受腐蚀,能够起到有效的防腐作用。
第三,该项目装配式钢结构建筑框架的内外拥有超过双层保温隔热防火保护,并且,在保温隔热薄弱的部位外墙梁、柱处安装岩棉板,相当于双面铺设保温棉,可以有效地减少或者避免“冷桥”现象的发生,起到了节约能源、保护环境的作用,满足建筑行业可持续发展的要求,属于真正的绿色节能建筑。

装配式钢结构绿色节能建筑符合建筑行业可持续发展的要求,符合现代化城市建设发展理念,符合绿色节能环保的发展主题,装配式钢结构绿色节能建筑品质高、操作简易、施工强度小、建筑垃圾少、节约材耗、环保、工期短、成本低且有利于后期维护运营。未来应在现有的基础之上,更大程度提高装配式建筑工程的标准和质量。真正打造更高水平的装配式钢结构绿色节能建筑体系,使绿色节能建筑得到更快更好的发展。

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