发布时间:2022-11-30 12:47:01
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所谓的建筑节能则主要指的是利用科学技术与一定手段,对建筑中的照明系统、采暖系统等进行一定的改进,以达到降低能源消耗的目的;对建筑周围的自然能源充分利用,以提升能源的高效利用率,从而在很大程度上促进绿色建筑的发展。供暖系统是建筑必不可少的系统之一,也是建筑耗能最多的系统,如果能够将建筑损失的热量降低,便可以在很大程度上减少采暖系统对能源的消耗,具体来讲,想要实现建筑节能,可以从以下几方面入手:第一,充分利用太阳辐射热能与建筑的内部热能;第二,提升建筑门窗的密封性,以减少因空气渗透所造成的热量消耗;第三,在一定程度内减少建筑外表面积,以及提升建筑维护结构的保温性能也可以减少建筑因传热所造成的热量消耗。
2建材节能与建筑节能问题的关联性
2.1建材节能的相关问题
在建材节能领域中,主要存在的问题有以下两个方面:其一,建筑的生产相关环节存在不达标现象,由于当前市场上的节能建材价格相对较高,导致一部分施工人员在施工过程中对建筑材料偷工减料、以次充好,忽略建筑材料之间搭配的合理性,而相关的管理者也并没有及时系统的进行监督与审查,造成很多建筑中的建筑材料不能达到节能的标准[2]。而与其他相同用途的建筑材料相比,节能建材的性价比相对较低,碍于经济因素,当前在建筑市场中大规模推行节能建材仍然存在一定难度。另外,对节能理念的认识不足也是当前建材节能领域存在的主要问题之一,很多人还没有意识到使用节能建材的好处与重要性。其二,建筑的施工环节不到位,当前很多建筑施工工人不能对节能建材合理科学的进行设计与施工,也在一定程度上限制了节能建材优势的充分发挥。
2.2建筑节能的相关问题
在建筑节能领域,建筑耗能是最核心的问题,当前很多建筑的能源消耗量过大,且存在能源利用率较低的现象。以北方地区为例,冬季建筑都要进行采暖,而当前绝大多数建筑的采暖系统都是以消耗煤资源为主,每年都会耗费很多不可再生资源,也对大气等自然环境产生严重污染,在很大程度上制约着我国经济的进一步发展。而且,在很多城市建筑中,供热所用的空调有很多都会出现供热效率不高、相关维护装置没有足够气密性以及保温性等现象。另外,我国当前还有相当一部分建筑人员没有足够的建筑节能意识,早在上个世纪八十年代,西方许多发达国家在进行经济发展的同时,便已经在建筑节能的技术方面非常有建树了,而我国却没有在这方面考虑太多[3]。
2.3两者的关联性
从上述情况看,在当前建材节能领域与建筑节能领域中,都存在着能源上的浪费现象,建筑建造的基本便是建筑材料,如果建筑材料在能源上浪费严重,也会在很大程度上影响建筑的节能性。另外,在建材节能与建筑节能领域,还都存在着意识不足现象,这在一定程度上反映了我国当前在节能建筑观念的普及方面仍然没有做到位。
3建材节能与建筑节能施工措施的关联性
3.1建材节能的施工措施
在建筑建造过程中合理应用可再生能源,如在建筑的设计过程中,将太阳能合理利用便能够实现太阳能的光伏发电。另外,还可以对建筑材料产生的废弃物充分利用,不仅能够节省一部分建筑成本,还能够减少建筑垃圾对环境的污染,如将已经废弃的橡胶打碎成颗粒,融入到建筑部混凝土中,不仅能够提升混凝土的抗裂性,还能够节省建筑成本、减少环境污染。
3.2建筑节能的施工措施
建筑节能主要表现在使建筑供热系统的供热效率得到有效提升,以及减少建筑围栏保护结构的散热两方面[4]。在建筑过程中,可以对建筑的墙体与门窗的保温性能加以改善,还需要对建筑的题型系数加以控制,与此同时,还可以对建筑的布局进行科学合理的调整,以提升建筑的节能效果。
3.3两者的关联性
建材节能是建筑节能中非常重要的组成部分,如果没有做好建材节能,那么建筑节能也就无从谈起,如果可以将具备节能效果的建筑材料运用到建筑节能的相关设计当中,不仅仅可以使能源的消耗有所降低,还能够充分发挥祝建筑自身的保温隔热功能,使建筑更加符合节能环保的新型理念。
4结论
1.1优化建筑屋面设计
屋顶是建筑物护结构中发挥室内外温差传热的重要部分。只有提高屋面的保温隔热性能,才能提高抵抗夏季室外的外热作用的能力。建筑节能屋面主要包括:倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面和色坡屋面。其中,倒置式屋面是将传统屋面构造中的保温层和防水层颠倒,保温层放在隔水层的上面。屋面绿化可以大幅度地降低建筑物的能量消耗,减少温室气体的排放,增加城市的绿地面积,改善城市的“热岛效应”。蓄水层面的主要功能是利用水蒸发吸热的特点,消耗水层中的热量,从而降低屋面的传热量和屋面温度。色坡屋面是目前最常用的一种屋面。因为现在大多数的建筑物都采用平屋顶,在太阳辐射最强的正午,太阳光线对于坡面是斜射的,但是在平屋顶上是直射的,采用非金属淡色坡面反射太阳光达到了65%,这样可以节约25%的能源消耗。
1.2优化护围结构墙体设计
高层建筑的护墙体耗能量较大,占整个建筑物的25%,建筑物的体型变化和耗能成正比,体型越大,耗能越多。因此在国外,一般圆塔形的建筑物比较多,比如美国洛杉矶的好运饭店,法国戴高乐机场的候机楼。因为在面积同样的情况下,圆的周长最短,这样就减少了建筑物外露的面积。因此,高层建筑物的体型变化应该简单。首先,外墙是高层建筑的围护结构中最重要的部分,围护结构采用的是填充材料。其次,为了减轻建筑物的压力,提高保温效能和隔热效果,采用轻质高效的保温材料。最后,围护结构的材料分别放在内侧和外侧,因此在气温比较低的地区,应该把保温层设置在外侧,可以减少墙体内产生的冷凝水。
1.3优化门窗节能设计
外门窗是住宅区散热性能最差的部位,其耗能占到总耗能的70%,在其中传热损失为30%,冷风渗透为30%。所以在保证室内通风,温暖和美观的前提下,应该减少住宅区的外门窗洞口的面积,保证外门窗的封闭性,有效防止冷风的渗透,只有这样,才能提高外门窗的保温效果。应该从以下几个方面减少外门窗的传热量:(1)把住宅的窗墙比例控制在一个合理的范围内。住宅的窗墙比是窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)之比。(2)保证住宅区外窗的封闭性,减少冷空气的渗透。可以使用泡沫塑料密封条进行密封,也可以采用质量较好、密封性能很好的门窗材料。在门框和墙体之间的缝隙间,采用弹性的松软型材料、弹性密封的材料,比如密封膏。在门框和窗扇之间的密封,可以采用橡胶和泡沫密封条,回风槽等。采用各种弹性的压条完成扇和玻璃之间的密封。
(3)提高住宅区门窗的保温性能。在户门和阳台门的设计上,应该考虑到防火和防盗的要求,在门里填充填充聚苯乙烯板或岩棉板等绝热性能比较好的材料,最好选用钢塑复合窗和塑料窗,这样可以避免金属窗产生的冷桥,也可以采用双玻璃和三玻璃。中空玻璃、镀膜玻璃、低辐射的玻璃都可以有效提高门窗的封闭性。
1.4优化太阳能与建筑物一体化
随着城市经济建设的加快和人们生活水平的提高,城市花园住宅成了居民共同的追求,为了应对严重的能源危机和环境污染,需要大力开发和利用清洁能源,而太阳能就是最好的清洁能源,促进太阳能产品在城市花园住宅区的应用不仅可以实现住宅建筑节能设计的目标,也可以促进未来住宅全部太阳能化。随着太阳能在现代建筑中应用越来越广泛,消费者不仅要求太阳能的节能性,还要求建筑物的美观。太阳能与建筑一体化就是将太阳能设施和建筑物结合起来,利用太阳能集热器,突破传统的屋顶覆盖层的屋顶保温层,不仅可以达到屋顶建筑的简单美观,还可以减低建筑施工的成本。
2.结束语
剪力墙结构概念方案布置是剪力墙结构设计的首要前提,方案布置的合理性与否对整个工程造价影响甚大,因此以下对剪力墙结构布置作简要分析。剪力墙平面布置宜沿两主轴方向双向布置,尽量均匀、对称布置,两主轴方向刚度尽量相近。过于集中布置剪力墙可能导致结构刚度中心与荷载重心偏差较大,从而产生较为严重的扭转效应;过于分散布置剪力墙则会导致刚度分布不均匀及梁板跨度加大,一方面会增加结构自重,加大地震作用效应,从而增加工程造价;另一方面,剪力墙间距过大,以致某片墙承担荷载过大,轴压比加大从而影响剪力墙延性设计。还有结构角部及结构开洞后形成凹凸不规则均属抗震扭转薄弱部位,易产生较大的扭转变形从而导致扭转破坏。因此在考虑剪力墙的平面布置时,应单独对角部及开洞周围进行局部加强。在平面角部尽量布置L形墙肢,还可采设置端柱及转角部位楼板中设置暗梁等构造措施进行加强,以达到提高其扭转刚度的目的。剪力墙竖向布置宜沿房屋高度通高布置、上下对齐、连续布置,墙厚及墙长沿高度宜均匀变化,以达到竖向刚度逐渐变小,从而能够有效避免竖向刚度发生突变情况。这样既经济又能满足承载力、侧向变形的要求。因此剪力墙布置的优劣直接关系到整个结构合理性及经济性。现如今结构的经济性已成为结构设计必须考虑的因素。如何在满足安全的前提下,将有限的资源物尽其用,是值得我们结构工程师所思考的问题。所以在剪力墙布置合理前提下尽量经济,节约成本,减少工程造价。对结构的重点、关键部位或计算模型与实际情况有出入部位,至少采用两种不同的结构计算软件进行分析计算,然后进行包络设计且在构造上给予加强。在概念方案布置前期,结构设计师应与建筑师紧密配合,初步确定一个比较合理的布置方案,避免出现不规则或严重不规则的平立面,达到技术先进,安全适用、经济合理的设计方案,实现降低总体造价的目的。
2建筑结构设计中剪力墙结构受力分析
剪力墙结构设计有着自己的设计规则及原理。由于剪力墙通常情况下高度、宽度要比厚度大很多,因此其何特征像板,但与板有很大的差别,板是按受弯构件计算,剪力墙是按压弯构件计算。因此在进行其结构设计分析时就需要考虑到其具体的设计差别。此外还包括剪力墙的肢长、墙厚度范围有着自身的特性,因此当墙肢截面高度与厚度之比hw/tw≤4时,应按框架柱结构设计;当hw/tw>8时为一般剪力墙;当4≤hw/tw≤8时短肢剪力墙,这也是剪力墙结构设计的基本原则之一。剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙与梁、板所组成的空间结构。其主要承受两类荷载:一类是竖向荷载,竖向荷载主要是梁板传来的恒载、活载、剪力墙身自重及竖向地震作用;另一类是水平荷载,主要为水平风荷载和水平地震作用。剪力墙的内力、变形分析包括承载能力极限状态与正常使用极限状态下分析。在承载能力极限状态下,剪力墙在各种工况下不致破坏,能够安全地承受重力荷载作用。在正常使用极限状态下,结构变形满足规范要求,结构耐久性也满足设计要求。剪力墙的变形主要是弯曲变形,框架结构的变形主要是剪切变形。为了使剪力墙实现弯曲破坏的延性破坏模式,《高层建筑混凝土结构技术规程》简称高规,规定墙长不宜大于8m。实际上影响剪力墙破坏模式的两个主要因素是剪跨比和轴压比,只要剪跨比>2,且轴压比不超过规范规定限值,能够实现延性的破坏模式。当剪力墙墙长大于8m时,尽量在墙中部开洞形成双墙肢,通过弱连梁连接。这样剪跨比一般也会大于2,即能满足延性破坏的需求。在地震作用下通过连梁来耗能,连梁端部首先进入塑性变形,形成塑性铰,这样连梁起到第一道抗震防线的作用。
3连梁设计
高层住宅剪力墙结构中,由于开间不大或墙长较长时开洞后形成连梁,若两墙肢之间出现跨高比较小的连梁时,在计算过程中,容易产生连梁抗剪超限的情况,通常有以下几种解决方案:①增大截面,可以提高连梁自身的抗剪能力,但随着连梁刚度增加相应内力也增加,其对抗剪能力的提高是有限的。在梁宽一定的情况下,通过加高连梁梁高的方法;在梁高一定的情况下,也可以通过加宽梁宽,加宽截面却对连梁刚度的贡献较小,仅为线性关系,使得抗剪力的提高值仅大于分担剪力的增加值。②调整设计内力,在增大连梁截面对提高抗剪能力没有效果的情况下,可以通过人为的内力调整,对连梁刚度进行折减,控制剪力分配比,解决连梁抗剪问题。最简单的调控方法是在计算参数选取时,调整连梁刚度折减系数,仅对内力配筋计算时才能采用。在整体计算及非地震荷载作用下,连梁刚度不予折减,这时连梁应具备足够的抗弯和抗剪承载能力,以满足正常使用的要求。对于跨高比大于5的连梁,应按框架梁设计,且必须满足框架梁各项要求。③也可设水平缝形成双连梁、多连梁或采取其他加强受剪承载力的构造措施,譬如设置交叉暗撑等措施来提高连梁抗剪承载力。
4结语
【论文摘要】:文章通过对比钢结构和混凝土结构介绍,阐述了新型、高效应力结构体系将在我国二十一世纪大规模基本建设中发挥越来越大的作用。
一、前言
钢结构和混凝土结构是建筑工程中最常用的2种结构形式。钢结构和混凝土结构各有所长,前者具有重量轻、强度高、延性好、施工速度快、建筑物内部净空气大等优点,而后者刚度大、耗钢量少、材料费省、防火性能好。综合利用这两种结构的优点为高层以建筑的发展开辟了一条新途径。统计分析表明,高层建筑采用钢——混凝土混合结构和用钢量约为钢结构的70%,而施工速度与全钢结构相当于,在综合考虑施工周期、结构占用使用面积等因素后,混合结构的综合经济指标优于全钢结构和混凝土结构的综合经济指标。
最近建设部和国家冶金工业局在颁布的《建筑用钢技术政策》中,将钢——混凝土混合结构列为要大力推广的建筑新技术,可以预见,混合结构在高层办公楼、学校、医院及住宅等建筑中将有较广泛的应用。
二、索张拉结构
索张拉结构基本受力构件有三类:受压构件、受弯构件和受拉构件。
对于受压构件,当构件长细比较大时,由于构件会发生整体失稳,构件的作用不能充分发挥。对于受弯构件,由于构件截面应力不均匀,截面边缘的最大应力往往控制构件的设计,使得构件材料不能充分发挥作用。只有受拉构件,截面的应力均匀,不会发生整体失稳,如利用高强钢索做成受拉构件,能最大限度地发挥受拉构件的作用,提高结构的经济性。
在结构体系中巧妙利用张拉构件,结合少数刚性受压构件,可构成受力合理的高效张拉结构体系,不仅承载力高、刚度大,且能使各种材料的强度均得到很好的发挥。
三、索穹顶结构
索穹顶结构实际上是一处特殊的索-膜结构,是近几年才发展起来的一种结构效率极高的张力集成体系。其外形类似于穹顶,而主要的构件是钢索,由始终处于张力状态的索段构成穹顶,利用膜材作为屋面,因此被命名为索穹顶。由于整个结构除少数几根压杆外都处于张力状态,所以充分发挥了钢索的强度,只要能避免柔性结构可能发生的结构松弛,索穹顶结构便无弹性失稳之虞,所以,这种结构重量极轻,安装方便,可具有新颖的造型,经济合理,被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。
四、膜结构
膜结构是张力结构体系的一种,它以具有优良性能的柔软织物为膜材,由膜内的空气压力支承膜面(充气式膜结构或所承式膜结构),或利用钢索或风性支承结构向膜内预施加张力(张力膜结构),从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。膜结构采用的薄膜的材料,大多采用涂层织物薄膜,分为两部分,内部为基材织物,主要决定膜材的力学性质,提供材料的抗拉强度、抗撕裂强度等;外层为涂层,主要解决膜材的物理性质,提供材料的耐火、耐久性及防水、自洁性等,常用膜材一般为聚酯织物涂敷氯乙烯涂层膜材、玻璃纤维织物涂敷聚四氟乙烯涂层或有机硅树酯涂层膜材。膜材并接的结构接缝多采用热焊,非结构接缝采用缝合。
膜结构具有如下特点:造型活泼优美,富有时代气息;自重轻,适合大跨度的建筑,充分利用自然光,减少能源消耗;价格相对低廉,施工速度快;结构抗震性能好。
充气膜结构有单层、双层、气肋式三种形式,充气膜结构一般需要长期不间断地能源供应,在低拱度大跨度建筑中的单层膜结构必须是封闭的空间,以保持一定气压差。在气候恶劣的地方,空气膜结构的维护有一定的困难,不少建筑曾遭意外的漏气而下瘪。五、高效预应力结构体系
高效预应力结构是指用高强度材料、现代设计方法和先进的施工工艺建筑起来的预应力结构,是当今技术最先进、用途最广、最有发展前途的一种建筑结构型式之一。目前,世界上几乎所有的高大精尖的土木建筑结构都采用了高效预应力技术,如,大型公共建筑、大跨重载工业建筑、高层建筑、大中跨度桥梁、大型特种结构、电视塔、核电站安全壳、海洋平台等几乎全部采用了这一技术。
近年来,高效预应力技术在我国发展迅速,已制定专门的预应力结构设计、施工规程、工程中应用的预应力结构体系也很丰富。典型工程实例有:面积最大的单体预应力工程是首都国际机场新航站楼工程,每层建筑面积约8.8万平方米,总建筑面积约35平方米,在混凝土板、墙、框架、柱以及钢屋架、钢梁和钢管网架中大量采用了预应力技术;柱网最大的预应力工程是深圳车港工程,标准层平面尺寸159×103.5米,标准柱网16×25米,总建筑面积9.5万平方米;最在的预应力钢桁架工程是北京西站主站房工程,该预应力钢桁架跨度45米,桁架上承40米高的中式门楼,门楼总重5400余吨;层数最多的预应力工程是广东国际大夏主楼,总计63层;高度最高的预应力工程是青岛中银大厦,总高度241米,58层,等等因篇幅所限,文章重点介绍首都国际机场新航站楼工程和北京西客站主站房工程。
首都国际机场新航站楼工程全面采用了高效预应力技术,仅无粘结预应力筋量就达4000余吨堪称本世纪国内最大的预应力工程之一。新航站楼的基础为整体预应力平板片筏基础,上部结构采用了预应力框架、剪力墙体系和预应力板柱、剪力墙体系,部分屋面采用了预应力空间焊接钢管屋架。
我国的高层建筑的设计特点大部分都集中的体现在侧移、结构延性、轴向变形和水平荷载等方面。而在一些竖零件中,由于楼房的自重问题以及楼面的使用荷载,而最终产生的弯矩数值还有轴力仅仅和楼房高度的成正比,另外由于竖向荷载较水平荷载具有的不确定性而具有确定性,所以,水平荷载往往在高层建筑中起到决定性的作用。而由于在水平荷载的作用下的结构侧移变形会伴随着这个高层建筑的楼层高度的增加而渐渐增大,所以,结构侧移都是整个高层建筑设计的关键因素和控制指标。除此之外,结构延性也可以作为高层建筑设计的重要指标。为了保证真个高层建筑拥有足够的结构延性,就需要使其结构在进入塑性变形的阶段时仍然具有较强的变形能力而不会使自身出现倒塌的现象,须在其结构的处理上采取相应的措施。此外,在整个高层建筑的设计中同样不能忽视高层建筑的轴向变形因素的影响。
二、高层建筑的构体系
2.1框架与剪力墙
当施工中单医德框架体系的强度及刚度无法满足施工的实际要求时,就需要在建筑平面的某些适当位置设立相应的增加较大的剪力墙来替代一部分框架,这就形成了框架-剪力墙体系。在受到水平方向力的影响时,框架和剪力墙都需要通过有足够大的刚度的楼板以及连梁组成的协同工作的结构体系。
2.2剪力墙体系
当承受力的主体结构主体部分全部都是由平面剪力墙构件组成的时候,就形成了剪力墙体系。在这种体系当中,一堵剪力墙就能够承受全部的垂直荷载及水平力。而剪力墙体系属于刚性结构的一种,其位移的曲线一般都呈现为弯曲型。而剪力墙体系自身的强度和刚度都很高,并且具有一定的延展性,抗震、抗倒塌等性能比较优越,是一种较为优秀的结构体系,能建的高度大于框架-剪力墙的混合体系。
三、高层建筑结构的相关问题分析
3.1结构超高的问题
在国家新出台的抗震规范和新规范中,对于建筑结构的总体高度有着一定的限制,尤其是新规范当中针对建筑物超高的问题,除此之外将以前高层建筑的高度限制设定为A级高度以外还新设立了B级高度,同时相应的处理措施以及设计方案也都有极大的改变。在工程师进行实际的工程设计工作时,可能出现的由于结构类型改变的问题从而忽略此类问题出现后将导致施工图纸再进行审查工作时未能通过,需要进行重新的设计和召开相应的专家会议来进行确切论证的情况,对工程的工期、造价等等整体规划都将造成很大的影响。
3.2短肢剪力墙设置问题
在新的施工规范中可以看到,对于短肢剪力墙的定义就是墙肢截面的高厚比为5~8的墙体,而且根据相应的实验数据以及工程师自身的经验,对于短肢剪力墙在高层建筑中的应用能力较低,同时也有比较高的限制,所以,在高层建筑的设计施工中,结构工程师应当尽可能的减少采用或不用短肢剪力墙,以避免产生关于设计方面的不必要的麻烦。
3.3嵌固端设置问题
我国目前的高层建筑大部分都自带地下室和人防,正因为如此,这样就有可能会将嵌固端设置在地下室的顶板上,当然也有可能会设置在人防顶板等等特殊位置,因此,就在这个问题的处理上,结构设计工程师经常会忽视了由嵌固端的设置位置不当带来的一些需要注意的问题,比如:嵌固端楼板本身的设计、嵌固端上下层刚度比的上限等等问题,而建筑工程必须要严谨,任何一个细小的问题都有可能在未来造成严重的后果。
3.4结构规则性问题
在当前新旧规范在这方面的规则出现了极大的差异,新的规范在这方面新增加了许多的限制条件,而且,新的规范增加了强制性的条文规定“即建筑不能采用严重不符合规范的设计方案。”因此,结构设计工程师自工作室就必须要注意对待新规范当中的的某些限制条件,以防止出现在施工后期设计图纸设计阶段的工作改动。
四、总结
我国对建筑节能意识还是相对落后的,没有明确节能的真正概念,目前我国对建筑节能的理解还是停留在表面意义上,所以要想真正实现建筑节能就必须建立宏观意义上的节能理念,主要包括两个方面的含义:一是建筑产品本身的节能降耗,二是建筑物在使用过程中能耗的节约。根据笔者的工作总结发现目前建筑节能中存在的问题主要有以下几个方面:
1.1在设计中存在的问题
(1)外墙外保温系统的选择仍然是不成熟的,不符合国家有关技术标准和技术规范的要求,有安全隐患;
(2)有不规范的现象主要是设计变更,变更所要的严谨文字未能表达出来,变更的原因也不解释;
(3)没有建筑节能热工计算书;
(4)没有选择准确的建筑标准图及外墙外保温系统;
(5)在地下室顶板,门斗缺少节能设计;
(6)窗墙比以及体形系数都过大,这样就导致建筑节能投资的增加;
(7)对建筑物体形系数的控制不严格,在设计的过程中应按建筑的体形系数对要围护结构的热工性能进行计算;
(8)没有深入研究保温体系的结构,这样很容易造成质量和隐患。
1.2施工过程中存在的问题
(1)在施工的过程中建设单位没有经过有关机构的审查就改变外墙保温体系;
(2)虽然一些工程对地下室的顶板、挑梁等进行了保温节能的设计,但施工单位为了降低工程造价或者施工的方便,在施工过程中将这些具有保温构造给取消,这样就很大程度上降低了建筑节能的效果,冬季采暖期房屋会出现霉变或者流水这些现象;
(3)在施工的过程中不规范和监理的不到位这些因素都会影响着工程质量;
(4)在施工现场所选择的节能产品没有经过检验就直接投入使用,有些产品质量比较低劣,这样不但影响到工程的质量同时也影响到建筑的节能效果。
1.3监理过程中存在的问题
(1)在施工过程中没有很好的履行监理责任,使工程存在安全隐患,影响工程质量;
(2)一些监理企业对进场产品的检验不合格,以致会有一些产品的质量比较差;
(3)另外一些节能项目完工以后并没有对实体材料的热工指标进行实体检测。
1.4建筑工程业主和开发商存在的问题
从建筑业主和及开发商的角度分析,建筑节能的发展步伐受到节能材料成本差价的阻挠。要实现建筑的节能,也就会导致建筑成本的增加。开发商只要是负责房屋的建造,并没有使用,以致在设计及建造的过程中没有会去考虑有关节能方面的问题。就算是在设计时对建筑进行了节能设计,但在实际施工过程中只会限于建筑节能的表面,不会对建筑节能技术进行深入的研究。这种做法根本不能实现建筑节能的目标。
2建筑工程节能技术的运用
建筑节能技术在工程学科的各个专业都有涉及,其应用范围较广,是减少建筑能源消耗、提高能源利用率的有效途径,这种技术的应用对于可持续发展道路的实现有重要作用。建筑节能技术通过对建筑物外表面积的减少、使用围护结构设计、对重点部位加强保温隔热等方法来实现节能目标以及达到绿化能源的目的。
2.1严格执行节能设计
把节能设计作为在对建筑设计时要关注的重点,同时把建筑的节能设计是不是能达标作为考核设计成功的一个标准。严格执行建筑节能当中的有关技术标准,要对建筑采暖系统进行设计,首先就要保证室内环境以及卫生标准,要使单位面积内的能耗达到标准所要的要求。例如对建筑的窗墙面积比和房屋的布局、朝向都要做出相关的要求,避免东西向开窗,还应保证窗户的遮阳性和气密性,从气密性与换气次数方面考虑应该选择平开窗。
2.2积极采用节能建材
重视节能产品的使用减少实心粘土砖的使用,尽量采用空心粘土砖、粉煤灰制品以及混凝土,积极采用玻璃棉、岩棉等等的保温材料;把传统的外墙和屋面进行全面的改革,不断提高它的保温隔热性能,大力发展节能型墙体、屋面,加强对保温墙体及屋面的综合开发利用;同时不断改良建筑钢门窗的保温气密性,加大和推广节能型门窗的使用,尽量推广和使用塑料的门窗。
2.3发展建筑节能技术
要大力发展建筑节能技术、研究节能产品,比如,门窗的密封技术、墙体的防开裂技术、屋面保温防水技术,大力推广空心砌块墙体、保温门窗、空心砖墙体等等新技能产品。
2.4加强建筑的节能改造
我们要积极开展对节能标准的监督、对节能产品的认证以及对建筑物能耗的测评工作,采用先进的节能技术以及科学的管理方法,对于那些已经建成的工程建筑围护结构和设备系统的运行有组织和计划地进行节能改造升级,使其能达到规定的指标。要想推动建筑节能的快速发展还要处理好下面几个关系:
(1)社会效益和经济效益相互协调,这两种关系能推进建筑节能,不但对改善室内热环境有利,而且能够降低能源的消耗,减少二氧化碳等等温室气体的排放,符合当代可持续发展战略的要求。
(2)工程的新建与改造,当面临这两种任务时既要按照节能的标准对新建工程的能耗水平进行控制,又要对既有建筑进行节能改造;
(3)导与堵的关系,这个需要通过市场经济手段,从各个方面进行政策引导,比如,税收、投资、成本、招标投标等方面,鼓励施工单位和开发单位实施建筑节能策略;另外要通过行政以及法律手段对施工单位和开发单位进行强制的管理,要他们执行节能标准。
(4)增强合力和每个职能部门各司其职的关系,建筑节能它是一项复杂的系统工程,它要各方面的配合一起才能完成,所以要不断地增强工作的合力和效能,还要把工作和职责进行划分,各司其职。政府部门要从改革、建设、规划等部门进行分工,推进建筑节能工作的顺利进行,企业要从科研、材料生产、施工、监理等方面进行合作,严格按照有关标准,全面开展建筑节能工作。
3建筑工程节能技术中应遵循的原则
建筑节能技术是在满足我国国情以及经济计划要求下实行的一种工程技术,在进行节能设计时要遵循以下原则:
3.1减少能源消耗
在设计工程图纸之前就应该考虑到减少能源消耗,对节能技术的控制要考虑到很多的问题,比如,变压器功能的损耗以及照明负荷等这些都应该列入能源消耗的范畴内,对于那些消耗能源较多的设备要用低能源设备进行替换,在每一个环节都要做到能源的节约。
3.2提高经济效益
在运用建筑节能技术时要考虑国家的经济状况,提高能源的利用率以及材料的耐用度,减少不必要的投资所造成的浪费,提高能源的循环利用率,最终实现经济效益的提高。
3.3满足建筑物的工程
运用建筑物的技能技术首先要考虑的还是建筑物的功能,比如,采光、荷载、色彩、与建筑物结构的匹配程度以及公共场所的用电设施也要考虑到节能的需要。
4结语
论文摘要:分析了我国北方农村地区建筑现状,针对农村建筑的特点,提出一些建筑节能设计措施以及能源综合利用方式。强调农村建筑规划体系建立和建筑节能的管理,以期为北方广大农村农民提供一个健康、舒适的节能建筑。
随着现代化建设的发展,我国农民的生活水平不断的提高,他们对自己的居住条件的要求也越来越高。长期以来,我国北方农村地区建筑特点是占地多,建造技术水平低,缺乏科学性,甚至是忽视最基本的建筑热工性能和舒适性要求,特别是缺乏统一的建筑规划,能源利用率低,导致其建筑土地利用率低,保温隔热性能差,能耗大,舒适度低。因此,为了提高农民生活质量,应以改善居住条件为重点,科学制定农村建筑规划体系,因地制宜地在广大北方农村地区推广建筑节能技术,发展节能建筑。
1农村建筑节能设计
1.1北方农村建筑现状分析
我国北方地区农村建筑要适应日常居住生活和农副业生产的双重需要,居民建筑类型大多为单户、双户以及多户并联的建筑类型。长期以来,我国农村建筑大多为个人建造,农民随意建设,农村建筑缺乏规划和设计,造成建筑的功能划分不合理,用地浪费。在房屋建设的过程中,由于技术和施工条件的限制以及经济条件的制约,农民建房时多选用一些落后的建材,围护结构的设计仍采用传统的做法,致使其建筑能耗大,不利于节能。
1.2建筑规划布局
我国北方农村大多地区冬季寒冷,夏季炎热。建筑规划选址中应充分利用当地的自然地理优势,根据当地的气候特点,合理地安排建筑与周围环境因素之间的关系。在建筑平面的布局时,要充分考虑当地农民的生活习惯,合理地安排建筑物功能分区。
1.2.1建筑选址应避免在山谷、沟底等区域,这主要考虑冬季气流在这些区域里形成对建筑物的“霜洞”效应,会使其能耗增加。建筑朝向应根据当地的地理条件和气候条件,选择最有利的自然采光和通风的区域,注意冬季防风和夏季有效利用自然通风,减少能耗。
1.2.2建筑类型上应多采用两户或多户并联的布置形式,减少建筑体系系数,有利于降低建筑能耗。
1.2.3根据当地农民生活习惯,将居住建筑和农副业生产用房进行合理的划分。例如将卧室、大堂宜布置在南向,饲养室、农副产品加工室宜布置在北向。
1.2.4规划中应注重绿化环境。绿化可以改善建筑群体的气候条件,可以调节气温、降低温室效应、隔热遮阳、减少噪声,是优化建筑室内环境、减少建筑能耗的有效措施。
1.3建筑围护结构节能设计
1.3.1外墙
外墙散失的热量约占整个围护结构总能耗的25~28%,因此应在寒冷地区的北方农村建筑外墙设计中应采用外墙外保温。依据当地已有的原材料,合理选择建筑外墙材料,推广使用空心砖或混凝土空心小砌块等节能砖。同时在建造时灵活选取构造措施,利用农村地区容易获得的材料(稻壳,麦秸等)作为外墙保温材料,使外墙获得良好的隔热效果。
1.3.2屋面与地面
北方地区农村建筑屋面散热量占总散热量的15%左右,地面约为6%。在屋面建造时应采用坡屋顶,设置架空层或平屋顶,设置吊顶层。选用导热系数小,吸水率低,易于就地取材的保温材料。重视地面保温,在地面垫层下铺设廉价的炉渣等其他保温材料,并注意地面防潮设计,减少地面散热量。
1.3.3门与外窗
长期以来,北方农村建筑的门窗建造较为简陋,大部分为单层,而且密封性较差。外窗的热损失量,约占整个房屋的30%。为了减少外窗的热损失,在满足自然通风和采光的要求下,减少窗墙比,应采用双层窗或单框双玻璃窗,增强其密封性,以此来提高窗的总热阻。外门应采用双层,若采用单层应作保温处理,提高外门的隔热性能。尺寸较大的门窗应在室内加装门窗帘,也有利于减少门窗的热损失。
2能源的综合开发与应用
2.1太阳能开发与应用
北方农村地区有着丰富的太阳能资源,建造太阳能综合利用建筑,在屋顶放置太阳能利用设备可提供生活热水、采暖系统以及照明等综合应用。特别是近年来太阳能低温地板辐射采暖系统的应用,适合应用在无集中供暖的农村建筑。在过渡季节,利用太阳能热水还可以强化自然通风。
2.2沼气开发与应用
沼气是一种清洁的可再生能源。在北方广大农村地区各种农作物的秸秆,牲畜的粪便等都可以作为产生沼气的原料。沼气不仅用来解决农村燃料缺乏问题,也可以应用沼气进行采暖和照明等综合利用。另外沼液和沼渣可以作为有机肥料,施在农田和果园里。沼气建设与种养殖业结合,通过资源的优化配置,延伸了经济链,使能源得到有效的循环利用。目前我国农村大多采用单户的沼气建设,受技术条件的限制经常沼气产量不足,而且安全性较差。建议采用多户集中建造高效的沼气设施,集中管理,有效利用资源,这样能使沼气设施能源利用率高,便于为广大农民提供高效、洁净、安全的沼气能源。2.3其他能源的开发与应用
我国有着丰富的浅层地热能源,在北方农村地区可以开发利用当地的地热资源,为集中规划建造的村镇建筑群提供热源,宜于集中热水供应和采暖设施建造,从而节约燃料的使用。在北方农村的一些地区风能资源也较为丰富,利用其建造风力发电,供应日常的生活和照明用电,既方便又廉价,节约用电。
3农村建筑节能管理
农村建筑的节能不仅仅是在体现在节能设计,节能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑节能管理机制,是落实建筑节能规划设计的前提。首先,在新建农村建筑时应注重改变观念,统一规划建设,进行初期的建筑项目可行性论证报告以及综合利用能源的可行性方案设计。要按照节能设计和规范进行建造,加强节能设计,充分利用当地易于取得的廉价又节能的建筑材料。其次,在建筑建成后注重农民节能意识培养,统一管理一些集中的公用能源设施,例如集中的沼气设施或采暖系统。
4结束语
目前,在我国北方农村地区由于经济条件的制约,多数农村建筑未能使用节能设计,这就需要国家和当地政府提供政策和经济支持,开发出适合在农村地区的廉价节能的建筑材料和能源利用设备,树立可持续发展观念,建立农村建筑规划管理体系,在农村地区大力推广节能建筑,为广大农民创造一个健康、舒适的居住环境。
参考文献:
[1]牛明成,谷延霞,韩璐.新农村住宅节能研究[J].山西建筑,2007,33(22):238-239.
建筑的规划设计是建筑节能设计的重要内容,总图方案、单体方案、施工图阶段均需进行节能审查,只不过侧重点有所不同,并应具有一定的延续性。根据相关规范,总图阶段以日照分析为主,居住、托幼、医院等建筑需有日照分析图,其他一般的公共建筑可不考虑。
1)未提供总平面图。在总平面图上要简要说明项目地理位置、气候条件、项目类型、周边情况等。DBJ52-49-2008贵州省居住建筑节能设计标准第5.1.2条规定:建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。GB50189-2005公共建筑节能设计标准第4.1.1条规定:建筑总平面的布置和设计,宜利用冬至日照并避开冬季主导风向,利用夏季自然通风。建筑的主朝向宜选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向。
2)无日照分析图或日照标准不满足相关规范的规定。有日照要求的住宅、医院、中小学、托儿所、幼儿园、养老院、宿舍等建设项目,应当进行日照分析并满足国家日照标准规范要求。日照分析图要注明所用软件、日照标准日、日照时数、有效日照时间带、日照时间计算点(公共建筑可不用)。按不同类型的建筑有不同的日照要求及日照间距,贵阳地区住宅日照间距系数为1.1,旧城改造项目新建住宅日照间距系数为1.0,且不应低于大寒日日照1h的要求。
2建筑施工图设计中的主要问题
目前仍然有些工程送审的建筑施工图设计文件无《建筑节能设计》独立篇章,售楼部、汽车销售店或4S店、值班室等建筑均应严格执行节能设计标准。而有些工程虽然有《建筑节能设计》独立篇章,但也存在设计内容不全、指标不全或指标超限值未做权衡判断、编制深度达不到要求等问题。
根据《建筑工程设计文件编制深度规定》(2008年版)及《贵州省建筑节能设计审查要点》,建筑节能设计说明应该包含以下内容:a.建筑节能设计依据:GB50189-2005公共建筑节能设计标准(居住建筑不列此条)、DBJ52-49-2008贵州省居住建筑节能设计标准(公共建筑不列此条)、GB50176-93民用建筑热工设计规范;b.项目所在地的气候分区及围护结构的热工性能限值;c.建筑的节能设计概况、围护结构的屋面(包括天窗)、外墙(非透明幕墙)、外窗(透明幕墙)、架空或外挑楼板、分户墙和户间楼板(居住建筑)等构造组成和节能技术措施,明确外窗和透明幕墙的气密性等级;d.建筑体形系数计算、窗墙面积比(包括天窗屋面比)计算和围护结构热工性能计算,确定设计值。
3《建筑节能设计》专篇内容与节能计算书内容不一致
1)保温材料名称、厚度等不一致。这种情况会导致部分节能设计指标不能满足规范的要求,同时也会在施工时造成混乱,给建设单位的工作带来不少麻烦。
2)设计指标不一致。常体现为节能计算书中窗墙面积比、体形系数、材料的导热系数的取值、围护结构传热系数等指标的计算值与《建筑节能设计》专篇内容中的相应指标不一致。
3)引用的设计参数不正确。计算书中某些材料的导热系数、窗户的传热系数等取值错误或提供的数据来源不明,会造成部分设计指标不满足要求,影响节能效果。例如普通钢铝合金单框中空白玻璃6+9A+6窗的传热系数为K=3.9W/(m2•K),设计中却标为2.8W/(m2•K),有的甚至更低。
4)某些保温部位做法与构造表做法不符。
4容易忽略的问题
1)同一栋建筑既有公共建筑部分又有居住建筑部分,应分别进行节能设计。
2)居住空间楼板、分户墙未做节能设计。不少建设单位、设计单位反映,若建筑物已经是满足节能标准的节能建筑,居住空间楼板、分户墙若不做保温设计,也不会影响到该建筑物的节能效果。节能体系以一栋楼来考虑,南方地区为非集中采暖区则以一户来考虑,计算书是对整栋建筑进行整体耗能量计算,楼板、分户墙不参与计算,其数值大小对整栋建筑耗能量结果没有影响。居住空间楼板、分户墙不做保温,户与户之间会存在传热量损失,由于温度梯度的影响,室内温度一般底部比较低,顶部较高,上下楼所对应的房间温度往往会存在较大的差异。而在分户墙、楼板上采取一定的保温措施,所增加的造价并不大。《贵州省居住建筑节能设计标准》第5.2.1条表5.2.1-2温和地区围护结构限值中对居住空间楼板、居住空间分户墙的传热系数均要求不应大于2.0W/(m2•K)。计算表明,一般的楼地面的传热系数均大于2.0W/(m2•K)的要求,故设计单位在编制设计文件时要设计具体做法措施,不应标注如“用户自理”等这类不规范的说明。应该根据不同地区的气候特点加以区分。
5)屋面采用聚苯板保温材料,屋面与外墙交接处、屋面开口部位四周应设置宽度不小于500的A级保温材料隔离带。
6)应有节能设计平面示意图,标明节能设计位置、范围、做法、材料传热系数的出处。
7)要防止冷(热)桥部位发生结露。节能设计在满足地方标准的同时,更应该满足国家标准的要求,《民用建筑热工设计规范》和《贵州省居住建筑节能设计标准》都有相关条文规定,在保证达到室内温度要求的同时,要保证外墙内表面不结露,因而短肢剪力墙和厚度小于500mm的混凝土外墙必须做保温,方能保证内表面温度大于室内空气的露点温度。混凝土框架梁的内表面温度相应校核计算。一般情况下,厚度不小于200mm厚混凝土、保温材料厚度不小于20mm(保温材料导热系数不大于0.07W/(m•K))即可满足保温墙体内表面不结露的要求。
8)导热系数可以不加修正系数。GB50176-93民用建筑热工设计规范表中有建筑材料的导热系数修正系数附表3.2,且该表的修正系数也有使用条件,该系数是为了解决工程中一些不可避免的现象采取的修正值,如没有外粉刷的清水墙面,由于下雨和冷冻气候,材料容易吸水致使材料的导热系数加大,采用的砌筑砂浆和墙体材料的不一致性等影响。但是随着经济和技术的进步,这些“不可避免的现象”已经不再现有建筑体系中出现,外墙都有外粉刷层且具有一定的防水功能,主体墙体受水侵蚀的可能性已经减少,加上贵州省《居住建筑节能设计标准》中附表3.1中的传热系数计算值中,均按复合墙体的传热系数计算法计算,已经把灰缝的传热系数计入,并和实际热工检测结果基本相符。在实际工程中如果仍采用导热系数修正系数修正得到的传热系数只会比贵州省标准提出的传热系数更好,本着对节能有利的精神,用也没问题,但本着节约的精神,应该执行贵州省节能标准中的数据为好。
9)无架空楼板保温做法。
10)居住空间外门应有保温措施,应计算空调冷负荷、采暖热负荷。
5结语