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钢结构住宅外围护结构设计应考虑的问题

2017-06-17

钢结构住宅外围护结构设计应考虑的问题

钢结构住宅外围护结构设计应考虑的问题

邓桂平 高松

(吉林东北亚国际工程技术集团有限公司吉林长春 130000)

摘要:与混凝土结构相比,钢结构建筑具有强度高、质量轻、抗震性能好、施工速度快等优点,但是钢结构有一个不容忽视的缺陷,即抗火性能差。经验表明,当钢结构建筑未进行抗火设计且无任何保护措施时,一旦发生火灾,整个结构在极短时间内就会瞬时全部崩溃,因此,为防止钢结构在火灾情况下短时间内刚度迅速下降导致结构局部破坏或整体坍塌,而住宅作为一种最广泛的建筑形式,钢结构住宅作为一种重要的住宅结构形式,很可能在以后会有飞速发展,因此,在钢结构住宅外围护结构设计环节就要加以重视。

关键词:住宅;围护结构;设计要点

引言

钢材具有良好的机械加工性能,最容易实现建筑的模块化、标准化、工厂化、装配化和机械化生产,实现施工现场的无火、无水、无尘、无垃圾。采用钢材建造的钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好、工业化程度高、施工速度快、占地面积小、钢材可以回收利用等优点,属于全寿命绿色建筑。在建设住宅方面还受到广泛欢迎。

1 建筑钢结构特性分析

1.1 比重小,重量轻

相对于传统的钢筋混凝土结构,钢结构建筑中钢材占据着主要比例,由于钢材比重要远低于混凝土比重,使得钢结构建筑总体重量要比钢筋混凝土结构建筑小得多。统计数据表明,钢结构住宅体系的自重仅为混凝土结构重量的50%左右,由此降低了建筑基础的载荷,进而减少基础部分的工程造价。

1.2 机械性能优良

钢结构以钢材为基本建材,而钢材具有良好的韧性和可塑性,从而使得建筑钢结构在延性、塑性变形能力方面表现突出。即使发生了偶然性的超载或局部超载,钢结构建筑也很难发生结构破坏。钢材的良好韧性赋予了建筑钢结构较高水平的动力载荷适应能力。住宅建筑采用钢结构设计,可以大幅度提高建筑的抗震和抗风能力,建筑安全水平显著提高。

1.3 有利于环境保护。钢结构

建筑拆除后,拆下来的钢材可以循环使用,部分非钢质材料也可以降解,减少了对环境的污染,适合当前环境保护的总体发展趋势。

1.4 防火性能差

相对于混凝土,钢材熔点较低。发生火灾时,温度升高到一定范围后,钢材强度下降就会变得明显。根据有关规定,如果建筑钢结构附近存在热辐射源,温度超过150℃以上时,为保障钢材强度,需要予以遮挡。而当结构温度超过500℃,钢结构强度几乎完全消失,整个建筑结构趋于倒塌。针对这个问题,建筑企业使用混凝土或砖将钢结构包裹起来,以提高钢结构耐火能力。

1.5 耐腐蚀性差

如果钢结构所处环境空气湿度大,或者存在腐蚀介质,钢材的腐蚀速度就会大幅加快。这一点是钢材比混凝土差的又一方面。为了提高钢结构的耐腐蚀性能,钢材表面通常采取涂料或锌镀层作为防腐保护措施,而且在使用期间还应定期维护。

2 住宅围护结构节能设计

2.1 墙体节能设计

(1)自保温技术:热二极管的应用住宅建筑的墙体是围护结构的主要组成部分之一,虽然结构简单、费用不高,但是对于建筑整体的保温节能效果有直接的影响。在欧洲出现了一种墙体保温节能技术,在墙体中添加热二极管,利用二极管的单向导通性能实现墙体的隔热保温效果,还有一种随温度随变得动态玻璃,综合经济性能实现最大的技术经济性能,在温度较低时,使温度保持;在温度升高时,使热量迅速传出去,实现墙体的热量单向控制。

(2)内墙保温的构造技术

①在传统墙体材料中复合隔热材料复合;②在传统墙体框架结构中采用薄壁方案,可以有效改善外墙体的保温节能性能。

(3)外墙保温技术

单层真空型外墙涂层技术:采用比较新型的材料涂在外墙,起到真空层的作用,实现热量流通的控制。

复合多层外墙系统技术:主要有两种成熟的技术方案:饰面系统(EIFS)是多层复合的外墙保温系统的一种范例,在1970年后逐渐流行,最先应用于商业建筑,随后开始了在住宅建筑中的应用。EIFS系统总共有三层:第一层是保温层,是主要组成部分;第二层是基层,用于实现对保温层的支撑;第三层是最外面的一层就是覆盖层,用于实现整个结构的防腐作用。

2.2 屋面节能设计

目前,在寒冷地区乡村住宅中选取的屋面大多选择传统的保温方法,也就是用干铺炉渣或者塑料薄膜上踩土。这样保温效果并不如新的材料强,可以采用更加保温的材料,改善保温效果。如果是平屋面,可以采用导热系数小的保温材料;如果是坡屋面可以用草泥或者麦秸泥然后再用吊顶。

2.3 地面节能设计

农村住宅的地面都比较简单,一般都不会考虑地面保温设计,耗热量也不是很高。但是如果能够考虑地面的保温也是有一定的作用的。比如说可以在地面铺设一些碎砖或者灰土等保温层,这种方法比较简单,也经济实惠。另外,无论是从住宅环境还是住宅结构,都可以通过对室内环境进行改造,提高室内舒适度,这都是可以考虑的方法,以此来达到寒冷地区乡村住宅外围护结构节能设计的根本目的。

2.4 防火设计

2.4.1 单面屏蔽法

在钢构件的迎火面设置阻火屏障,将构件与火焰隔开。这种在特殊部位设置防火屏障的措施是一种相对较经济的钢构件防火方法。主要用在铸造车间等有高热源建筑的特殊部位。

2.4.2 涂抹防火材料

将防火涂料涂在钢材表面。这种方法简便,重量轻,不受构件形状限制。

2.4.3 采用耐火轻质板材作为防火外包层

采用纤维增强水泥板(如TK板、FC板)、石膏板、硅酸钙板将钢构件包裹起来。用于钢柱防火时占用空间很少。

2.4.4 浇筑混凝土或砌筑耐火砖

采用混凝土或耐火砖完全封闭钢构件。这种方法优点是强度高,耐冲击,但是占用空间大,施工较为复杂,特别是在钢梁、斜撑上。

3 结束语

长期以来,钢结构住宅的造价一直是人们最关心的问题,而墙体的造价在整个造价中占相当大的比重,它与墙体的材料,工艺,技术都有很大关系,需正确、全面地用综合效益来分析。在国内,以低碳、节能减排,绿色环保为目的的同类墙体的研究和应用已成为我国墙体改革发展的一个重要方向。而发展应用以苯板、建筑石膏板为基本材料的轻、薄墙体已形成一定规模并且取得了较好的经济效益。

参考文献:

[1]董源红.某地区多层住宅建筑节能设计浅析[J].煤炭工程,2011(4):7~8.

[2]陈红.寒冷地区乡村住宅建筑节能探索[J].住宅科技,2010(4):90~91.

中图分类号:TU22

文献标识码:A

文章编号:1673-0038(2017)02-0098-02

收稿日期:2016-12-20

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来自:GXF360  > 钢结构
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