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关键词:砌体结构加固;方案优选;理想解法
Abstract:From the technical requirements, beautiful appearance, construction difficulty, construction time limit for a project, environmental protection, project cost six respects compose built masonry structure optimization index system, using the ideal point method, construction of masonry structure optimization model, and proves the feasibility of.
Key words:Masonry structure;Scheme optimization;Ideal solution
中图分类号:O571.21 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
引言
建国以后,尤其是在20世纪50-60年代所建设的房屋,由于经历了几十年的使用,大量房屋出现了不同程度的损伤及老化,一些房屋甚至威胁到了人民群众的生命财产安全。基于此,自上世纪90年代以来,随着经济社会的不断发展,我国陆续开展了大规模的城镇规划建设工作,对于原有的、年代久远的房屋,开展了拆除、加固等活动,在实现城镇规划的同时,也确保了人民群众的居住安全。其中,由于旧房改造加固与新建房屋相比,具有投资少、效益高、工期短等方面的特点,因此,很多城市对于不在城市主要规划区内的旧房屋,采取的便是旧房加固改造的措施。而旧房屋多是多层建筑,且多为砌体结构。因此,在开展旧房改造加固工作时,需要考虑砌体结构的特点,合理进行方案的选择。
随着技术的不断发展,砌体结构加固方案也有较多的技术和方法。从目前的情况来看,比较常见的方法主要有高强钢丝网片抹压聚合物砂浆法、压力灌浆配合钢筋网水泥砂浆面层加固法、钢筋混凝土面层加固法、新增钢筋混凝土构造柱和圈梁加固法等方法,这些方法在砌体结构加固方面,都可以起到一定的效果,然而,不同的加固方案,不仅造价不同、施工工艺不同,并且在方法应用的范围等方面也存在着一定的差异。因此,在开展具体砌体结构的加固工作时,应当在所提出的多种可行的加固方案中,选择适用性强、经济效益高、针对性强的加固方案,以确保所选择的砌体结构加固方案的综合效益最佳。而由于砌体结构加固方案的选择,本身涉及到较多的问题,影响因素较多,因此,在选择砌体结构加固方案的过程中,应当通过科学、系统的加固方案优选体系及加固方案优选方法的构建,以保证砌体结构加固方案选择的合理性。
与新建工程相比,加固工程具有其自身的特点,在设计、施工等各方面,均存在着一定的不同之处。在这样的背景下,要求在加固工程实施之前,必须做好各项准备工作,尤其是加固方案的选择和确定工作。基于此,本研究针对砌体结构加固方案优选问题进行详细分析和探讨,通过提出砌体结构加固方案优选体系,为砌体结构加固方案优选问题的解决提供思路。
1 基于TOPSIS方法的砌体结构加固方案优选模型的构建
1.1 砌体结构加固方案优选指标体系的构建
考虑到砌体结构加固工程的要求、砌体结构加固工程实施的难易程度、砌体结构加固工程各方案特点,选择技术要求(X1)、外观美观度(X2)、施工难易度(X3)、建设工期(X4)、环保性(X5)、工程造价(X6)等六个指标进行评价,以综合反映各个砌体结构加固方案情况。
基于此,砌体结构加固方案优选指标体系见表1所示。
表1 砌体结构加固方案优选的指标体系
1.2 基于TOPSIS方法的砌体结构加固方案优选模型构建
基于TOPSIS的砌体结构加固方案优选模型构建的步骤如下:
STEP1:确定砌体结构加固方案优选指标体系中各指标的权重
在确定砌体结构加固方案优选指标体系中各指标权重时,运用层次分析法(AHP)方法进行。由于AHP方法应用较为广泛,因此,本文不再对该方法的具体实施步骤进行介绍。
STEP2:建立单因素评判矩阵
建立单因素评判矩阵需要经历三个步骤,分别为:
(1)确定单指标特征量矩阵
m个砌体结构加固方案优选指标构成n个砌体结构加固方案的评价值。每一个砌体结构加固方案优选指标对n个砌体结构加固方案的评判可用指标特征值来表示,即
式(1)
式中:(i=1,2, …,6;j=1,2,…,n)为第个砌体结构加固方案的第个评价指标的指标特征值。
在本研究所构建的砌体结构加固方案优选指标体系中,所有指标均为定性指标,即均不能直接用数值来进行表征的,特征量确定方法分别如下:
对于指标外观美观度(X2)和环保性(X5)这两个指标,其评价结果可以划分为“很好”()、“较好”()、“一般”()、“不太好”()、“很不好”()等五个档次,约定其分别对应于数值上的1.0,0.8,0.6,0.4和0.2。同时取各位专家评价结果的算术平均值,作为某一砌体结构加固方案在该指标下的指标特征值。
对于技术要求(X1)、施工难易度(X3)、建设工期(X4)、工程造价(X6)等四个指标,其评价结果可以划分为“很高”()、“较高”()、“一般”()、“低”()、“很低”()等五个档次,约定其分别对应于数值上的0.2,0.4,0.6,0.8,1.0。针对这四个指标进行相应的评价活动,主要是通过专家主观评判结合调查的方式获得。同时取各位专家评价结果的算术平均值,作为某一砌体结构加固方案在该指标下的指标特征值。
(2)确定指标隶属度矩阵
各评价指标的特征量确定后,下面应针对各指标相对于优的隶属度进行计算。在本研究所建立的指标体系中,所有指标是越大越优型指标。
对于越大越优型指标,可以利用下列的公式计算隶属度:
(=1,2,…, n) 式(2)
式中:为第个砌体加固方案的第个指标隶属于优的程度;,ximin=。
根据式(1)、式(2),可将指标特征量矩阵转换为指标隶属度矩阵:
式(3)
i=1,2,…,6;j=1,2,…,n。
(3)确定理想砌体结构加固方案和负理想砌体结构加固方案
理想砌体结构加固方案的指标隶属度应是全体砌体结构加固方案相应指标隶属度的最大值。
即R*=(r1* r2* …r3*)式(4)
其中,ri*=(=1,2, …,6)。
负理想砌体结构加固方案的指标隶属度应是全体砌体结构加固方案相应指标隶属度的最小值。
即:R-=(r1-r2- … rm-) 式(5)
其中,=(=1,2, …,6)。
STEP4:最终评价
(1)求各砌体结构加固方案与理想城砌体结构加固方案和负理想砌体结构加固方案的差异度
采用权欧氏距离作为差异度的测量,砌体结构加固方案与理想砌体结构加固方案和负理想砌体结构加固方案的差异度分别为和,则
,=1,2,…,n式(6)
, =1,2,…,n 式(7)
(2)计算各砌体结构加固方案与理想砌体结构加固方案的贴近度
定义砌体结构加固方案与理想砌体结构加固方案的贴近度为,其表达式为:
式(8)
一般, 值愈接近于1,则相应的砌体结构加固方案隶属于优的程度越高。根据的大小,可以对各个砌体结构加固方案进行排序,进而选择出综合效益最佳的砌体结构加固方案。
2 实例分析
某住宅楼为20世纪80年代建造的砌体结构房屋,经过长时间的风吹雨淋,该住宅楼出现了一定程度的损伤,墙体等部位多处出现典型剪切裂缝。政府部门决定对该住宅楼进行加固。在对该住宅楼分析的基础上,政府部门提出了高强钢丝网片抹压聚合物砂浆法、压力灌浆配合钢筋网水泥砂浆面层加固法、钢筋混凝土面层加固法、新增钢筋混凝土构造柱和圈梁加固法等四种加固方案。为选择出最为合适的加固方案,政府部门组织专家,对四个方案进行了评判。为方便,分别记以上四种加固方案为F1、F2、F3、F4。具体流程如下:
(1)选择指标及确定指标权重
经过分析,专家选择了技术要求、外观美观度、施工难易度、建设工期、环保性、工程造价六个指标,作为加固方案选择的指标。同时,专家按照层次分析法的步骤和要求,对指标权重进行了确定,确定结果见表2所示。
表2 砌体结构加固方案优选指标体系的权重
(2)确定指标特征量及指标隶属度
由各位专家按照各指标特征量确定的规则,对各加固方案的各指标特征量进行确定,同时取各位专家对各指标特征量确定结果的算术平均值,作为各指标最终的指标特征量。在此基础上,根据TOPSIS的计算步骤,分别计算各指标的指标隶属度,形成指标隶属度矩阵,见表3所示。
表3 砌体结构加固方案指标隶属度矩阵
(3)最终决策
根据公式,分别计算各砌体结构加固方案与理想城砌体结构加固方案和负理想砌体结构加固方案的差异度,在此基础上计算各砌体结构加固方案与理想砌体结构加固方案的贴近度,计算结果见表4所示。
表4 各加固方案与理想加固方案的贴近度
根据表4的数据,方案2即压力灌浆配合钢筋网水泥砂浆面层加固方案是最佳的,故选择该方案。
参考文献
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[3] 潘彩君,单仁亮,韩帅.层次分析法在箱梁施工方案优选中的应用[J].山西建筑,2008,34(5):178-179.
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关键词:加固;改造
中图分类号: TU765文献标识码:A
随着改革开放和社会经济的发展,"城市化"建设进程在不断加速,对城市重新规划问题已提上议事日程,老旧建筑的改建是其中一个很重要的问题,它关系人类活动历史的痕迹与现代文明的矛盾的取舍问题,关系城市和谐协调继承发展的问题。因此,对城市现有的旧建筑进行考察,并对其性能做出合理的评价是城市规划建设非常重要的基础性工作。根据当地的抗震设防要求,对老旧建筑进行抗震性能评价,并根据城市的总体规划原则对其提出相应的改造措施,以满足新的使用要求。
1.工程概述
申都大厦改造项目位于南路1368号,该房屋原建于1975年为围巾五厂三层车间,1995年由上海建筑设计研究院作改造设计成办公楼。该房屋建造已有30余年,改建后也有10余年,房屋外立面破旧、设备设施需大修改造和更新。
按照建设部有关文件,对新建或加建建筑均应按照新规范进行设计和计算,复核计算结果表明,原设计底层柱及三层部分框架梁及次梁不能满足现行规范设计要求。因此,该工程在进行改造加层时,需要进行部分构件的加固。结构加固后的使用年限为30年,结构安全等级为二级。抗震设防烈度为7度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.1g。场地类别为Ⅳ类,场地特征周期为0.90秒。工程抗震等级为三级。
2.加固原因分析
2.1现实需要
该区域主要为居民住宅区,申都大厦东面沿街南路,北面与社区服务中心、医疗中心相邻,南面和西面相邻多层住宅楼。大环境处在黄浦区"世博板块"地段。随着世博园区建设,南路工程拓宽,东面居民楼已拆除,该房屋已成沿南路的建筑。由于房屋本身的原因和环境变化带来的机遇,需重新定位进行旧房改造。
2.2新规范要求
新规范的要求较老规范要求高。新规范的一些要求较老规范高,其具体表现如下:
A.《建筑结构荷载规范》修订之后,楼面活荷载取值较以前有所提高,一般楼面活荷载标准值由1.5kN/m2提高到2. 0 KN/ m2;B.《建筑结构荷载规范》将基本风压的重现期由30年改为50年,根据规范条文说明,修订后的基本风压值与旧规范取值相比,总体上提高了7~10%;C.《混凝土结构设计规范》对混凝土强度设计值、钢筋强度设计值进行了修订,新规范取值要小于旧规范;D.《建筑抗震设计规范》修订之后通过提高地震作用和抗震构造措施达到的安全度水准有所提高;
总之,由于新规范的修订,安全度水准的提高,对结构整体及构件提出了更高的受力、变形等性能要求,虽然原设计考虑了后续的加建,仍不能满足新规范对此的要求。需要采取一定的加固处理。
3.加固改造技术方法
本着节约投资,不增加自重的思想,以《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006和和《钢结构设计规范》GB50017-2003为主要依据,以保证原挑檐的稳定性为原则进行改造设计。
3.1拆除
1)在拆除原屋面板及井字梁之后,外挑檐由于失去楼板的拉结,极可能发生倾覆破坏,因此在拆除之前,采用钢管脚手架支撑挑檐,端部采用顶托加方木顶住女儿墙以防止女儿墙的倾覆。拆除前在上面楼板铺设50mm厚垫板并搭设脚手架支撑屋面梁板,防止梁板掉落对楼板造成冲击。2)屋面板被井字梁分割为9块,采用水钻在每块板中部切割出1m×1m的洞口,沿洞口破碎楼板。3)井字梁自重及跨度较大,为防止梁起吊过程中与女儿墙碰撞,先采用φ40mm水钻在梁节点处钻孔,使梁分成3段,然后放入静态破碎剂,出现裂缝后用电锤剔凿并切断节点处钢筋,最后分段吊装。4)由于钢梁安装及新做刚性垫块的需要,壁柱处女儿墙需预留洞口。洞口尺寸为0.55m×1.25m。开洞后女儿墙被分成相对独立的几个部分,为保证其稳定性,墙体内原有拉结筋保留。5)施工时正值雨季,为防止雨水渗漏,在3层楼板预先铺设一层SBS防水卷材,同时待屋面板拆除一部分后,将支撑屋面板的脚手架上延至高于女儿墙1.5m处,与外脚手架连接,形成双面排水的坡屋面,上铺一层防雨布。
3.2植筋
本工程所涉及的植筋主要是圈梁与女儿墙的拉结植筋及壁柱的U形箍植筋,植入深度均为17d。在砖砌体中植筋尤其需要注意施工工艺。
1)选用质量好的植筋胶,需要具有耐疲劳、抗振动、耐湿热老化、可焊接延长杆体、可在负温环境下施工、快速承载等特点。
2)钻孔直径为12mm,钻孔避开圈梁及屋面板内原有钢筋,同时避免在灰缝内钻孔,尽量将钻孔布置在一皮砖的中部,以避免对砖造成破坏;清孔时先用毛刷将孔壁的粉尘刷净,再用风机彻底吹出粉尘,如此循环3遍以确保孔内清理干净。
3)结构胶现场配制。由于钢筋直径较细,且带向上弯钩,钢筋植入后的开始一段时间内容易向下滑出,因此对钢筋采取临时性的固定措施。
3.3圈梁及壁柱
圈梁、壁柱及刚性垫块采用高强灌浆料整体浇筑。浇筑3d后可拆模,强度可达50MPa。
1)根据设计方案,新增圈梁高度高于钢梁顶部,并且需预留出钢梁安装的洞口,因此灌浆料分2次浇筑,第1次浇筑到刚性垫块顶部位置,待钢梁安装到位后再进行第2次浇筑。
2)灌浆料采用机械搅拌,搅拌时间为1~2min,每次搅拌量视使用量而定,并在60min内用完。现场使用时,严禁掺入任何外加剂、外掺料。
3)圈梁沿大厦四周封闭,在浇筑过程中为做到灌浆料均匀分散,沿办公室四周分别同时人工浇筑,在第2次浇筑开始前3天,在接触面涂抹一层界面剂,以增加新旧灌浆料的黏结性能。
3.4钢结构工程
采用轻钢结构屋面的工程中,钢梁与墙柱的连接技术是设计和施工中的难点之一。
1)采用汽车起重机吊装钢梁。吊装时应特别注意,不能对女儿墙有碰撞,且钢梁螺栓孔对正时应微动撬棍。2)本工程采用扭剪型高强度螺栓。在主梁吊装就位后,用钢冲穿入螺栓孔,锤击钢冲以使螺孔对正,先穿入不少于1/3的普通螺栓固定,其余螺栓孔穿上高强度螺栓,并装上垫片拧上螺母,然后再将普通螺栓换成高强度螺栓。次梁吊装就位后,直接安装高强度螺栓。3)结构现场焊接主要是主次梁拼接、钢梁与预埋板的焊接,现场全部采用手工电弧焊。焊接施工前,在3层防水卷材上铺一层防火布,以避免焊接过程中火花溅落到卷材上引起火灾。
总之,在加固改造工程中对新旧混凝土、新加混凝土与旧砖墙等不同界面,采用植筋、增设暗销或抗剪件、结构胶等系列界面处理技术,务必使加固面结合接触紧密,达到设计要求。加固改造工程中屋顶改造、加层等往往会加大基础荷载,在设计时应根据实际情况对地基基础采取加固措施,注意减轻构件自重和调整受力体系。对于增加荷载不大的情况可考虑利用剩余的地基容许承载力。事实上地基在长期荷载作用下,其容许承载力相应也会提高。
4.结束语
通过该加建工程的设计与施工,我们有以下一些体会:
(1)新建工程时、对业主有今后加建要求的建筑,在设计时应留有一定的安全度,其不仅仅要满足设计时相关规程、规范的要求,还要有一定的前瞻性,考虑到随着国家经济实力的增强、建筑的安全度也将不断提高。同时,对加建后建筑功能的要求也会是多种多样。因此,初期设计充分考虑这些因素,将会减少日后加建时进行加固的代价。(2)工程的加固要充分考虑结构的安全、施工方便、造价、进度等诸方面的因素,选择最佳加固方案,采取有效技术措施、以达到最佳加固效果。(3)加固材料的好坏和施工是否按照有关操作程序关系到施工质量优劣,虽然本文未对其相关技术要求和措施进行讨论,但对加固工程来讲,不容忽视。
参考文献
[1]崔莹.城市老旧房屋抗震性能的调查研究[J].工程抗震与加固改造,2004(5):
[2]卫龙武,吕志涛,郭彤.建筑物评估、加固与改造[M].南京:江苏科学技术出版社, 2006.
关键词:建筑节能;外墙保温;技术特点
建筑节能是指在建筑物的规划、设计、建设和使用过程中,依照建筑节能标准,采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以接受的措施,采用新型建筑材料和建筑节能新技术、新工艺等提高建筑围护结构的保温隔热性能和建筑物用能系统效率,在保证建筑物室内热环境质量的前提下,减少供热采暖、照明、热水供应等各个环节中的损失和浪费,并与可再生能源利用、保护生态平衡和改善人居环境紧密结合,更加有效合理地利用资源。
一、常用建筑外墙的节能技术
我国传统建筑外墙一般为实心砖粘土砖墙,严寒地区厚度为1.5~2砖,寒冷地区厚度为1~1.5砖,不仅占用大量田地,围护结构保温隔热性也较差。因此墙体保温节能可采用外墙夹芯保温、外墙内保温、外墙外保温等措施。
二、建筑外墙保温技术的特点
(1)外墙夹芯保温:多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,将保温材料置于同一外墙的内、外侧墙片之间,内、外侧墙片均可采用传统的粘土砖、混凝土空心砌块等。外墙夹芯保温对内侧墙片和保温材料形成有效的保护,对保温材料的选材要求不高,聚苯乙烯、玻璃棉、岩棉等各种材料均可使用同时对施工季节和施工条件的要求不十分高,不影响冬期施工。但此类墙体与传统墙体相比尚偏厚,且内、外侧墙片之间需有连接件连接,构造较传统墙体复杂且抗震不利。虽然近年来有一定应用,但范围不大。
(2)外墙内保温:外墙内保温是外墙的内侧使用苯板、保温砂浆、挤塑聚苯乙烯板、硅酸铝保温涂层等保温材料,从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。它的优点在于:①保温材料不受室外气候因素的影响,无须特殊的防护,取材方便;②内保温材料被楼板所分隔,仅在一个层高范围内施工,不需搭设脚手架;③外墙内保温具有施工方便,对建筑外墙垂直度要求不高施工进度快等优点。工程上也经常的被采用。但是,外墙内保温也逐渐显露出一些缺陷,如:①围护结构内部温差过大导致产生结露现象。在寒冷的冬天,热桥不仅会造成额外的热损失,还可能使外墙内表面潮湿、结露,甚至发霉和淌水;②许多种类的内保温做法,由于材料、构造、施工等原因,饰面层出现开裂;③不便于用户二次装修和吊挂装饰物;④占用室内使用空间;⑤由于圈梁、楼板、构造柱得不到保温材料的保护,引起热桥反应,热损失较大;⑥对旧有建筑进行节能改造时,对居民的日常生活干扰较大。而结露水的浸渍或冻融极易造成保温隔热墙面变形、断裂,这种选择并不理想。
(3)外墙外保温:外墙外保温,是在主体结构的外侧贴以保温层再做饰面层,使建筑达到保温的施工方法。随着保温材料与技术的不断改进,外墙外保温的优越性日益被人们接受并加以应用。其具体优点如下。①适用范围广。外保温不仅适用于北方需冬季保温地区的采暖建筑,也适用于南方需夏季隔热地区的空调建筑;既适用于新建建筑,也适用于既有建筑的节能改造;②保温效果明显。外墙既要承重又要起保温作用,外墙厚度必然较厚。采用高效保温材料后,墙厚得以减薄。由于外保温避免了“热桥”影响,在采用同样厚度的保温材料条件下,外保温要比内保温的热损失减少约20%,从而节约了热能;③保护主体结构。置于建筑物外侧的保温层,大大减少了自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构内部产生的应力的影响,保护了主体结构防止风吹雨淋和风化以及碱骨料的反应等对主体外墙的侵蚀,延长了整个工程的使用寿命;④易控制墙面裂缝。外墙外保温的做法是将建筑物的全部结构穿上了一件棉袄,使其完全处于室内的温度环境下,年温差一般波动不大,可以忽略其形变的产生的影响。受室外环境温度影响较大只是外保温的外表面,因此外保温墙体控制裂缝要比内保温墙体控制裂缝的发生容易的多;⑤有利于改善室内环境。外保温不仅提高了墙体的保温隔热性能,而且增加了室内的热稳定性。它在一定程度上阻止了雨水等对墙体的浸湿,提高了墙体的防潮性能,可避免室内的结露、霉斑等现象,因而创造了舒适的室内居住环境;⑥扩大室内的使用空间。与内保温相比,采用外墙外保温使每户使用面积约增加1.3m2~1.8m2,使单位使用面积造价得到降低;⑦利于旧房改造。外保温则可以避免搬动家具、施工扰民、甚至临时搬迁等诸多麻烦发生。当外墙必须进行装修或抗震加固时,加做外保温是最经济、最有利的方法。不影响居民在室内的正常生活和工作。
三、我国普遍采用的外墙外保温技术
1. 膨胀聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰并用玻璃纤维加强的外墙外保温系统该系统以聚合物砂浆作粘结剂,将EPS板固定在墙体外侧(若需要时也可用锚栓做辅助固定),并在外表面再做聚合物砂浆薄抹灰耐碱玻纤网格布保护层和饰面层。其中粘结剂承受了该体系全部荷载。
2. 聚苯板与砼一次现浇外墙外保温系统该系统是将保温板置于墙体外模板内侧,外保温板和墙体一次成活,拆模后保温板与墙体合而为一,因此节省了人力、时间以及安装费用。这种体系主要用于浇混凝土多、高层住宅,但它的构造节点、安装工艺等还有待于进一步完善。工程中除上述介绍以外,还常将胶粉聚苯颗粒保温浆料抹在墙体外侧作为保温层的外墙外保温系统,采用导热系数更小的挤塑型聚苯乙烯为外保温材料的墙体等技术。
参考文献:
[1]刘芳地.建筑节能及外墙保温施工技术[J].建筑节能,2007,4.
关键词:建筑节能 ;外墙保温技术;节能
中图分类号:TM08 文献标识码:A 文章编号:
一、建筑能耗现状
随着我国经济的快速发展及城市化进程的不断加快,城市建设规模不断扩大,同时,人们对建筑热环境的舒适性也在不断提高,建筑消费的重点逐渐从“硬件”消费逐渐转向“软件”消费,而这些都是通过消耗大量的能源和建筑能耗来实现的。根据住房与城乡建设部的统计,我国建筑能耗与社会总能耗的比例从1993年的16%提高到2010年的28%,这一比例仍在逐步增加。若按此趋势发展,2020年我国建筑能耗将达到近11亿吨标准煤,约为2000年的3.11倍,按照中国发电成本大约可折合成29000多亿度电,这相当于三峡电站34年以上的发电量因此,有效降低建筑能耗,处理好人与自然的关系,提倡可持续建筑是当今建筑界的$要任务之一。
二、外墙节能技术当前存在的问题
1.目前存在的问题
外墙节能技术设计及应用方面在当前建筑设计过程中,建筑节能设计往往只是设计过程中的一个环节,设计规范只针对项目前期设计阶段中的纯技术指标予以限制,而对釆用的节能技术材料的经济性并未做比较分析。不同地区的建筑外墙节能应根据区域气候特点、居民生活习惯、节能标准要求及材料供应等多方而的因素对节能技术进行适用性评价,优选出与当地气候特征相适应的、节能效果明显的节能技术。
2.外墙保温系统发展中急待解决的问题
(1)“保温可靠”是指保温层应提供足够大的传热阻,设计和施工中尽量减少热桥的影响,使复合外墙的平均传热系数符合国家节能标准的要求,满足节能设计要求的指标。外保温可能产生热桥的部位远不少于内保温,可是外门窗口侧面对外墙平均传热系数的影响不可忽视,在设计和施工中应做适当的保温处理。
(2)“联结安全”是指外保温系统与基层墙体必须有足够高的联结强度,绝不允许在长期使用中出现剥离、脱落现象。
(3)“表面防裂”是说要有效防止抹面胶浆防护层的开裂。外保温系统的外饰面和防护层使用环境恶劣:冷热交替,干湿循环,标高2m以下部位容易受到机械撞击。冷缩和干缩会造成温度裂缝,机械撞击可产生荷载裂缝。宽度超过0.1mm的裂缝称为有害裂缝,不仅造成外观缺陷,还会因水的渗人降低保温板的保温性能,因冻融循环影响粘结强度,并引起裂缝进一步扩展。
(4)“使用耐久”主要指玻璃纤维网格布的耐久性。如前所述,保持玻璃纤维网格布的增强作用至关重要,玻璃纤维在碱环境中受碱腐蚀会缩小截面,降低强度,长期处于潮湿环境中也会降低强度。只有在以上四个方面进行深入研究,才能推动保温技术的真正进步,才能提高保温节能的效果。
三、建筑外墙保温技术的特点
1.外墙夹芯保温:单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,将保温材料置于同一外墙的内、外侧墙片之间,内、外侧墙片均可采用传统的粘土砖、混凝土空心砌块等。外墙夹芯保温对内侧墙片和保温材料形成有效的保护,对保温材料的选材要求不高,聚苯乙烯、玻璃棉、岩棉等各种材料均可使用;同时对施工季节和施工条件的要求不十分高,不影响冬期施工。
2.外墙内保温:外墙内保温是外墙的内侧使用苯板、保温砂浆、挤塑聚苯乙烯板、硅酸铝保温涂层等保温材料,从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。它的优点在于:保温材料不受室外气候因素的影响,无须特殊的防护,取材方便;内保温材料被楼板所分隔,仅在一个层高范围内施工,不需搭设脚手架。
但是,外墙内保温也逐渐显露出一些缺陷。如:不便于用户二次装修和吊挂装饰物;占用室内使用空间;由于圈梁、楼板、构造柱得不到保温材料的保护,引起热桥反应,热损失较大;对旧有建筑进行节能改造时,对居民的日常生活干扰较大。而结露水的浸渍或冻融极易造成保温隔热墙面变形、断裂,这种选择并不理想。
3.外墙外保温:外墙外保温,是在主体结构的外侧贴以保温层再做饰面层,使建筑达到保温的施工方法。随着保温材料与技术的不断改进,外墙外保温的优越性日益被人们接受并加以应用。其具体优点如下:
(1)适用范围广。外保温不仅适用于北方需冬季保温地区的采暖建筑,也适用于南方需夏季隔热地区的空调建筑。既适用于新建建筑,也适用于既有建筑的节能改造。
(2)保温效果明显。外墙既要承重又要起保温作用,外墙厚度必然较厚。采用高效保温材料后,墙厚得以减薄。由于外保温避免了“热桥”影响,在采用同样厚度的保温材料条件下,外保温要比内保温的热损失减少约20%,从而节约了热能。
(3)保护主体结构。置于建筑物外侧的保温层,大大减少了自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构内部产生的应力的影响,保护了主体结构防止风吹雨淋和风化以及碱骨料的反应等对主体外墙的侵蚀,延长了整个工程的使用寿命。
(4)易控制墙面裂缝。外墙外保温的做法是将建筑物的全部结构穿上了一件棉袄,使其完全处于室内的温度环境下,年温差一般波动不大,可以忽略其形变的产生的影响。受室外环境温度影响较大只是外保温的外表面,因此外保温墙体控制裂缝要比内保温墙体控制裂缝的发生容易的多。
(5)有利于改善室内环境。外保温不仅提高了墙体的保温隔热性能,而且增加了室内的热稳定性。它在一定程度上阻止了雨水等对墙体的浸湿,提高了墙体的防潮性能,可避免室内的结露、霉斑等现象,因而创造了舒适的室内居住环境。
(6)扩大室内的使用空间。与内保温相比,采用外墙外保温使每户使用面积约增加1.3m2~1.8m2,使单位使用面积造价得到降低。
(7)利于旧房改造。外保温则可以避免搬动家具、施工扰民、甚至临时搬迁等诸多麻烦发生。当外墙必须进行装修或抗震加固时,加做外保温是最经济、最有利的方法。不影响居民在室内的正常生活和工作。
(8)便于丰富外立面。在施工外保温的同时,还可以利用聚苯板做成凹进或凸出墙面的线条,及其它各种形状的装饰物,不仅施工方便。而且丰富了建筑物外立面。特别对既有建筑进行节能改造时,不仅使建筑物获得更好的保温隔热效果,而且可以同时进行立面改造,使既有建筑外貌焕然一新。
由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,从而使主体结构所受温差作用影响大幅度下降,温度变形减小,基本消除“热桥”的影响,有利于延长建筑结构寿命。因此从有利于结构稳定性方面来说,外保温隔热具有明显的优势,加上有节约能源、改善热环境等一系列好处,综合效应十分显著。在可选择的情况下应首选外保温隔热。
四、建筑普遍采用的外墙外保温技术
1. 膨胀聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰并用玻璃纤维加强的外墙外保温系统。该系统以聚合物砂浆作粘结剂,将EPS板固定在墙体外侧(若需要时也可用锚栓做辅助固定),并在外表面再做聚合物砂浆薄抹灰耐碱玻纤网格布保护层和饰面层。其中粘结剂承受了该体系全部荷载。
2. 聚苯板与砼一次现浇外墙外保温系统。该系统是将保温板置于墙体外模板内侧,外保温板和墙体一次成活,拆模后保温板与墙体合而为一,因此节省了人力、时间以及安装费用。这种体系主要用于现浇混凝土多、高层住宅,但它的构造节点、安装工艺等还有待于进一步完善。除上述介绍以外,还常将胶粉聚苯颗粒保温浆料抹在墙体外侧作为保温层的外墙外保温系统,采用导热系数更小的挤塑型聚苯乙烯为外保温材料的墙体等技术。
3. 玻化微珠无机保温砂浆。是一种新型建筑节能材料,其保温颗粒玻化微珠是一种无机物玻璃质矿物材料,是由火山岩粉碎成矿砂,经过特殊膨化烧法加工而成,产品呈不规则球状体颗粒,内部为空腔结构,表面玻化封闭,理化性能稳定,具有质轻、隔热防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优良特性。可替代粉煤灰、漂珠、玻璃漂珠、普通膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多传统轻质骨料在不同制品中的应用,是一种环保型高性能无机轻质绝热材料。玻化微珠作为建筑保温材料可以弥补用聚苯颗粒和普通膨胀珍珠岩作轻质骨料的其他传统保温材料中诸多缺陷和不足,可以克服膨胀珍珠岩吸水性大、易粉化、在搅拌中体积收失率大、产品后期保温性能降低和易空鼓开裂等不足之处,同时又弥补了聚苯颗粒有机材料易燃、防火性能差、高温产生有害气体和耐老化性耐候性低等缺陷。玻化微珠保温砂浆不仅具有良好的保温性能,同时具有优异的隔热、防火性能。与界面砂浆、抗裂砂浆、玻纤网布等配套用于外墙外保温,可在上面采用涂料或饰面砖装饰,具有独特优势。
以上几种外墙外保温技术,由于采用的材料与施工工艺有所不同,因此各自的适用范围也不尽相同。使用中应根据所设计的建筑的造价、环境等各方面的因素优化选择。
【关键词】建筑节能;XPS挤塑板;玻纤网;铝钉;外墙外保温
1系统简介
荆善南苑住宅楼在开发建设中采用外墙外保温、阻断型铝合金和中空玻璃窗等为主的综合节能技术,给墙体穿上了“保暖服”,让门窗成了“绝热体”,让楼面变成了“隔热层”。同传统的建筑相比,有效地提高了热阻,结露点在外,彻底杜绝了“热桥”现象,有效地防止了墙体透寒等质量通病。起到了良好的环保节能效果。???挤塑型聚苯乙烯保温板(XPS)是经连续挤压发泡成型的新型高品质保温材料,具有质轻、保温隔热、高强的抗压、抗水等特点。其耐火等级可达到B2级。系统采用粘钉方式将挤塑板固定在墙体的外表面(后装),聚合物砂浆作为保护层,以耐碱玻纤网络布为增强层,外饰面为涂料、彩色砂浆或面砖。(基本结构见图1)
2聚苯板外墙保温系统的特点
聚苯板外墙保温系统是一种以聚苯板为基材,附于建筑物外墙的保温系统,其特点是:①保温性能好,基本消除“热桥效应”;②能提高建筑物的热容量;③减少室内采暖热负荷,利于维持室温稳定;④改善墙体潮湿状况;⑤提高墙体的气密性;⑥保护主体结构,延长建筑物的寿命;⑦提高了房屋面积的利用率;⑧便于旧房改造使用,适用性广;⑨减少“白色污染”,有利于保护环境,节约能源。
3施工条件
3.1现场条件
(1)基层墙面应干燥并已验收合格,门窗框已安装到位。(2)现场环境温度和基层墙体表面温度不低于5℃,风力不大于5级。
(3)施工面应避免阳光直射。必要时,应在脚手架上搭设防晒布,遮挡墙面。
(4)刚做好的保温层遇到雨天要采取有效措施,防止雨水冲刷墙面。
(5)基层表面必须干净、坚固、无泥土和油污、无松动、空鼓现象。
3.2施工工具
打磨XPS板的粗砂纸锉子,450r/min电动手提搅拌器、壁纸刀、毛刷、开槽器、墨斗、塑料搅拌桶、冲击钻、电锤、抹子、压子、阴阳角抿子、托线板、2m靠尺等。
3.3施工材料
网格布采用经耐碱涂层处理的玻璃纤维机织物,CT83专用粘合剂,CT19墙体界面处理剂,CT85专用面胶剂,专用保温固定螺栓,聚苯乙烯板为1200mm×600mm×50mm规格的板材。
4施工工艺
工艺流程一般为材料与工具的准备一基层找平一弹线一配置粘结胶浆一粘贴聚苯板一加固苯板一涂抹面胶浆一铺设网格布一找平修补一涂面层涂料一涂罩面涂膜一验收。
4.1基层处理
(1)基层检测、处理。对新建工程的基层墙体必须清理干净,剔除表面的凸出物,凹处用水泥砂浆找平;油性污迹、不透气的涂料、浮灰泛碱等可产生R离的介质及基层表面的空鼓、剥落必须彻底清除对既有建筑物进行保温改造时,应彻底清理原外V.面层,露出基层墙体表面并修补找平。用2m靠尺检测,墙体平整度最大偏差应小于4mm。
(2)外墙抹面砂浆找平施工。外墙体平整度误差时,需对基层进行找平处理:首先使用CT19多拜界面处理剂(适用于吸收性基层)对基层进行底涂尾预处理,然后选用CT30外墙抹面砂浆对整个基层进行找平处理,确保下一步粘贴保温板时墙体平4pg度符合施工要求。
(3)金属托架安装。由外墙底部在水平方向开始安装与保温板尺寸相当的支撑金属托架,并选用适合于该墙体的固定螺栓将托架固定于墙体之上螺栓间距至少为30cm,每个托架之间须预留23mm的空隙,以防在热胀时受影响。金属托架必须要保证在同一水平线上。
4.2保温板及固定螺栓安装
(1)专用粘合剂CT83的配制。将一包CT8倒入称量好的清洁凉水中,混合比例为25kgCT83加水约6.5L,电动搅拌至均匀无结块,使浆料静置3~5min,再搅拌一次,即可用。调和好的粘结剂最好在1h内使用完,粘结剂内不能加入任何其它添加物。
(2)保温板粘贴。使用点条法将已预拌好待用的CT83均匀涂抹于保温板之上。点条法:保温板四周涂抹宽度50mm的条状带,然后在保温板中央均匀涂抹6~8个厚度为10 mm,直径为l00mm的圆饼状粘合剂。粘贴时,轻揉挤,均匀挤压,保证板面的平整度。如保温板板缝因切割等原因造成超过2mm的缝隙,应清除缝隙中的胶粘砂浆,用XPS板裁成合适的小片塞实磨平。
(3)保温板垂直度、平整度检测处理。涂抹好粘合剂之后,立即将保温板垂直向上,横排错缝粘贴在墙体上,粘贴保温板应从下往上沿水平方向铺贴,上下两层沿水平方向错开板缝。上、下两排竖向错缝宜为保温板长的1/2。最小错缝尺寸为200mm,并且动作要快。保温板之间要挤紧,如缝板之间有粘合剂存留,应立即去除,板间不留空隙。保温板粘贴在墙体上时,应同时使用2m靠尺检测平整度,以确保整个墙体平整。
(4)保温板面层平整度处理。使用平板抹子对保温板进行拍压、找平处理,使之紧贴在墙体上;尤其是保温板接缝处必须平整,如果不平整,则需进行打磨处理并使用刷子将打磨操作产生的碎屑及其它浮尘等杂物清理干净。
(5)安装固定保温螺栓。待保温板粘贴牢固(通常24h后),进行后续的固定保温螺栓安装工作,一般应在8~24h内安装完毕。按设计要求布置安装点,固定保温螺栓直径、锚固深度等应同时根据设计要求确定。
4.3开分格凹线条
(1)根据已弹好的水平线和分格尺寸用墨斗弹出分格线的位置,竖向分格线用线垂或经纬仪校正垂直。
(2)按照已弹好的线,在挤塑苯板的适当位置安好定位靠尺,使用开槽机将挤塑苯板切成凹口。凹口处挤塑苯板的厚度不能小于15mm。
(3)对不顺直的凹口进行修理。
4.4涂抹面胶桨,粘贴安装加强耐碱玻纤网格布
(1)将预拌待用的抹面胶浆CT85涂在保温板结合缝、保温螺栓固定处,待干后用砂纸打平。
(2)将预拌待用的抹面胶浆CT85均匀涂抹在保温板上,一般厚度约为2mm。同时,立即将耐碱玻纤网格布压入,左、右搭接宽度不小于l00mm,上、下搭接不小于80mm,建筑门窗及其它洞口应进行加强处理。
(3)在大面积铺网前,先将所有凹槽部分的粘结剂及玻纤网压埋完成,后用裁纸刀将凹槽处玻纤网在凹槽处沿正中方向划开,同时将线条胶条压入固定好。注意网格布应预留处于大面墙体的搭接余量。
(4)大面粘贴玻纤网时,玻纤网弯曲的一面朝里,然后用抹子将玻纤网赶平压入粘结剂里(不得外漏),注意不拉扯玻纤网,使玻纤网自然展平。若盖不住,可再抹一层粘结剂,直到盖住。一般是第一层完全干燥后即可再抹第二遍粘结剂,粘结剂厚度应大于2mm,小于3mm。
(5)玻纤网压入粘结剂后,应不露网印为宜,且表面应平整。抹完后,应用小刷子对局部不平处进行修整。
(6)对于外架子与墙体连接处,洞口四周应留出l00mm不抹粘结砂浆,挤塑苯板面层也应留出l00mm不抹面层砂浆,待以后对局部进行修整。
4.5补洞及修理
(1)当脚手架与墙体的连接点拆除后,应立即对连接点的孔洞进行填补,并用水泥砂浆压平。
(2)先预切一块与孔洞尺寸相同的保温板并打磨其边缘部分,将其保温板背面整个涂上厚8mm的粘结剂,应注意不要在其四周边沿涂粘结剂。
(3)将保温板塞入,粘在基层上。
(4)切一块加强玻纤网格布,其大小应能覆盖整个补洞区域,与原有的玻纤网至少重叠50mm。
(5)将保温板表面涂上粘贴剂,埋入加强玻纤网格布,一定注意不要将粘贴剂涂到周围的表面涂层上。
(6)使用一把小号湿毛刷,将表面不规则处整平,将边沿处刷平。
4.6装饰面层的施工
面层专用抹面胶浆完全固化后,可进行装饰面层的施工。装饰面有涂料、彩色砂浆、面砖等,按相应施工工艺进行装饰。
5施工难题及问题
(1)在外墙施工中,工艺要求施工中必须搭设遮阳、遮雨棚,无形中增加了人力、材料费用,增加了施工难度。
(2)单体楼主体施工完后,墙体要求自然干燥时间过长,难以保证有足够的干燥时间。
(3)苯板粘贴过程中,由于是手工操作,苯板间表面平整存在局部不齐和误差,特别是外立面的灰线、窗口造型等影响了整体观感效果。
(4)玻璃纤维网粘贴搭接处表面出现不规则现象,存在表面平整度的问题,对外表面整体效果有一定影响。
(5)外墙保温系统施工时墙体线条、窗台等处施工难度大,有可能成为“冷桥”。
(6)针对土建施工缺陷,保温工程要进行特殊处理。
6质量保证实施细则
1.基层墙体平整度在4mm之内。
2.基层表面必须粘结牢固,无空鼓、风化、污垢、涂料等影响粘结强度的物质及质量缺陷。
3.基层墙面如用1:3水泥砂浆找平,应对粘接拉浆与基层墙体的粘结力做专门的试验。
4.粘结胶浆确保不掺入砂、速凝剂、防冻剂、聚合物等其它添加剂。
5.挤塑板的切割应尽量使用标准尺寸。
6.挤塑板到场,施工前应进行验收,是否符合要求,并及时做各种材料的复试。
7.挤塑板的粘贴应采用点框法,粘结胶浆的涂抹面积不应小于保温板总面积的40%。
8.挤塑板的接缝应紧密且平齐,板间缝隙不得大于2mm,如大于2mm,则应用保温条填实后磨平。
9.板与板间不得有粘结剂。
10.挤塑板的粘结操作应迅速,安装就位前粘结胶浆不得有结皮。
11.门、窗、洞口及系统终端的保温板,应用整块板裁出直角,不得有拼接,接缝距拐角不小于200mm。
12.挤塑板粘贴完毕至少静置24小时,方可进行下一道工序。
13.不得在雨中铺设网格布,并需采取有效措施防止雨水渗透和冲刷。
14.标准网布搭接至少100mm,阴阳角搭接不小于200mm。
15.保护已完工的部分免受雨水的渗透和冲刷。
16.使用泡沫塑料棒及密封膏时须提供合格证以及相关技术资料,泡沫棒直径按缝宽1.3倍采用。
18.打胶前应确保节点没有油污、浮尘等杂质。
19.密封膏应完全塞满节点空腔,并与两侧抹面胶浆紧密结合。
20. 保温系统完全干燥后,方可开展外墙柔性腻子及涂饰工程。
21. 节约用料,且禁止使用小于200mm宽的挤塑板小条(塞缝除外)。
7主要施工部位
1. 外墙热桥部位--混凝土梁(过梁)、柱、剪力墙、女儿墙、混凝土构件(空调板、窗台板、雨篷等)。
2. 顶部阳台顶板、底部阳台楼板、阳台栏板及外挑构件亦应采取保温措施。
3. 外门窗框与门窗洞口之间的缝隙,应采用聚氨酯等高效保温材料填实,并用密封。膏嵌缝,不得采用水泥砂浆填缝。外门窗洞口周边侧墙应进行保温处理。
4. 客厅、卧室、厨卫间的临空外墙均需做保温。
5. 电梯机房亦需做保温。
8注意事项:
1. 施工质量安全:派专职安全质量人员现场监督,并责任到人,若发现违规操作,视情节严重,予以处罚。
2. 施工过程中,严禁偷工减料和铺张浪费,视情节严重分别给予批评教育和罚款处理。
3. 施工中,注意防火,严禁明火。并不得违规使用电气焊,若须使用需报项目部批准。
4. 高空作业,严禁打闹嬉戏。收工时,需将施工吊篮降至最低点,停靠牢稳,关闭电源,检查完毕后下班。避免恶劣天气作业,任何人不得强行安排开动吊篮、施工。
9结束语
国家建设部在2007年1月16日公告,从2007年10月1日起,实施新的《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB 50411-2007),各省市相应出台了一系列政策法规,实施建筑节能。外保温节能工程是一项系统工程,材料是基础,施工是关键,施工质量对保温效果起决定作用,精心施工的过程,才是保温质量保证的过程。新材料新工艺在不断发展,而施工队伍素质应跟上新形势的需要。因此施工单位应对施工人员进行技术培训,使他们了解新材料特点和施工方法,施工时严格执行工艺要求,加强细部处理,才能确保施工质量。
【参考文献】