熱舒適度,其共同點均為提高圍護結(jié)構(gòu)的熱阻,即降低其傳熱系數(shù)。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB 50189-2005,不同氣候區(qū)外墻圍護系統(tǒng)傳熱系數(shù)要求見表2-1:
表2-1 不同氣候區(qū)建筑物外墻傳熱系數(shù)要求
氣候區(qū)
|
體形系數(shù)
T
|
外墻傳熱系數(shù)K
W/(?·K)
|
代表性城市
|
嚴寒地區(qū)A區(qū)
|
T≤0.3
|
≤0.45
|
哈爾濱、佳木斯、克拉瑪依
|
0.3<T≤0.4
|
≤0.4
|
嚴寒地區(qū)B區(qū)
|
T≤0.3
|
≤0.5
|
長春、烏魯木齊、吐魯番、銀川
|
0.3<T≤0.4
|
≤0.45
|
寒冷地區(qū)
|
T≤0.3
|
≤0.6
|
北京、太原、喀什、徐州、蘭州
|
0.3<T≤0.4
|
≤0.5
|
夏熱冬冷地區(qū)
|
|
≤1.0
|
南京、長沙、上海、成都、桂林
|
夏熱冬暖地區(qū)
|
|
≤1.5
|
福州、廣州、南寧、???/span>
|
2.2防火要求
鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的耐火極限通常為二級,根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2006中表5.1.1規(guī)定,非承重外墻構(gòu)件的燃燒性能應為不燃燒體,構(gòu)件的耐火極限應滿足1小時要求;因此在選擇鋼結(jié)構(gòu)建筑的圍護系統(tǒng)材料時,首先應滿足防火規(guī)范的相關(guān)要求,其次構(gòu)造設(shè)計應經(jīng)過防火性能測試,以達到1小時的耐火極限要求。
裝配式圍護系統(tǒng)的材料組成,一般分為兩類,即金屬材料和非金屬材料,支撐骨架一般為冷彎薄壁型鋼及輕鋼龍骨,均為不燃燒體,但其組合后的體系目前欠缺權(quán)威部門的耐火極限測試報告,本課題選用的構(gòu)造經(jīng)理論分析滿足防火規(guī)范要求。
2.3防水要求
鋼結(jié)構(gòu)建筑在選用輕型裝配式圍護系統(tǒng)時,系統(tǒng)必須具備可靠的防水性能。裝配式圍護系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)置若處理不當,會存在大量縫隙,易使外部雨水滲漏,造成系統(tǒng)氣密性不足。
輕型圍護系統(tǒng)通常采用有空隙的無機纖維材料進行保溫,這種材料的特點是干燥時保溫性能十分優(yōu)異,潮濕后大幅度喪失保溫能力,而且在長期潮濕的環(huán)境中宜霉變,不但不能起到保溫作用,而且還污染環(huán)境。因此,加強系統(tǒng)氣密性,提高系統(tǒng)水密性,才能有效提高裝配式圍護系統(tǒng)的防水性能。
2.4抗變形能力要求
鋼結(jié)構(gòu)變形能力強,可以滿足結(jié)構(gòu)抗震的需要,但同時要考慮解決承重結(jié)構(gòu)與圍護系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)變形能力,否則建筑物的圍護系統(tǒng)極易開裂變形,影響建筑使用效果和壽命。
鋼結(jié)構(gòu)建筑不宜選用砌體作為圍護系統(tǒng),因為砌體砌筑后剛度很大,與鋼結(jié)構(gòu)的變形不一致,容易在相交處產(chǎn)生裂縫。
鋼結(jié)構(gòu)適合選擇裝配式的材料,連接節(jié)點考慮變形能力,材料間也預留出一定的縫隙,允許其變形。但要處理好縫隙,不能使之影響圍護結(jié)構(gòu)的正常功能。
2.5安全要求
由于裝配式外墻系統(tǒng)采用工廠預制、現(xiàn)場拼裝的施工方式,采用專用連接件彼此連接,與砌體結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)有著十分顯著區(qū)別,所以圍護系統(tǒng)與主結(jié)構(gòu)之間的連接的可靠性以及構(gòu)件之間連接的緊固程度對于建筑的安全性起到了至關(guān)重要的作用,同時構(gòu)件之間咬合的緊密性以及螺栓、螺釘?shù)膹姸纫矔绊懻麄€系統(tǒng)的安全。此外,金屬構(gòu)件易腐蝕生銹,所以金屬構(gòu)件宜采用鍍鋅處理或使用不銹鋼材料,以達到防腐的目的。
3.鋼結(jié)構(gòu)建筑外墻系統(tǒng)類型與材料
鋼結(jié)構(gòu)建筑外墻系統(tǒng)主要分為兩大類:金屬外墻系統(tǒng)及非金屬外墻系統(tǒng)。
3.1金屬板外墻系統(tǒng)
金屬板外墻系統(tǒng)由墻梁作為墻體的支撐結(jié)構(gòu),室外側(cè)通過自攻螺釘把壓型鋼板或夾芯板等金屬板材固定在墻梁上,室內(nèi)側(cè)可以直接將金屬板材固定在墻梁上,也可以單獨設(shè)置輕鋼龍骨系統(tǒng)固定石膏板或其它裝飾板材,以適應不同室內(nèi)空間的需要。
墻體龍骨空腔內(nèi)部填充保溫材料,在保溫層外側(cè)鋪設(shè)防水透汽層,以保證外墻系統(tǒng)的抗空氣滲透及防水能力;在保溫棉內(nèi)側(cè)鋪設(shè)隔汽層,以阻止室內(nèi)潮濕空氣進入保溫層而影響外墻系統(tǒng)的保溫隔熱性能。
金屬板外墻系統(tǒng)材料選擇:壓型鋼板,壓型鋁板及夾芯板等金屬板材。
3.2非金屬外墻系統(tǒng)
非金屬外墻系統(tǒng)有兩類做法:密肋墻體系統(tǒng)和條板系統(tǒng)。
密肋墻體系統(tǒng)由密肋冷彎薄壁型鋼龍骨作為墻體支撐系統(tǒng),龍骨外安裝水泥基板材,其外再固定附加龍骨,附加龍骨與密肋龍骨連接牢靠,外掛防水裝飾一體化外墻板。龍骨內(nèi)側(cè)固定石膏板等非金屬板材。墻體龍骨空腔內(nèi)部填充保溫材料,在保溫層外側(cè)鋪設(shè)防水透汽層,在保溫棉內(nèi)側(cè)鋪設(shè)隔汽層。
密肋外墻系統(tǒng)材料墻體板材有:石膏板、纖維增強水泥板、膨脹蛭石板等。其中安裝在室外一側(cè)的板材需具有強度高、在溫、濕度環(huán)境變化時的抗變形能力。同時板材的縫隙要嚴格處理。保溫材料主要有玻璃絲棉、巖棉等不燃燒材料。
條板系統(tǒng)是由成品的條板直接固定在主梁或樓板上,依據(jù)不同地區(qū)傳熱系數(shù)要求,選擇條板厚度,條板外側(cè)附加保溫裝飾一體化板材。這種墻體系統(tǒng)構(gòu)造簡單,成品化高、安裝工序少,極大提高了施工速度。
條板系統(tǒng)材料有:蒸壓加氣混凝土板、石膏空心條板或大板、高纖維水泥復合墻板等。
4.鋼結(jié)構(gòu)公共建筑外墻系統(tǒng)設(shè)計
在此提出四種適合鋼結(jié)構(gòu)公共建筑的圍護體系,其中2種為金屬板外墻系統(tǒng),2種為非金屬板外墻系統(tǒng)。
4.1金屬板外墻系統(tǒng)
墻1:雙層壓型鋼板保溫墻體,見圖4-1。