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裝配式建筑在節能設計中遇見的問題分析

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裝配式建筑在節能設計中遇見的問題分析

1998年,山東省人民政府首次召開了全省墻體材料革新與建筑節能工作會議,當年頒布了山東省及時本節能設計標準DBJ14—S2—1998《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)山東省實施細則》,標準的實施對山東省建筑節能工作的發展起了較大作用。近年來,國家對裝配式建筑發展非常重視,山東省裝配式建筑開展之初特別是對示范項目均應進行專項技術審查,嚴格把關,裝配式建筑工作開展取得了突出成績。但通過每年裝配式建筑示范項目技術審查和全省裝配式建筑、建筑節能和綠色建筑專項檢查看,出現了在裝配式建筑設計以及現場施工方面達不到節能設計標準要求的情況,給實際工程帶來了質量和安全隱患。現把目前工程設計和施工中存在的主要問題進行總結和分析,以供參考。

1.節能設計專篇中存在的問題

1.1技術標準和技術政策不能及時更新

作為設計人員應及時掌握國家和省近期標準和技術政策要求,方能把節能設計做的更好,但從實際工程設計圖紙中看,設計依據中過多地列入了已經作廢的技術標準和技術法規政策,說明相當一部分設計人員沒有及時掌握和學習新標準和新政策,設計依據錯誤導致施工圖設計的缺陷,特別是熱工計算時數據(如保溫材料的導熱系數及修正系數等)的選取錯誤使計算結果受到很大影響,嚴重影響了節能設計最終結果的正確性。

1.2沒有根據裝配式建筑的特點進行節能設計

裝配式建筑是對傳統建造方式的一次重大變革,在節能設計專篇中技術要求與外墻外保溫技術有著很大的區別,特別是裝配式建筑的熱橋效應要比外墻外保溫要多,不同的裝配式結構體系有著不同的熱橋形式。目前節能設計專篇當中的技術要求過多地篇幅是按照外墻外保溫技術的設計規定,沒有根據裝配式建筑自身的特點編制節能設計專篇,使裝配式建筑的節能專篇變成了普通外墻外保溫系統的節能設計專篇,現場施工人員按圖施工時就顯得無所適從,致使施工完畢后的裝配式建筑出現諸多問題。

1.3缺少細部節點構造做法

目前裝配式建筑外圍護墻體一般分兩種方式:一種是在框架結構(混凝土框架或鋼框架)外側把預制自保溫墻板通過外掛或內嵌的連接方式形成外圍護系統;另一種是裝配整體式混凝土剪力墻結構,它是以工廠預制集承重、保溫于一體的混凝土剪力墻作為外圍護墻體。這兩種外圍護系統細部做法有別于外墻外保溫,由于目前我省還沒有裝配式建筑方面的標準圖集,比如現澆層與裝配層節點熱橋處理、板與板之間的連接構造及熱橋的阻斷、內嵌墻板結構梁、柱熱橋的保溫處理等,均沒有在施工圖紙當中體現,否則施工人員很難把細部做法落實到位。

1.4針對新型結構體系的保溫構造做法不明確

隨著裝配建筑的高速發展,新型結構體系層出不窮,特別是鋼結構體系中的鋼板剪力墻結構和鋼框架結構,節能保溫問題較為突出,除填充墻外,其他均為短肢鋼板剪力墻或鋼梁,存在很大的熱橋,實際工程中這種結構體系還需做外墻外保溫,且不說裝配式建筑再做外墻外保溫是否妥當,至少國家標準、地方標準中在鋼板上粘貼保溫板目前還沒有這方面的技術規定。國家JGJ144—2004《外墻外保溫工程技術規程》規定,外墻外保溫工程僅適用于混凝土和砌體結構,其他基層墻體沒有提及,說明在鋼制品上粘貼外墻外保溫還沒有相應的理論基礎,其安全性能尚未經過試驗驗證,值得商榷。

1.5裝配式建筑熱橋問題較為突出

裝配式建筑中有些項目為了建筑功能和造型的需要,設計成凸窗效果而不得不產生大量的熱橋。工廠預制的內填(貼)保溫材料的窗下構件和下一層梁部構件存在著明顯的熱橋,并未采取保溫措施,雖然線性熱橋長度(700mm)增加了,但熱橋的通道仍然存在,結露的可能性非常大。相鄰預制剪力墻之間的連接一般采用后澆混凝土整體式接縫連接方式,而且圖紙中接縫處也有了保溫措施,但水平方向的接縫處理時沒有阻斷熱橋,雖然接縫兩側進行了密封防水處理,但夾芯預制剪力墻之間保溫層沒有進行熱橋阻斷處理。山東省節能設計標準當中專門對節能細部構造做了詳細規定,主要是考慮熱橋部位的保溫處理問題。按照GB50176—2016《民用建筑熱工設計規范》規定,圍護結構中的熱橋部位應進行表面結露驗算,并采取保溫措施,確保熱橋內表面溫度高于房間空氣露點溫度。對熱橋部位進行保溫處理,一是滿足節能標準要求,減少室內冷、熱能量的消耗;二是應達到標準規定的最小傳熱阻的要求,也即保障熱橋內表面溫度不低于室內空氣溫、濕度條件下的露點溫度,達到墻體內表面不結露的要求。大量實體工程證明:隨著節能標準的提高,外圍護結構保溫做的越好,越更容易突出不做保溫的熱橋缺陷,結露的可能性也愈大。結露不僅會造成房屋內墻面發霉,影響建筑物的正常使用功能和耐久性,而且對室內居住環境有著直接的影響。經檢測表明,長毛發霉的墻面隱藏著大量的細菌、霉菌等有害物質,直接危害人們的身心健康。特別是裝配式建筑的熱橋相對外墻外保溫系統中的熱橋要多,節能細部構造做法的完善顯得愈發重要。

1.6相鄰預制剪力墻之間的連接采用后澆混凝土時

保溫處理所采用的保溫材料欠妥JGJ1—2014《裝配式混凝土結構技術規程》規定:當接縫位于縱橫墻交接處(有翼墻和轉角墻)的邊緣構件宜全部采用現澆混凝土;非邊緣構件位置,相鄰預制剪力墻之間應設置后澆段。這些后澆混凝土部分實為很大的熱橋,設計時應進行保溫處理,但相當一部分工程采用巖棉板進行保溫。巖棉板較大的優點是A級保溫材料,但在裝配式建筑墻板之間接縫處外側至少還有50mm的混凝土,保溫材料的防火不存在問題。在現澆混凝土保溫系統中尚未有用巖棉板做保溫的,因巖棉板自重大、吸水率高、壓縮強度低,隨著時間增長,憎水性能又逐漸減弱,嚴重影響節能效果并且增加結露的可能性。因此,在現澆混凝土保溫系統中采用巖棉板是不合適的,應選用保溫效果好、吸水率低和壓縮強度高的高效保溫材料進行阻斷熱橋。

2.裝配式建筑施工過程中應注意的問題

裝配式建筑施工除滿足結構安全等性能外,對工程施工中保溫的細部構造處理應根據現行節能設計標準要求進行落實,在實際工程施工過程中應注意以下問題。

2.1外葉板之間豎向和水平縫的連接處理

設計圖紙中邊緣構件明確了兩個外葉板之間的連接保溫構造處理,理論上已經阻斷了熱橋的影響,但在實際工程施工中沒有達到預期效果,致使板與板之間出現明顯的熱橋,也即原外葉板的保溫層與后置保溫板之間存在很大縫隙,熱橋現象嚴重。不僅消耗供暖空調能耗,而且存在嚴重的結露可能性。

2.2個別外圍護墻板缺乏有效的技術支撐

科技創新日新月異,與裝配式建筑配套的新型外墻板隨著技術進步在不斷涌現,但個別工程中使用的新型墻板沒有任何力學性能和物理性能檢測數據就直接設計并應用到工程中,這給裝配式建筑帶來很大的安全隱患。按照《山東省民用建筑節能條例》規定,對沒有國家標準、行業標準或者地方標準的,應當編制企業標準,并經有法定檢測資質的檢測機構檢測,型式檢驗報告合格并經認定后方可在工程中應用。

3.結束語

(1)建筑產業轉型升級為裝配式建筑發展帶來了難得的發展機遇,在大力發展裝配式建筑的同時,與之配套的建筑節能技術應很好地結合,絕不能忽略建筑節能問題和外墻防水問題,特別是熱橋問題,若不引起足夠的重視或應用中處理不好,往往會對工程質量和后期使用帶來很大的安全隱患。

(2)鼓勵裝配式建筑外圍護墻體采用建筑保溫與建筑結構融為一體的裝配式墻板或裝配式剪力墻,外圍護墻體若再采用砌筑方式或外墻外保溫技術,不是裝配式建筑的發展方向。

(3)裝配式建筑是整體建造方式的轉變,目前大量裝配式建筑的設計和研究還是集中在裝配式結構的思路上,過多重視結構體系而忽視對整體建筑技術體系的認識,國家裝配式建筑技術標準明確了裝配式建筑是把建筑結構系統、外圍護系統、設備與管線系統和內裝系統的主要預制部品部件集成的建筑。基于建筑功能的需要,除了結構師外,應該有建筑師、設備師等專業的人員共同參與,方能真正做好裝配式建筑。