自保溫陶粒混凝土結構體系的抗震節(jié)能性能分析

1、<p>　　自保溫陶?；炷两Y構體系的抗震節(jié)能性能分析</p><p>　　摘要：能源安全及與環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展是我國的既定國策，具有能源消耗大、環(huán)境污染重、總量大、比例高等特點的建筑產(chǎn)業(yè)成為節(jié)能技術實施的重要對象。通過對自保溫陶?；炷两Y構體系及相關性能的分析，重點針對其抗震性能和節(jié)能性能進行了計算分析，表明自保溫陶?；炷两Y構體系具有良好的力學性能和節(jié)能效應，具有良好的社會和經(jīng)濟效益，具有廣闊的應

2、用前景。 </p><p>　　關鍵詞：陶?；炷?；自保溫體系；抗震；節(jié)能 </p><p>　　Abstract: energy security and the environment coordinated sustainable development is the established policy of our country, building industry has l

3、arge consumption, serious environmental pollution, large volume, high proportion of energy has become an important object of energy saving technology implementation. Through the analysis of the insulation system of ceram

4、site concrete structure and related performance, focusing on its seismic performance and energy saving performance was calculated and</p><p>　　Keywords: ceramsite concrete; seismic; energy-saving insulation

5、system; </p><p>　　TU973+.31 </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　目前，我國能源形勢依然十分嚴峻，大力開展建筑節(jié)能工作符合我國可持續(xù)發(fā)展的基本國策，有利于緩減能源供應緊張的局面，有利于改善大氣環(huán)境，促進人民生活水平的提高。從技術層面上看，推進建筑節(jié)能工作可以從采取在建筑外圍護結構上采

6、取節(jié)能措施、建筑整體設計規(guī)劃、提高建筑運行的能源效率等三個方面推進，但其中最有效也是應用最普遍的措施是提高外圍護結構的保溫隔熱性能[1]。因此，經(jīng)濟效益高、安全可靠、耐久性好的外墻保溫體系可以有效減少外墻熱損失，成為建筑節(jié)能研究的重點。 </p><p>　　1 自保溫陶?；炷两Y構體系及相關性能 </p><p>　　1.1 自保溫陶?；炷两Y構體系 </p><p&

7、gt;　　隨著對輕骨料混凝土研究和實踐工作的發(fā)展，其應用領域已慢慢從非承重結構往承重結構方向發(fā)展。本文所指的陶?；炷磷员亟Y構體系，指用陶粒輕骨料混凝土作為承重結構構件（梁、板、柱）材料，采用保溫性能相對較好的砌塊（如加氣混凝土砌塊、輕骨料混凝土砌塊、燒結磚等），不需要黏貼任何保溫材料，只需在墻體內(nèi)外做簡單的抹灰處理，就能基本達到南方地區(qū)規(guī)范對外墻平均傳熱系數(shù)的要求，做到自保溫[2]。 </p><p>　　有

8、別于傳統(tǒng)意義上的外墻自保溫體系，用陶粒輕骨料混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的普通混凝土作為承重結構材料應用于建筑物，借助輕骨料混凝土導熱系數(shù)低的優(yōu)勢，從根本上改善建筑熱橋部分的保溫性能。此做法既可以放寬對墻體砌塊導熱系數(shù)的要求，又能避免做內(nèi)外保溫所帶來的后遺癥。熱橋部分導熱系數(shù)的下降，配合采用保溫性能良好的砌塊，無需任何內(nèi)外保溫做法，就可以基本滿足南方地區(qū)規(guī)范對外墻平均傳熱系數(shù)的要求，做到真正意義上的自保溫。 </p><p>

9、　　1.2 自保溫陶?；炷两Y構體系的性能特點 </p><p>　　陶?；炷潦且环N輕骨料混凝土，表觀密度一般在1360~1950 kg/m3，當強度等級達到LC30以上時，可將其用于建筑結構的承重構件。與同強度等級普通混凝土相比，陶粒混凝土結構體系的自重減輕了20~35%，這可以降低建筑基礎的建造造價。由于其為多孔材料，使得陶粒混凝土結構體系的抗?jié)B性能、抗凍性能、吸聲性、保溫性能、防火性能、抗震性能、耐久性等

10、方面均由于普通混凝土結構。 </p><p>　　2 自保溫陶?；炷两Y構體系的抗震性能分析 </p><p>　　寧波市某小區(qū)一梯兩戶兩單元的6層的帶閣樓居住建筑，層高2.8m，總高19.3m，該建筑內(nèi)外填充墻材料，內(nèi)墻墻厚為200mm。通過建立普通混凝土結構和陶粒混凝土結構的模型對兩種不同材料的抗震性能進行分析，如圖1所示。在工程設計中一般需要利用有限元軟件對自保溫陶?；炷两Y構體系的

11、自振周期、地震反應力、地震作用引起的樓層剪力、最大層間位移角、樓層位移等進行分析。模型參數(shù)的設置中，將普通混凝土結構的梁、板、柱均取強度等級為C25、容重為26.00 kN/m3普通混凝土的參數(shù)進行分析，而陶?；炷两Y構對應的梁、板、柱則取容重為18.5kN/m3、強度等級分別為LC25、LC30、LC35的1800級混凝土參數(shù)，并將場地類別設為IV，地震烈度設為6度，設計地震分組為第一組，特征周期為0.65s，框架的抗震等級四級[3]

12、。樓面恒荷載和活荷載按照《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）規(guī)定取值。 </p><p>　　圖1 自保溫陶?；炷两Y構的模型 </p><p>　　采用有限元軟件計算的結果表明，陶?；炷寥葜剌^小，能夠明顯減少結構的自重，使得陶?；炷两Y構總荷載值比普通混凝土結構總荷載值小10%以上。在構件截面尺寸保持不變的情況下，陶粒混凝土結構的自振周期比普通混凝土結構要大。陶粒料混凝土結

13、構的周期比略小于普通混凝土結構，這表明陶粒料混凝土結構的抗扭剛度較大，結構穩(wěn)定性更好。用陶粒輕骨料混凝土替換普通混凝土，結構地震反應力明顯減小，其減小幅度隨著陶粒輕骨料混凝土強度等級的提高而減少，結構樓層剪力也明顯較小，其減小幅度隨著輕骨料混凝土強度等級的提高而減少，地震作用下的最大層間位移角比普通混凝土結構大，但只要構件尺寸設計合理，就不會超過規(guī)定的限制，而且隨著陶粒輕骨料混凝土強度等級的提高，最大層間位移角逐漸減小。因此，為了提高結

14、構的整體抗震性能，我們應該盡量開發(fā)和使用容重小、強度高且彈性模量相對較高的陶粒輕骨料混凝土。 </p><p>　　3自保溫陶?；炷两Y構體系的節(jié)能性能分析 </p><p>　　根據(jù)外墻平均傳熱系數(shù)的含義及計算方法，建筑外墻由于受到周邊熱橋的影響，其傳熱系數(shù)不能僅僅考慮填充外墻材料，而要采用面積加權后的外墻平均傳熱系數(shù)來作為控制項。外墻平均傳熱系數(shù)不僅代表了外墻保溫性能的好壞，還直接關系

15、到室內(nèi)熱環(huán)境的舒適度問題[4]。考慮到熱橋的重要性及相關法規(guī)對于外墻平均傳熱系數(shù)的限制要求，本文在不采用內(nèi)外黏貼保溫材料的情況下，考慮用陶粒輕骨料混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的普通混凝土作為承重結構部分材料，以此來降低熱橋部分傳熱系數(shù)，從而從整體上降低外墻平均傳熱系數(shù)。 </p><p>　　通過選取10種江浙一帶常用的保溫性能較好的填充外墻材料，配合使用陶粒輕骨料混凝土作為熱橋材料，分別計算了采用框架結構體系、框剪結構體系、

16、剪力墻結構體系時的外墻平均傳熱系數(shù)，并將填充外墻材料進行了分類，分別比較分析了其自保溫體系的特性和適用范圍。同時計算了用陶?；炷磷鳛槌兄亟Y構，采用無機保溫砂漿外保溫做法的外墻平均傳熱系數(shù)值。 </p><p>　　計算結果表明，對于陶?；炷粒S著密度等級的提高，導熱系數(shù)逐漸增大。對于框架、框剪、剪力墻三種結構體系，其熱橋所占面積逐漸增大。當采用砂加氣砌塊（B04）、砂加氣砌塊（B05）、陶?；炷疗鰤K(600

17、級)替換熱橋材料之前，自保溫做法只能應用于框架結構體系，而當用陶粒輕骨料混凝土做熱橋材料進行替換后，外墻平均傳熱系數(shù)值下降明顯，可以將應用范圍擴大到框剪結構體系和剪力墻結構體系，此類材料保溫性能良好，配合陶粒輕骨料混凝土作為熱橋材料，適用于絕大部分結構體系。 </p><p>　　當采用陶?；炷翉秃掀鰤K(900級)、加氣混凝土砌塊（B05）、煤矸石砌塊內(nèi)填膨脹珍珠巖（1300 級）、加氣混凝土砌塊（B07）等替

18、換熱橋材料之前，各種結構體系均無法采用自保溫做法，在用陶粒輕骨料混凝土做為熱橋材料進行替換后，外墻平均傳熱系數(shù)值下降明顯，可以應用于框架結構體系、框剪結構體系和部分剪力墻結構體系。此類材料保溫性能較第一類材料稍差些，配合陶粒輕骨料混凝土作為熱橋材料，適用于框架結構體系和框剪結構體系；如果對陶?；炷翉姸纫蟛桓撸试S采用低密度等級的陶?；炷粒敲催m用范圍可以擴大到剪力墻結構體系。 </p><p>　　當采用三

19、排孔陶?；炷疗鰤K(1200級)、粉煤灰燒結磚（1600級）、頁巖模數(shù)燒結磚（1300 級）等材料本身保溫性能較差，目前很少用于保溫建筑結構，當對輕骨料混凝土強度要求不高時，可以采用較低密度等級的陶粒輕骨料混凝土替換原先的普通混凝土，應用于框架、框剪和剪力墻結構體系。此類材料保溫性能相對較差，做自保溫應該范圍較小，在工程實際中應根據(jù)具體情況做具體分析，酌情使用。 </p><p><b>　　4 結論

20、</b></p><p>　　面對嚴峻的能源形勢和建筑能耗比例不斷上升的趨勢，建筑節(jié)能工作的推進刻不容緩。隨著對輕骨料混凝土研究和實踐工作的發(fā)展，其應用領域已慢慢從非承重結構往承重結構方向發(fā)展。本文研究的陶?；炷磷员亟Y構體系，有別于傳統(tǒng)意義上的外墻自保溫體系，提出用陶粒輕骨料混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的普通混凝土，作為承重結構應用于建筑物，借助輕骨料混凝土導熱系數(shù)低的優(yōu)勢，從根本上改善建筑熱橋部分的保溫性能，

21、緩解熱橋影響。此做法既可以放寬對墻體砌塊導熱系數(shù)的要求，又能避免做內(nèi)外保溫所帶來的后遺癥，可以基本滿足南方地區(qū)規(guī)范對外墻平均傳熱系數(shù)的要求，做到真正意義上的自保溫。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施—建筑[M].北京:中國計劃出版社,2007. </p>

22、<p>　　[2] 范錦忠.陶?；炷翂Σ牡墓?jié)能優(yōu)勢[J].新型墻材,2005(6):26-29. </p><p>　　[3] 中國建筑科學研究院.建筑抗震設計規(guī)范 GB50011-2010[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010． </p><p>　　[4] 袁磊,張道真.夏熱冬暖南區(qū)外墻內(nèi)保溫的適用性分析[J].建筑技術,2009,40(4):313-316. <