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(guó)的既定國(guó)策，具有能源消耗大、環(huán)境污染重、總量大、比例高等特點(diǎn)的建筑產(chǎn)業(yè)成為節(jié)能技術(shù)實(shí)施的重要對(duì)象。通過(guò)對(duì)自保溫陶�；炷�土結(jié)構(gòu)體系及相關(guān)性能的分析，重點(diǎn)針對(duì)其抗震性能和節(jié)能性能進(jìn)行了計(jì)算分析，表明自保溫陶�；炷�土結(jié)構(gòu)體系具有良好的力學(xué)性能和節(jié)能效應(yīng)，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　關(guān)鍵詞：陶粒混凝土,自保溫體系,抗震,節(jié)能

　　0引言

　　目前，我國(guó)能源形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻，大力開(kāi)展建筑節(jié)能工作符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策，有利于緩減能源供應(yīng)緊張的局面，有利于改善大氣環(huán)境，促進(jìn)人民生活水平的提高。從技術(shù)層面上看，推進(jìn)建筑節(jié)能工作可以從采取在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上采取節(jié)能措施、建筑整體設(shè)計(jì)規(guī)劃、提高建筑運(yùn)行的能源效率等三個(gè)方面推進(jìn)，但其中最有效也是應(yīng)用最普遍的措施是提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能[1]。因此，經(jīng)濟(jì)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(diǎn)。

　　1自保溫陶�；炷�土結(jié)構(gòu)體系及相關(guān)性能

　　1.1自保溫陶�；炷�土結(jié)構(gòu)體系

　　隨著對(duì)輕骨料混凝土研究和實(shí)踐工作的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域已慢慢從非承重結(jié)構(gòu)往承重結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。本文所指的陶�；炷�土自保溫結(jié)構(gòu)體系，指用陶粒輕骨料混凝土作為承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件（梁、板、柱）材料，采用保溫性能相對(duì)較好的砌塊（如加氣混凝土砌塊、輕骨料混凝土砌塊、燒結(jié)磚等），不需要黏貼任何保溫材料，只需在墻體內(nèi)外做簡(jiǎn)單的抹灰處理，就能基本達(dá)到南方地區(qū)規(guī)范對(duì)外墻平均傳熱系數(shù)的要求，做到自保溫[2]。

　　有別于傳統(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(jié)構(gòu)材料應(yīng)用于建筑物，借助輕骨料混凝土導(dǎo)熱系數(shù)低的優(yōu)勢(shì)，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(duì)墻體砌塊導(dǎo)熱系數(shù)的要求，又能避免做內(nèi)外保溫所帶來(lái)的后遺癥。熱橋部分導(dǎo)熱系數(shù)的下降，配合采用保溫性能良好的砌塊，無(wú)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(duì)外墻平均傳熱系數(shù)的要求，做到真正意義上的自保溫。

　　1.2自保溫陶�；炷�土結(jié)構(gòu)體系的性能特點(diǎn)

　　陶粒混凝土是一種輕骨料混凝土，表觀密度一般在1360~1950kg/m3，當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到LC30以上時(shí)，可將其用于建筑結(jié)構(gòu)的承重構(gòu)件。與同強(qiáng)度等級(jí)普通混凝土相比，陶�；炷�土結(jié)構(gòu)體系的自重減輕了20~35%，這可以降低建筑基礎(chǔ)的建造造價(jià)。由于其為多孔材料，使得陶粒混凝土結(jié)構(gòu)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、耐久性等方面均由于普通混凝土結(jié)構(gòu)。

　　2自保溫陶粒混凝土結(jié)構(gòu)體系的抗震性能分析

　　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(guò)建立普通混凝土結(jié)構(gòu)和陶�；炷�土結(jié)構(gòu)的模型對(duì)兩種不同材料的抗震性能進(jìn)行分析，如圖1所示。在工程設(shè)計(jì)中一般需要利用有限元軟件對(duì)自保溫陶�；炷�土結(jié)構(gòu)體系的自振周期、地震反應(yīng)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(jìn)行分析。模型參數(shù)的設(shè)置中，將普通混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱均取強(qiáng)度等級(jí)為C25、容重為26.00kN/m3普通混凝土的參數(shù)進(jìn)行分析，而陶�；炷�土結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的梁、板、柱則取容重為18.5kN/m3、強(qiáng)度等級(jí)分別為L(zhǎng)C25、LC30、LC35的1800級(jí)混凝土參數(shù)，并將場(chǎng)地類別設(shè)為IV，地震烈度設(shè)為6度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，特征周期為0.65s，框架的抗震等級(jí)四級(jí)[3]。樓面恒荷載和活荷載按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）規(guī)定取值。

　　圖1自保溫陶粒混凝土結(jié)構(gòu)的模型

　　采用有限元軟件計(jì)算的結(jié)果表明，陶粒混凝土容重較小，能夠明顯減少結(jié)構(gòu)的自重，使得陶�；炷�土結(jié)構(gòu)總荷載值比普通混凝土結(jié)構(gòu)總荷載值小10%以上。在構(gòu)件截面尺寸保持不變的情況下，陶�；炷�土結(jié)構(gòu)的自振周期比普通混凝土結(jié)構(gòu)要大。陶粒料混凝土結(jié)構(gòu)的周期比略小于普通混凝土結(jié)構(gòu)，這表明陶粒料混凝土結(jié)構(gòu)的抗扭剛度較大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好。用陶粒輕骨料混凝土替換普通混凝土，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)力明顯減小，其減小幅度隨著陶粒輕骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而減少，結(jié)構(gòu)樓層剪力也明顯較小，其減小幅度隨著輕骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(jié)構(gòu)大，但只要構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)合理，就不會(huì)超過(guò)規(guī)定的限制，而且隨著陶粒輕骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，最大層間位移角逐漸減小。因此，為了提高結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，我們應(yīng)該盡量開(kāi)發(fā)和使用容重小、強(qiáng)度高且彈性模量相對(duì)較高的陶粒輕骨料混凝土。

　　3自保溫陶�；炷�土結(jié)構(gòu)體系的節(jié)能性能分析

　　根據(jù)外墻平均傳熱系數(shù)的含義及計(jì)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(quán)后的外墻平均傳熱系數(shù)來(lái)作為控制項(xiàng)。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(guān)系到室內(nèi)熱環(huán)境的舒適度問(wèn)題[4]�？紤]到熱橋的重要性及相關(guān)法規(guī)對(duì)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(jié)構(gòu)部分材料，以此來(lái)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)。

　　通過(guò)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(jì)算了采用框架結(jié)構(gòu)體系、框剪結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系時(shí)的外墻平均傳熱系數(shù)，并將填充外墻材料進(jìn)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(shí)計(jì)算了用陶�；炷�土作為承重結(jié)構(gòu)，采用無(wú)機(jī)保溫砂漿外保溫做法的外墻平均傳熱系數(shù)值。

　　計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于陶�；炷�土，隨著密度等級(jí)的提高，導(dǎo)熱系數(shù)逐漸增大。對(duì)于框架、框剪、剪力墻三種結(jié)構(gòu)體系，其熱橋所占面積逐漸增大。當(dāng)采用砂加氣砌塊（B04）、砂加氣砌塊（B05）、陶�；炷�土砌塊(600級(jí))替換熱橋材料之前，自保溫做法只能應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)體系，而當(dāng)用陶粒輕骨料混凝土做熱橋材料進(jìn)行替換后，外墻平均傳熱系數(shù)值下降明顯，可以將應(yīng)用范圍擴(kuò)大到框剪結(jié)構(gòu)體系和剪力墻結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系。

　　當(dāng)采用陶�；炷�土復(fù)合砌塊(900級(jí))、加氣混凝土砌塊（B05）、煤矸石砌塊內(nèi)填膨脹珍珠巖（1300級(jí)）、加氣混凝土砌塊（B07）等替換熱橋材料之前，各種結(jié)構(gòu)體系均無(wú)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(jìn)行替換后，外墻平均傳熱系數(shù)值下降明顯，可以應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)體系、框剪結(jié)構(gòu)體系和部分剪力墻結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系和框剪結(jié)構(gòu)體系；如果對(duì)陶粒混凝土強(qiáng)度要求不高，允許采用低密度等級(jí)的陶�；炷�土，那么適用范圍可以擴(kuò)大到剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

　　當(dāng)采用三排孔陶�；炷�土砌塊(1200級(jí))、粉煤灰燒結(jié)磚（1600級(jí)）、頁(yè)巖模數(shù)燒結(jié)磚（1300級(jí)）等材料本身保溫性能較差，目前很少用于保溫建筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)對(duì)輕骨料混凝土強(qiáng)度要求不高時(shí)，可以采用較低密度等級(jí)的陶粒輕骨料混凝土替換原先的普通混凝土，應(yīng)用于框架、框剪和剪力墻結(jié)構(gòu)體系。此類材料保溫性能相對(duì)較差，做自保溫應(yīng)該范圍較小，在工程實(shí)際中應(yīng)根據(jù)具體情況做具體分析，酌情使用。

　　4結(jié)論

　　面對(duì)嚴(yán)峻的能源形勢(shì)和建筑能耗比例不斷上升的趨勢(shì)，建筑節(jié)能工作的推進(jìn)刻不容緩。隨著對(duì)輕骨料混凝土研究和實(shí)踐工作的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域已慢慢從非承重結(jié)構(gòu)往承重結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。本文研究的陶�；炷�土自保溫結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑物，借助輕骨料混凝土導(dǎo)熱系數(shù)低的優(yōu)勢(shì)，從根本上改善建筑熱橋部分的保溫性能，緩解熱橋影響。此做法既可以放寬對(duì)墻體砌塊導(dǎo)熱系數(shù)的要求，又能避免做內(nèi)外保溫所帶來(lái)的后遺癥，可以基本滿足南方地區(qū)規(guī)范對(duì)外墻平均傳熱系數(shù)的要求，做到真正意義上的自保溫。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—建筑[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2007.

　　[2]范錦忠.陶�；炷�土墻材的節(jié)能優(yōu)勢(shì)[J].新型墻材,2005(6):26-29.

　　[3]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010．

　　[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(shù),2009,40(4):313-316.

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