灾后玉树低层建筑外围墙体形式和材料选择

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  玉树气候特点是高寒,无四季之分,只有冷暖之别,全年冷季7~8个月,全年暖季4~5个月,没有绝对无霜期,气候寒冷而干湿不均,年平均气温-0.8℃,年最低气温-42℃,空气含氧量要比海平面空气含氧量低1/3~1/2.在这种气候特点下房间内要进行长时间采暖,但建筑物采暖能源消费包括电力、煤炭、液化石油气、成品油等商品能源和薪柴、牛粪、太阳能等可再生能源,煤炭、牛粪所占比例较高,煤炭、成品油、液化石油气等商品能源完全依靠外部供应,采用汽车输送,运输距离远,使用成本极高,灾后重建中对建筑物的节能保温提出了很高的要求。

  1 震前建筑物保温情况
  
  玉树震前除了新修建的建筑物外,其他旧建筑物均无相应的保温措施,尤其是牧民自建房屋、寺庙大量使用了水泥空心砌块和生土墙,抗震性能极差,在地震中全部倒塌,如图1、图2所示,归纳维护结构采用较多的材料见表1.【表1.图1.图2】
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  办公和住宅建筑采用小型燃煤锅炉房联片采暖,供热面积规模不大,其他居民多采用电、薪柴、煤、牛粪等方式采暖,由于无相应保温措施,围护结构保温性能差,房屋能耗增加,碳排放增加,既不利于保温节能,同时也加大了三江源环境保护的负担。
  
  2 震后重建中材料的利用
  
  以保护三江源地区生态环境、建设特色生态文化旅游城市、提高牧民生活水平为目标,降低建筑物能耗,加强抗震能力,对建筑物外围护结构的材料及形式提出了新的要求。(1)就地取材;(2)采用高强、防火、保温性能优良的材料;(3)采用新型材料;(4)少用EPS(聚苯乙烯)等材料(施工时污染环境;牛羊犄角容易破坏保温层;牛羊误食散落物后危及生命);(5)提高围护结构自保温能力;(6)重复再利用抗震救灾时搭建的板房材料。

  3 工程实例
  
  依据重建要求选择常见材料和新型材料作为建筑物外围护结构,在墙体中埋设温度采集头,记录温度变化梯度,筛选最佳墙体形式和材料。设计、施工基于玉树灾后重建示范项目,选择海拔在4000m以上的地点建设示范工程,并严格按照国家、地方标准设计、施工和验收。

  3.1 工程概况
  设计、建设单层、三间45m2框架结构建筑,层高3m,外维护墙厚度300mm,平面图如图3所示,立面图如图4所示,由于单层建筑体形系数大于0.3,设计时对地面、屋顶和外墙加强保温,其传热系数满足使用要求。【图3.图4】
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  3.2 围护结构材料及结构形式选用
  围护结构材料选用轻质、高强、环保、性价比高的材料,热阻值符合JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》要求。结构形式选用易施工、易安装的形式,示范工程最终选定4种材料和3种结构形式,见表2.【表2】
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  3.3 施工过程
  3.3.1 夹心墙 考虑到震后废弃板房材料最大程度的重复利用、避免牛羊误食和传统外挂保温材料的弊端,选用夹心墙,采用填充墙与框架不脱开的设计方法.考虑到EPS(聚苯乙烯)复合板内腔聚苯乙烯剥离时有损耗,夹层厚度定为60mm,外叶墙的砖的强度不低于MU10,为满足抗震要求,夹心墙内外叶墙用直径6mm钢筋沿墙体纵向拉结,间距不大于400mm,竖向间距不大于500mm,构造示意如图5所示,现场施工如图6所示。【图5.图6】
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  3.3.2 泡沫混凝土 采用42.5#普通硅酸盐水泥、植物类发泡剂现场进行浇筑,并在墙体中放入钢丝网片,增加墙体强度,现场施工如图7所示。【图7】
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  3.3.3 ASA材料墙体施工 严格按照厂家提供的施工安装图进行施工,如图8所示。
    在墙体外表皮、内部、内表皮分层次埋设4个优质NTC,4通道高精度温度自动记录仪(JLY)连续采集墙体各层温度,分析温度梯度变化,埋置墙段位置如图9所示。
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  3.4 实测数据
  从2012年5月至2012年12月连续采集温度,不同墙体材料的实测温度见表3.【表3】
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  3.5 测试分析结论
  综合分析表3温度记录仪实际采集的数据,将4个通道、3种墙体类型及3个不同的部位的最高温度平均值tmax、最低温度平均值tmin和为平均值tcp进行对比(见表4),结果表明夹心墙1号的蓄热保温性最好,ASA板墙次之,较差的是泡沫混凝土墙。
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  4 结论
  
  (1)采用的围护结构形式和材料都可以提高围护结构自保温能力。

  (2)夹心墙避免了传统外挂保温板围护形式的弊端,最大限度的利用了地材,同时消化了活动板房废弃物,但在施工时工序较繁琐,质量不稳定,在大规模建设中应加大质量检查和监督力度。

  (3)ASA板墙体可以成套购买厂家产品,安装方便,但需单独培训施工人员才能保证稳定的施工质量,由于玉树地区材料运输依靠汽车运输,成本较高。

  (4)泡沫混凝土孔隙由于受到高海拔气压的影响,配合比需在现场进行试验调整,必要时添加外加剂,在浇筑地面、屋面时较好但浇筑墙体时塌模严重,需进一步研究改善其性能。

  参考文献:
  [1]玉树藏族自治州。玉树:自然地理[EB/OL].(2008-02-28)[2013-06-03].
  [2]中华人民共和国住房和城乡建设部。JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
  [3]中华人民共和国住房和城乡建设部。GB50007-2011砌体结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
  [4]中国建筑标准设计研究院。08CJ13钢结构镶嵌ASA板节能建筑构造[S].北京:中国计划出版社,2008.

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