玉樹氣候特點是高寒,無四季之分,只有冷暖之別,全年冷季7~8個月,全年暖季4~5個月,沒有絕對無霜期,氣候寒冷而干濕不均,年平均氣溫-0.8℃,年最低氣溫-42℃,空氣含氧量要比海平面空氣含氧量低1/3~1/2.在這種氣候特點下房間內要進行長時間采暖,但建筑物采暖能源消費包括電力、煤炭、液化石油氣、成品油等商品能源和薪柴、牛糞、太陽能等可再生能源,煤炭、牛糞所占比例較高,煤炭、成品油、液化石油氣等商品能源完全依靠外部供應,采用汽車輸送,運輸距離遠,使用成本極高,災后重建中對建筑物的節能保溫提出了很高的要求。
1 震前建筑物保溫情況
玉樹震前除了新修建的建筑物外,其他舊建筑物均無相應的保溫措施,尤其是牧民自建房屋、寺廟大量使用了水泥空心砌塊和生土墻,抗震性能極差,在地震中全部倒塌,如圖1、圖2所示,歸納維護結構采用較多的材料見表1.【表1.圖1.圖2】
辦公和住宅建筑采用小型燃煤鍋爐房聯片采暖,供熱面積規模不大,其他居民多采用電、薪柴、煤、牛糞等方式采暖,由于無相應保溫措施,圍護結構保溫性能差,房屋能耗增加,碳排放增加,既不利于保溫節能,同時也加大了三江源環境保護的負擔。
2 震后重建中材料的利用
以保護三江源地區生態環境、建設特色生態文化旅游城市、提高牧民生活水平為目標,降低建筑物能耗,加強抗震能力,對建筑物外圍護結構的材料及形式提出了新的要求。(1)就地取材;(2)采用高強、防火、保溫性能優良的材料;(3)采用新型材料;(4)少用EPS(聚苯乙烯)等材料(施工時污染環境;牛羊犄角容易破壞保溫層;牛羊誤食散落物后危及生命);(5)提高圍護結構自保溫能力;(6)重復再利用抗震救災時搭建的板房材料。
3 工程實例
依據重建要求選擇常見材料和新型材料作為建筑物外圍護結構,在墻體中埋設溫度采集頭,記錄溫度變化梯度,篩選最佳墻體形式和材料。設計、施工基于玉樹災后重建示范項目,選擇海拔在4000m以上的地點建設示范工程,并嚴格按照國家、地方標準設計、施工和驗收。
3.1 工程概況
設計、建設單層、三間45m2框架結構建筑,層高3m,外維護墻厚度300mm,平面圖如圖3所示,立面圖如圖4所示,由于單層建筑體形系數大于0.3,設計時對地面、屋頂和外墻加強保溫,其傳熱系數滿足使用要求?!緢D3.圖4】
3.2 圍護結構材料及結構形式選用
圍護結構材料選用輕質、高強、環保、性價比高的材料,熱阻值符合JGJ26-2010《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》要求。結構形式選用易施工、易安裝的形式,示范工程最終選定4種材料和3種結構形式,見表2.【表2】
3.3 施工過程
3.3.1 夾心墻 考慮到震后廢棄板房材料最大程度的重復利用、避免牛羊誤食和傳統外掛保溫材料的弊端,選用夾心墻,采用填充墻與框架不脫開的設計方法.考慮到EPS(聚苯乙烯)復合板內腔聚苯乙烯剝離時有損耗,夾層厚度定為60mm,外葉墻的磚的強度不低于MU10,為滿足抗震要求,夾心墻內外葉墻用直徑6mm鋼筋沿墻體縱向拉結,間距不大于400mm,豎向間距不大于500mm,構造示意如圖5所示,現場施工如圖6所示?!緢D5.圖6】
3.3.2 泡沫混凝土 采用42.5#普通硅酸鹽水泥、植物類發泡劑現場進行澆筑,并在墻體中放入鋼絲網片,增加墻體強度,現場施工如圖7所示?!緢D7】
3.3.3 ASA材料墻體施工 嚴格按照廠家提供的施工安裝圖進行施工,如圖8所示。
在墻體外表皮、內部、內表皮分層次埋設4個優質NTC,4通道高精度溫度自動記錄儀(JLY)連續采集墻體各層溫度,分析溫度梯度變化,埋置墻段位置如圖9所示。
3.4 實測數據
從2012年5月至2012年12月連續采集溫度,不同墻體材料的實測溫度見表3.【表3】
3.5 測試分析結論
綜合分析表3溫度記錄儀實際采集的數據,將4個通道、3種墻體類型及3個不同的部位的最高溫度平均值tmax、最低溫度平均值tmin和為平均值tcp進行對比(見表4),結果表明夾心墻1號的蓄熱保溫性最好,ASA板墻次之,較差的是泡沫混凝土墻。
4 結論
(1)采用的圍護結構形式和材料都可以提高圍護結構自保溫能力。
(2)夾心墻避免了傳統外掛保溫板圍護形式的弊端,最大限度的利用了地材,同時消化了活動板房廢棄物,但在施工時工序較繁瑣,質量不穩定,在大規模建設中應加大質量檢查和監督力度。
(3)ASA板墻體可以成套購買廠家產品,安裝方便,但需單獨培訓施工人員才能保證穩定的施工質量,由于玉樹地區材料運輸依靠汽車運輸,成本較高。
(4)泡沫混凝土孔隙由于受到高海拔氣壓的影響,配合比需在現場進行試驗調整,必要時添加外加劑,在澆筑地面、屋面時較好但澆筑墻體時塌模嚴重,需進一步研究改善其性能。
參考文獻:
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