郑州中天建筑节能有限公司
钢和竹结构装配式建筑介绍
自十二五规划以来,国家大力推行绿色新材及绿色装配式建筑。几年以来一些传统建筑纷纷开始转型,探索和进入实施发展阶段,随着十三五规划的召开对绿色新材及绿色装配式建筑的推行达到了一个历史高度,国务院提出未来10年绿色装配式建筑要占新建建筑的30%甚至比例更大,这就看到政府为推行绿色装配式建筑的决心和勇气,也为绿色装配式建筑的发展指明了方向。
新 材 市 场 分 析 及 目前 新 材 厂 介 绍
工业革命的发展推动了新型建材的出现
起源于l8世纪的英国工业革命促进了社会生产力的发展,包括促进了新型建筑材料的发明和涌现。以新型墙体材料为例,德国在1854年发明了灰砂砖,1898年建立了第一家正式的灰砂砖厂,到1905年灰砂砖厂发展到209家;加气混凝土在1889年问世,1929年投入工业生产;美国人在1866年获得了生产混凝土砌块的专利,进入20世纪混凝土砌块获得了大规模的发展;纸面石膏板1890年由美国人发明,1902年投入正式生产。
经济的快速增长刺激了新型建材的发展
第二次世界大战后,各国经济迅速恢复和发展,对房屋的需求量猛增。传统的建筑施工方法已不能适应当时的需要,因而兴起了建筑工业化的热潮,大大促进了水泥工业和混凝土应用技术的发展,出现了许多工业化的建筑体系,如大板、框架结构等。这期间,其它的新型建材也逐渐发展起来,如石膏制品、灰砂砖、加气混凝土和各种金属建材等。
先进的工艺和设备为新型建材的发展提供了保证
随着科技水平和装备技术的不断创新、完善,各种新型建材也不断被发明、创造、生产,同时新的技术和工艺为新产品的生产提供了质量保证。以粘土制品为例,西方国家在本世纪50年代和60年代基本完成了从实心粘土砖向空心砖及其它各种轻质、多功能新型墙体材料的转变,形成了以空心粘土砖为主,其它各类新型墙体材料并存的墙体材料结构体系。以比利时为例,1950年实心砖的产量占粘土砖的
比例为95%,空心砖只占到2%,到1970年时,实心砖的比例降到40%,而空心砖的比例提高到48%,基本实现了粘土砖由实心向空心化的转变。这一转变是在采用先进设备和工艺的基础上完成的。
生产空心砖的好处是显而易见的,空心砖的孔洞率是多少,就节约多少粘土 和燃料,并且能提高砖坯的干燥速度。西方国家生产空心砖的历史也很长,只是由于生产水平的限制,生产量非常小。50年代以后,粘土砖的生产设备和技术得到了提高,真空挤出成型工艺、人工干燥系统、隧道窑焙烧技术等工艺的采用,为大规模生产空心砖创造了条件,空心砖的强度和质量得到保证,取代实心砖水到渠成。
节约能源和保护环境是各国发展新型建材的动力
人类的生存与发展给我们生活的地球造成了巨大的压力,迫使各国对节能、利废和环保给予了很大的重视,许多国家制定了建筑节能的法规和标准,并制定出相应的配套措施。围绕生产节能、建筑节能和废物开发利用并举的建筑节能工程有效地促进了新型建材工业的技术进步和新产品的开发应用。具有节能、轻质、利废、保温等多功能的新型建材成为建材工业发展的主导,符合节能、利废、环保的原则是各国新型建材得以成功发展的重要原因。
石化工业的发展为新型建材应用开辟了新的天地
新型的装饰装修材料、保温隔热材料、屋面材料、防水材料、纤维增强复合材料等都是伴随着石油工业和化学工业的崛起而快速发展起来的。石化工业的发展为新型建材提供了原料保证。没有聚氨酯、工程塑料、沥青、纤维等原材料的供应,就不会有胶粘剂、涂料、壁纸、地板革、塑料管道、塑料门窗、塑料地毯、防水卷材、玻璃钢等产品,就不会有今天五花八门的、不断涌现出的铝塑复合板、开泰管、阳光板等新型建材。
新 材 成 份 构 成 介 绍 及 未来 发 展 趋 势
硅酸钙板——纤维增强硅酸钙板
成份:采用万吨压机及配套流水线,专业生产,纤维增强硅酸钙板(硅硅酸钙板)采用硅质+钙质材料和纤维等有机物+固化胶,无机材料经先进生产工艺成型、加压、高温、高压蒸养和特殊技术处理而制成的高科技产品,是一种集高强度、大幅面、轻质、防水、防火等优良性能的新型建筑板材。
主要成分:钙质材料calcareous materials 以CaO为主要成份石灰质材料,以生石灰消石灰、电石渣为主、硅质材料siliceous materials以SIO2为主要成份的石英质材料,以硅藻土、石英粉、粉煤灰为主。
用途:硅酸钙吊顶板,纤维水泥板,仿木纹挂板,仿砖挂板,仿石材挂板,穿孔吸音板,隔墙板。
铝镁锰板
特点:铝镁锰板是一种极具性价比的屋面、外墙材料。铝合金在建筑业中得到广泛的应用,为现代建筑向舒适、轻型、耐久、经济、环保等方向发展发挥了重要的作用。AA3004铝镁锰合金由于结构强度适中、耐候、耐渍、易于折弯焊接加工等优点,被普遍认可作为建筑设计使用寿命50年以上的屋面、外墙材料;因应海洋性气候建筑设计,可选用耐腐蚀性能更强的5052船舶级铝合金材料。
1.重量轻;铝的密度为2.73g/cm3,只有钢的1/3。
2.强度高;通过成份配置、加工和热处理方法可以达到很高的强度。
3.耐腐蚀;具有自我防锈能力,形成的氧化层,可防止金属氧化锈蚀,耐酸碱性好。
4.表面处理多样、美观。可进行阳极氧化、电泳、化学处理、抛光、涂漆处理。
5.可塑性好,易加工;
6.良好的导电性能。非磁化和低电火花敏感度,可以防电磁干扰和降低特殊环境下的易燃性。
7.安装方便;铝金属可以铆接、焊接、胶粘等多种方式连接。
8.环保,100%可循环回收利用。
主要成分:铝锰镁板是通过铝的韧性上加入了锰+镁的成分,使原来的铝变的更强更硬。
种类:1、增加铝镁锰板刚度;2、防止光污染;3、更加均匀的氧化;
用途:广泛应用于机场航站楼、飞机维修库、车站及大型交通枢纽、会议及展览中心、体育场馆、展示厅、大型公共娱乐设施、公共服务建筑、大型购物中心、商业设施、民用住宅等建筑屋面与墙面系统。
复合矽酸盐板
成份:以石棉、海泡石、矽酸铝、珍珠岩填料为主要原料配入渗透剂、
粘合剂、铣铵等化工原料成浆,经过高温发泡制成,最高使用温度不超过600℃
性能:矽酸钙晶体物理性质相当稳定,所以具有防火、防潮、隔热、吸音、耐用等特性,适用于室内空间墙板、天花板等范围;加上施工迅速、便利、无产生过多污染及垃圾的优点,被大量广泛的使用建筑装潢市场上。
用途:广泛适用於化工、冶金、纺织、医药、建筑、交通、石油、造纸、国防、电力等工业的一切设备保温、特别用於传统保温材料无法解决的室内异型设备(如蒸球、闸阀、炉墙、异型管道、大件设备)等,使用该产品效果特佳。也称得上一种无缝保温产品。
镁菱板
成份:是由氧化镁+氯化镁+珍珠岩+植物纤维+胶凝经过特殊工艺加工而成。
性能:具有隔音、吸声、防火、防水、环保及轻质、高强等特性。
用途:用于会议厅、音乐厅、剧院、机场。
硫氧镁板
成份:由氧化镁粉+氯化镁水溶液组成的镁质胶凝材料
性能:有“防火1级产烟毒2级”性能的新一代防火彩钢夹芯板的芯材板。产品属性防火达到1级,属于不燃性级别。50的彩钢夹芯板耐火极限达到1小时。
2产烟毒2级,属于环保产品,遇火不会产生烟毒等有害气体。
3防火性能好,水泥泡沫有机集合成蜂窝状机构,有效防水防潮。
4板材条平整度好,密度250/3,制作成彩钢夹芯板后平整度好,钢板和芯材粘结力强,整体强度抗 弯性高隔音效果好。
用途:应用
1烘房板冷库板活动板房硫氧镁水泥制品,导热系数006,产品物理性能在高温或低温状态下,耐老化优,能长久保持彩钢夹芯板的长期整体稳定性,活动板房能循环使用。
2防火屋面系统既保持了传统板的柔韧性和整体强度,又是防火级,良好的防潮功能,可满足防火屋面彩钢夹芯板的基本要求。
3防潮领域隔墙吊顶。
4有隔音要求的隔墙吊顶。
酚醛保温板
成份:是由是由酚醛树脂+阻燃剂+抑烟剂+固化剂+发泡剂+及其它助剂等多种物质,经科学 配方制成。
性能:1 优异的防火性能:燃烧性能最高达 A 级;
2 优良的绝热性能;
3 抗腐蚀抗老化:长期暴露于阳光下,无明 显老化现象,因而具有较好的耐老化性
4 密度小、重量轻:酚醛保温板的密度为 100 ㎏/m3 以下,可达到 50 ㎏/m3
左右。可减轻建筑物 的自重,降低建筑物的载荷,减少结构造价,且施工简
便、快捷,可提高工效;
5 吸声性能:酚醛保温板具有优良的吸声性能,开孔型的泡沫结构更有利于吸声;
6 环保:酚醛保温板采用无氟发泡技术,无纤维,符合国家、国际的环保要求。
用途:适用于大型冷库、贮罐、船舶及各种保温管道和建筑业。
硫铝酸盐多孔保温板
成份:由硫铝酸盐水泥+粉煤灰+工业废渣+聚合物+发泡剂+特殊纤维发泡形成经表面技术处理后而成。
产品优势:聚合铝酸盐多孔纤维板、无机多孔保温隔音板、金属面隔热防火板、无机多孔保温隔音板。
产品特点:
1.粘结效果更好,无空鼓开裂现象,系统抗负风压(吸力)能力更强。
2.施工简单,工序少,施工周期短,保温板直接用水泥砂浆粘帖在墙上
即可。
3.无毒无害产品、耐高温、防酸碱,在高温或火灾情况下都不会产生任
何有毒气体。
4.具有更好、更稳定的物理化学性能,比普通无机硬质保温材料导热系
数更低、蓄热系数更高、更好的韧性等。应用在外墙保温工程中,系
统的综合性能显著提高。
5.吸声性能:酚醛保温板具有优良的吸声性能,开孔型的泡沫结构更有利于吸声;
6.环保:酚醛保温板采用无氟发泡技术,无纤维,符合国家、国际的环保要求。
用途:适用于大型冷库、贮罐、船舶及各种保温管道和建筑业。
硫铝酸盐多孔保温板
成份:由硫铝酸盐水泥+粉煤灰+工业废渣+聚合物+发泡剂+特殊纤维发泡形成经表面技术处理后而成。
产品优势:聚合铝酸盐多孔纤维板、无机多孔保温隔音板、金属面隔热防火板、无机多孔保温隔音板。
产品特点:
1.粘结效果更好,无空鼓开裂现象,系统抗负风压(吸力)能力更强。
2.施工简单,工序少,施工周期短,保温板直接用水泥砂浆粘帖在墙上
即可。
3.无毒无害产品、耐高温、防酸碱,在高温或火灾情况下都不会产生任
何有毒气体。
4.具有更好、更稳定的物理化学性能,比普通无机硬质保温材料导热系
数更低、蓄热系数更高、更好的韧性等。应用在外墙保温工程中,系
统的综合性能显著提高。
5.保温系统更好、使用寿命远远超过25年。
6.增加了成品材料的强度,减少了成品材料上的浮尘,增加了材料与基层材料和抗裂砂浆的粘接性能,使材料有了更好的施工性,有效的避免了施工中出现空鼓等缺陷,最大限度的避免了因空鼓而导致的开裂现象。
装配式建筑的发展趋势及种类
什么是装配式建筑?
装配式建筑是指用工厂生产的预制构件在现场装配而成的建筑,从结构形式来说,装配式混凝土结构、钢结构、木结构都可以称为装配式建筑,是工业化建筑的重要组成部分。这种建筑的优点是建造速度快,受气候条件制约小,既可节约劳动力又可提高建筑质量,用通俗的话形容,就是像造汽车那样造房子。
目前,我国已初步形成了“政府推动、企业参与、产业化蓬勃发展”的良好态势。基于当前我国建筑产业现代化的发展现状和趋势,迫切需要建立一套适合我国国情的工业化建筑评价体系,制订并实施统一、规范的评价标准,为此,根据住房城乡建设部《关于印发2013年工程建设标准规范制订修订计划的通知》(建标[2013]6号)的要求,住房城乡建设部住宅产业化促进中心、中国建筑科学研究院会同有关单位研究编制了《工业化建筑评价标准》。该标准编制工作历时两年多,已于2016年1月1日正式实施。
一是明确了标准适用于民用建筑的工业化程度评价。主要基于我国工业类建筑的工业化程度较高、类型较多、要求复杂,同时现阶段民用建筑的工业化程度和发展水平较低,需要重点引导。因此,标准从现实角度出发,针对新建的民用建筑的评价,未包含工业建筑。
二是首次明确了“预制率”和“装配率”的定义。其中预制率是指:工业化建筑室外地坪以上的主体结构和围护结构中,预制构件部分的混凝土用量占对应构件混凝土总用量的体积比。装配率是指:工业化建筑中预制构件、建筑部品的数量(或面积)占同类构件或部品总数量(或面积)的比率。
三是明确了相关规定,即:申请评价的工程项目应符合标准化设计、工厂化制作、装配化施工、一体化装修、信息化管理的工业化建筑基本特征。这条规定是初步判断评价项目是否符合申请评价要求的基本条件,体现了工业化建筑在生产方式上的主要内容和基本特征,正确把握这些基本特征可避免申请评价项目的不确定性和盲目性。
四是明确了参评项目的预制率不应低于20%、装配率不应低于50%的基本要求。
对预制率、装配率要求和界定
预制率是衡量主体结构和外围护结构采用预制构件的比率,只有最大限度地采用预制构件才能充分体现工业化建筑的特点和优势,而过低的预制率则难以体现,经测算,如果低于20%的预制率,基本上与传统现浇结构的生产方式没有区别,因此,也不可能成为工业化建筑。预制构件类型包括:预制外承重墙、内承重墙、柱、梁、楼板、外挂墙板、楼梯、空调板、阳台、女儿墙等结构构件。
装配率是衡量工业化建筑所采用工厂生产的建筑部品的装配化程度,最大限度地采用工厂生产的建筑部品进行装配施工,能够充分体现工业化建筑的特点和优势,而过低的装配率则难以体现。基于当前我国各类建筑部品的发展相对比较成熟,工业化建筑采用的各类建筑部品的装配率不应低于50%。建筑部品类型包括:非承重内隔墙、集成式厨房、集成式卫生间、预制管道井、预制排烟道、护栏等。
标准化设计的主要评价指标
鉴于参评项目的标准化设计是工业化建筑的重要特征,采用统一的模数协调尺寸和类型少多组合的建筑单元是决定项目标准化程度的基础,也决定了项目采用的各种构件、部品的规格类型的数量,因此,标准对建筑基本单元、各种构件、部品的规格类型的重复使用率做出了如下规定:
——建筑单元评价。标准规定单栋居住建筑≤3个基本户型即为满足要求得分,>3个基本户型按重复使用量最多的三个基本户型的面积之和占总建筑面积的比例不低于70%确定得分。标准规定单栋公共建筑≤3个基本单元即为满足要求得分,>3个基本户型按重复使用量最多的三个基本单元的面积之和占总建筑面积的比例不低于60%确定得分。
——预制构件评价。标准规定各种类型的预制构件在单体建筑中重复使用量最多的一个或三个规格构件的总个数占同类构件总个数(不包含现浇构件)的比例应符合表4.2.1的规定。
——建筑部品评价。标准规定外窗在单体建筑中重复使用量最多的三个规格的总个数占外窗总数量的比例不低于60%;集成式卫生间、整体橱柜、储物间等室内建筑部品在单体建筑中重复使用量最多的三个规格的总个数占同类部品总数量的比例不低于70%。
标准还明确了以下三点:
一是参评项目的设计深度评价。设计深度主要指项目设计是否符合工厂化生产和装配化施工的要求,区别于传统设计深度要求。体现在:构件深化图设计水平和完整性、构件设计与制作工艺结合程度、构件设计与运输和吊装以及施工装配结合程度、是否考虑施工外架条件的影响以及模板和支撑系统等因素。
二是参评项目应按工业化建造方式编制施工组织设计,并应满足建筑设计、生产运输、装配施工、装饰装修等环节的协调配合与组织管理要求。工业化建造方式主要指建筑设计、构件制作、施工装配、室内装修等主要环节采用一体化的施工技术与组织管理,充分体现设计、生产、运输、吊装、施工、装修等主要环节的协同配合。工程计划、技术措施、质量控制、材料供应、岗位责任等清晰、明确;构件运输、堆放、吊装等现场规划有序;构件安装前对预留预埋、临时支撑、接合面清理、安装顺序、构件连接等有必要的组织措施。
三是参评项目设计、建造全过程应采用信息化管理技术,并应实现设计、生产、运输、施工、监理、运营等环节的协同工作。参评项目全过程信息化管理是工业化建筑的主要特征,基于目前建筑信息化技术应用水平和发展实际,项目还难以建立信息数据平台管理系统将设计、生产、施工、物流和运营管理等各环节连接为一体化管理。
物流和运营管理等各环节连接为一体化管理。
装配式建筑目前主要分为pc预制构件装配式、钢结构装配式、木结构装配式、竹结构装配式、钢木结构装配式和竹木结构装配式等几种方式。
什么是pc预制装配式混凝土
PC是装配式混凝土结构,除了一般的PC外,还细分为R-PC,W-PC等。
装配式混凝土结构,是相对于现在普遍的现浇混凝土结构来说的。
简要来说就是,在工厂预制好混凝土构件,包括梁、板、柱、墙等,然后运输至现场进行吊装拼接,最终完成一栋建筑物的建造。就像搭积木一样建房子。
PC建筑是也叫装配式建筑或者工业化建筑,是应用装配式混凝土技术的一种建筑形式。PC建筑在设计阶段较常规建筑增加两个阶段,分为:PC专项策划阶段、方案设计阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、构件图设计阶段,工业化建筑的设计着特殊性,要考虑同步、一体化的设计过程,设计的合理性、经济性受生产、运输、施工等环节的制约和影响;工业化建筑在设计阶段完成前,所有部品、构件的设计文件都已深化设计完成,设计还会对其多种样品、详细报价进行比较、选择,工业化项目的PC构件拆分以设计图纸作为制作、生产依据,设计的合理性直接影响项目的成本。
PC建筑工厂化生产分四个车间。第一个是冲压车间,在这里,成卷的钢材被冲压成型,形成汽车各个部位的面板或者配件;第二个是焊接车间,各种需要焊接在一起的冲压件被焊接在一起,然后被送进第三个车间—涂装车间,进行油漆或者叫涂装。以上工序都是一些基本部品、部件的制造。最后是总装车间或者叫装配车间、总成车间,在这里把所有的零部件组装在一起,形成一个完整的建筑部件产品,再经过调试、检测,合格以后就下线了。
我们可以看出,前面三个车间所做的工作,可以不在工厂内完成,而采取定单的方式委托其他专业厂家进行加工。总装车间则对应现场装配,只不过我们最终形成的产品是住宅。不论是我们外购或是自己生产的构件,最终按照我们的产品设计、生产、建造的房子就是工业化的房子。
什么是钢结构装配式建筑
钢结构分为重钢结构与轻钢结构两种。钢结构住宅是指以工厂生产的经济钢型材构件作为承重骨架,以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构而构成的居住类建筑。钢结构住宅产业化即是以钢结构住宅为最终产品,通过社会化大生产,将钢结构住宅的投资、开发、设计、施工、售后服务等过程集中统一成为一个整体的组织形式。钢结构住宅产业化是钢结构住宅发展的趋势。在工厂将钢结构与内外绿色新材扳统一安装(内装eps、xps、玻璃丝绵、pu、pe保温材料达到保温隔热隔音效果防火等级A级以上)形成成品部件,大致分为墙体部件、楼扳部件、楼梯部件、屋顶部件、窗体部件、门体部件工厂化流水完成后,直接到现场安装。重钢以T型钢、槽钢、工子钢为主。轻钢以镀锌冷压薄壁槽钢为主。
钢结构住宅与传统的建筑形式相比,具有以下的一些特点
(1)重量轻、强度高。由于应用钢材作承重结构,用新型建筑材料作围护结构,一般用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右,减小了房屋自重,从而降低了基础工程造价。由于竖向受力构件所占的建筑面积相对较小,因而可以增加住宅的使用面积。同时由于钢结构住宅采用了大开间、大进深的柱网,为住户提供了可以灵活分隔的大空间,能满足用户的不同需求。
(2)工业化程度高,符合产业化要求。钢结构住宅的结构构件大多在工厂制作,安装方便,适宜大批量生产,这改变了传统的住宅建造方式,实现了从“建造房屋”到“制造房屋”的转变。促进了住宅产业从粗放型到集约型的转变,同时促进了生产力的发展。
(3)施工周期短。一般三、四天就可以建一层,快的只需一两天。钢结构住宅体系大多在工厂制作,在现场安装,现场作业量大为减少,因此施工周期可以大大缩短,施工中产生的噪音和扬尘、以及现场资源消耗和各项现场费用都相应减少。与钢筋混凝土结构相比,一般可缩短工期二分之一,提前发挥投资效益,加快了资金周转,降低建设成本3%-5%。
(4)抗震性能好。由于钢材是弹性变形材料,因此能大大提高住宅的安全可靠性。钢结构强度高、延性好、自重轻,可以大大改善结构的受力性能,尤其是抗震性能。从国内外震后情况来看,钢结构住宅建筑倒塌数量很少。
(5)符合建筑节能发展方向。用钢材作框架,保温墙板作围护结构,可替代粘土砖,减少了水泥、砂、石、石灰的用量,减轻了对不可再生资源的破坏。现场湿法施工减少,施工环境较好。同时,钢材可以回收再利用,建造和拆除时对环境污染小,其节能指标可达50%以上,属于绿色环保建筑体系。
(6)钢结构在住宅中的应用,为我国钢铁工业打开了新的应用市场。还可以带动相关新型建筑材料的研究和应用。
什么是木结构装配式建筑
现代木结构建筑是指建筑的主要结构部分由木方、集成材、木质板材所构成的结构系统。是经历了古代梁柱式小跨度结构发展而来,但又与之截然不同的建筑体系。它们均采用工厂化制作为几大部件结构(内外观均用加工处理的具有防火、防潮、防腐抗老化技术处理的板材与保温、隔热、隔音材料组合而成),然后现场组装而成。
现代木结构建筑的主要结构构件均采用标准化的木材或工程木产品,构件连接节点采用金属连接件连接。从结构形式上分,一般分为重型梁柱木结构和轻型桁架木结构。重型木结构是指用较大尺寸或断面的工程木产品作为梁、柱的木框架,墙体采用木骨架等组合材料的建筑结构,其承载系统由梁和柱构成;轻型木结构是指用标准的规格材、木基结构板材或石膏板制作、建造的木框架单层或多层建筑结构,其承载系统由墙骨柱和木构架墙体构成。
浅析现代木结构建筑的优势
现代木结构建筑的优势及各方面性能:
1.固碳,形成碳汇木材产品在生产过程中消耗的能量远低于混凝土和钢材,更重要的是木材产品是唯一可再生的资源。木材的经济意义对材业的可持续发展,对采伐后的后续工作包括次生材开发和新材地的种植均有积极意义。生长1立方米木材可吸收约1吨二氧化碳,释放3/4氧气,二氧化碳以碳的形式储存在树木中 生长活跃的幼木林比成熟林木能吸收更多二氧化碳。
2.节能,木材十分轻巧,易于在现场施工,且木材在运输过程中消耗的能源也较少;现代木结构建筑可以实现工厂预制,现场装配,这不仅有利于建筑工业化的实现,而且可以减少一部分因现场施工带来的噪音、废弃、废水、固体废弃物等的排放;现代木结构建筑自重轻,可以减少基础施工的用材量;另外现代木结构进过改进其优异的保温、隔热性能使建筑在运行过程中大大降低了能耗。清华大学和北京工业大学共同开展了一项研究,对同一栋建筑分别使用木、钢材和混凝土在50年使用寿命内的生命周期做了比较。该研究着重分析了三种建筑材料的生产阶段和建筑物的试用阶段整栋建筑采用的能源和材料,以及产生的废气、废水和有害固体废弃物的排放。研究结果显示,木结构建筑在整个生命周期内比钢或混凝土建筑节能约25%。研究表明,与建筑在长期使用过程中消耗的能源相比,建筑材料本身在生产阶段所消耗的能源也是至关重要的。此外,改善建筑的保温隔热、气密性能及采取其他节能措施也能提高建筑物的节能性能。
3.保温隔音,木结构别墅墙体内装有大面积的保温隔音材料——玻璃棉。选择玻璃棉代替传统的矿物岩棉,使保温隔音效果更加明显。经国家权威部门检测,同样厚度的玻璃棉,其保温效果是矿物岩棉的1.5倍,是混凝土的8~12倍;降噪吸声效果是矿物岩棉的1.2倍,是混凝土的4倍。经实际检测,采用玻璃棉的木结构别墅,当室外温度在-15℃时,不采用任何取暖方式,居住者也不会感到十分寒冷;50mm厚的玻璃棉可以降低噪音50分贝。各种中空玻璃窗户的选用,更确保了保温隔音效果,创造了静谧温馨的居住空间。 具加拿大木业专家介绍,木结构建筑保温如采用喷涂式保温材料,因其可以降低因材料接缝导致的热量流失;在隔声方面,如果在两个墙体之家留25mm以上的空隙,内部填充喷涂式隔音棉或喷涂式隔音棉与玻璃纤维棉共同使用,外部覆面板用OSB板与双层12-15mm厚防火石膏板,再在墙体中间增加一道消声管道,如此做成的墙体隔声等级可达到65-70,甚至更高的隔声等级,消声管道的增加可使墙体隔声等级增加10个点左右。
4.防火,提到木建筑防火,中国大量传统木建筑的毁灭和消失,使人们对木结构建筑在抵抗防火方面的性能在内心产生了阴影。随着时代的发展,技术的进步,现代木结构在防火方面做了很大改进,并且已经形成了一套完整的体系。我们先看看木材材料本身的火灾表现:木材遇火形成炭化层,对内部的木材起到了一定的隔离作用;炭化层推进速度缓慢而且稳定,速度0.65毫米/分钟(3.9厘米/小时);木结构构件虽然是可燃材料,但其耐火极限却比普通钢结构构件高很多。大尺寸的木结构构件在耐火方面时间更长。再来看看现代轻木框架的火灾应对和防范措施:现代木结构建筑在覆面OSB板外面增加双层防火石膏板,用以阻隔火灾对木结构的破坏,实验表明,增加12-15MM厚的防火石膏板在曝火时间183min的情况下比相同厚度的普通石膏板耐火表现好很多;采用双面单层15mm或双面双层12mm的防火石膏板,可以到达1小时的耐火极限,能满足我国木结构建筑墙体非承重墙、承重墙、外墙的的耐火极限要求;另外现代木结构在防火墙方面采用砖混或钢混结构的不燃烧体,以使建筑性能能满足我国建筑规范必须使用不然体,3小时耐火极限的要求;在墙体和楼梯中,楼板、吊顶和屋顶之间分别设置竖向和水平挡火构件,防止火焰和烟气通过墙体、楼板和吊顶或屋顶下的密闭空间进行传播;在两栋建筑之间根据建筑性质的不同设置符合规范要求的防火间距;对于管道会设置防火套管,灯具等的开孔处用防火石膏板覆面,喷淋管道做保温处理,保护喷淋系统免受冰冻,管道、电气线路与墙体、楼板之间的缝隙,采用防火封堵材料将其填塞密实,等等这些是现代木结构建筑在细部节点方面所做的防火处理;在公共和商用建筑内,同样采取喷淋、烟感、消防通道、应急照明等等一系列的消防措施来确保将火灾发生后的受灾程度降到最低。
现代木结构体系采取的以上防火措施,完全符合我国木结构建筑防火的要求和规范,甚至在细节方面处理更好更到位,防火级别也更高。
5. 防潮、防腐,木材的受潮和腐蚀在一定程度上是分不开的,这些都与水是分不开的,木材与水不能相容,必须将两者隔离开,木材受潮后在含水率超过20%后容易引起真菌的产生,而在含水率低于19%的情况下不易形成,虫子就不能存活。而用来建造美式木屋的木材的平均含水率只有17%,并且在地基处使用屏障系统——防腐材料来阻隔白蚁的入侵,还在窗户上下方、门上方以及外墙体下方都安装防虫网,以及采用防腐剂对木材进行防腐处理,得到防腐木材,令你的家居远离这些小虫的侵扰。再加上严格、独特的施工技术能保证建筑材料的干燥,用高科技“呼吸薄膜”包裹木结构别墅的外表面,形成幕墙,使结构中的湿气能顺利排出,又避免外界的雨水不能侵入内部结构。使木结构成为既能有效防潮、结构本身又能透气的房子。采用石膏板装修别墅内墙可较好地保持室内的常年恒湿,防止多雨水天室内经常出现的墙和地面的“结露”出水现象。
6.抗震和耐久,轻型木结构建筑在地震多发区,特别在强烈地震发生时,抗震性能优异,这一点已通过对日本神户大地震和中国汶川大地震进行的震后调查,得到了印证。另外,通过将木结构在实验室振动台进行地震模拟测试,也得出同样的结论。
在中低层建筑和小型商业建筑的结构中,使用木材而非传统的混凝土和砖体作为结构材料,可以使人对建筑安全再无隐忧,并能大大减少高成本的灾后重建工作。
木材强度高、质轻而有弹性。木结构建筑在抵抗地震荷载和将荷载传递至基础两方面均非常有效。木结构自重只有混凝土建筑的10%-12%,可大大降低来自上方垮塌物的重量。
木结构各构件均具有弹性,可在地震发生时通过短暂的变形和受力转向将地震荷载吸收,而自身并不发生折断、垮塌或松脱。竖向和横向荷载由无数规格材构件、结构覆面板及其紧固件和连接件共同分担。
对于木结构建筑的耐久性,只要合理施工和建筑,北美木结构的别墅是现代房屋结构中最经久耐用的结构之一。能历经数代人居住而使用状况良好。木结构在规定的设计使用年限内具有足够的可靠度,普通房屋和一般构筑物设计使用年限为50年,纪念性建筑物和特别重要建筑结构为100年及以上,实践证明,国外很多木结构建筑在使用一两百年后结构功能依然完好。中国北京的故宫等皇家木结构和砖木结构建筑亦经历数百年,以及山西大同的应县木塔、天津蓟县的独乐寺都是很好的证明。
7.施工迅速,现代木结构建筑可以在工厂或施工现场进行不同程度的预制,如桁架、橱柜和楼梯可以在车间里完成;从整个建筑来讲,整栋房屋中的面板部分或者可模块化生产的部分,均可在工厂化环境中生产装配,然后运到工地搭建、装配;施工现场无重型机械,冬季无湿作业等都使现代木结构建筑施工速度大大提高。
8.造价低,现代木结构建筑构建适合工厂化生产,现场施工效率高,施工周期快,是同类混凝土结构的2|3,成本低,资金周转快。以277㎡独栋住宅为例,现代木结构建筑为105天,混凝土建筑为144天。另外现代木结构建筑重量轻,墙体自重为混凝土的1|10,楼板及屋盖板为混凝土建筑的1|8,对地基要求低,既降低成本又有利于抗震。
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