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1998年,山东省人民政府首次召开了全省墙体材料革新与建筑节能工作会议,当年颁布了山东省及时本节能设计标准DBJ14—S2—1998《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)山东省实施细则》,标准的实施对山东省建筑节能工作的发展起了较大作用。近年来,国家对装配式建筑发展非常重视,山东省装配式建筑开展之初特别是对示范项目均应进行专项技术审查,严格把关,装配式建筑工作开展取得了突出成绩。但通过每年装配式建筑示范项目技术审查和全省装配式建筑、建筑节能和绿色建筑专项检查看,出现了在装配式建筑设计以及现场施工方面达不到节能设计标准要求的情况,给实际工程带来了质量和安全隐患。现把目前工程设计和施工中存在的主要问题进行总结和分析,以供参考。
1.节能设计专篇中存在的问题
1.1技术标准和技术政策不能及时更新
作为设计人员应及时掌握国家和省近期标准和技术政策要求,方能把节能设计做的更好,但从实际工程设计图纸中看,设计依据中过多地列入了已经作废的技术标准和技术法规政策,说明相当一部分设计人员没有及时掌握和学习新标准和新政策,设计依据错误导致施工图设计的缺陷,特别是热工计算时数据(如保温材料的导热系数及修正系数等)的选取错误使计算结果受到很大影响,严重影响了节能设计最终结果的正确性。
1.2没有根据装配式建筑的特点进行节能设计
装配式建筑是对传统建造方式的一次重大变革,在节能设计专篇中技术要求与外墙外保温技术有着很大的区别,特别是装配式建筑的热桥效应要比外墙外保温要多,不同的装配式结构体系有着不同的热桥形式。目前节能设计专篇当中的技术要求过多地篇幅是按照外墙外保温技术的设计规定,没有根据装配式建筑自身的特点编制节能设计专篇,使装配式建筑的节能专篇变成了普通外墙外保温系统的节能设计专篇,现场施工人员按图施工时就显得无所适从,致使施工完毕后的装配式建筑出现诸多问题。
1.3缺少细部节点构造做法
目前装配式建筑外围护墙体一般分两种方式:一种是在框架结构(混凝土框架或钢框架)外侧把预制自保温墙板通过外挂或内嵌的连接方式形成外围护系统;另一种是装配整体式混凝土剪力墙结构,它是以工厂预制集承重、保温于一体的混凝土剪力墙作为外围护墙体。这两种外围护系统细部做法有别于外墙外保温,由于目前我省还没有装配式建筑方面的标准图集,比如现浇层与装配层节点热桥处理、板与板之间的连接构造及热桥的阻断、内嵌墙板结构梁、柱热桥的保温处理等,均没有在施工图纸当中体现,否则施工人员很难把细部做法落实到位。
1.4针对新型结构体系的保温构造做法不明确
随着装配建筑的高速发展,新型结构体系层出不穷,特别是钢结构体系中的钢板剪力墙结构和钢框架结构,节能保温问题较为突出,除填充墙外,其他均为短肢钢板剪力墙或钢梁,存在很大的热桥,实际工程中这种结构体系还需做外墙外保温,且不说装配式建筑再做外墙外保温是否妥当,至少国家标准、地方标准中在钢板上粘贴保温板目前还没有这方面的技术规定。国家JGJ144—2004《外墙外保温工程技术规程》规定,外墙外保温工程仅适用于混凝土和砌体结构,其他基层墙体没有提及,说明在钢制品上粘贴外墙外保温还没有相应的理论基础,其安全性能尚未经过试验验证,值得商榷。
1.5装配式建筑热桥问题较为突出
装配式建筑中有些项目为了建筑功能和造型的需要,设计成凸窗效果而不得不产生大量的热桥。工厂预制的内填(贴)保温材料的窗下构件和下一层梁部构件存在着明显的热桥,并未采取保温措施,虽然线性热桥长度(700mm)增加了,但热桥的通道仍然存在,结露的可能性非常大。相邻预制剪力墙之间的连接一般采用后浇混凝土整体式接缝连接方式,而且图纸中接缝处也有了保温措施,但水平方向的接缝处理时没有阻断热桥,虽然接缝两侧进行了密封防水处理,但夹芯预制剪力墙之间保温层没有进行热桥阻断处理。山东省节能设计标准当中专门对节能细部构造做了详细规定,主要是考虑热桥部位的保温处理问题。按照GB50176—2016《民用建筑热工设计规范》规定,围护结构中的热桥部位应进行表面结露验算,并采取保温措施,确保热桥内表面温度高于房间空气露点温度。对热桥部位进行保温处理,一是满足节能标准要求,减少室内冷、热能量的消耗;二是应达到标准规定的最小传热阻的要求,也即保障热桥内表面温度不低于室内空气温、湿度条件下的露点温度,达到墙体内表面不结露的要求。大量实体工程证明:随着节能标准的提高,外围护结构保温做的越好,越更容易突出不做保温的热桥缺陷,结露的可能性也愈大。结露不仅会造成房屋内墙面发霉,影响建筑物的正常使用功能和耐久性,而且对室内居住环境有着直接的影响。经检测表明,长毛发霉的墙面隐藏着大量的细菌、霉菌等有害物质,直接危害人们的身心健康。特别是装配式建筑的热桥相对外墙外保温系统中的热桥要多,节能细部构造做法的完善显得愈发重要。
1.6相邻预制剪力墙之间的连接采用后浇混凝土时
保温处理所采用的保温材料欠妥JGJ1—2014《装配式混凝土结构技术规程》规定:当接缝位于纵横墙交接处(有翼墙和转角墙)的边缘构件宜全部采用现浇混凝土;非边缘构件位置,相邻预制剪力墙之间应设置后浇段。这些后浇混凝土部分实为很大的热桥,设计时应进行保温处理,但相当一部分工程采用岩棉板进行保温。岩棉板较大的优点是A级保温材料,但在装配式建筑墙板之间接缝处外侧至少还有50mm的混凝土,保温材料的防火不存在问题。在现浇混凝土保温系统中尚未有用岩棉板做保温的,因岩棉板自重大、吸水率高、压缩强度低,随着时间增长,憎水性能又逐渐减弱,严重影响节能效果并且增加结露的可能性。因此,在现浇混凝土保温系统中采用岩棉板是不合适的,应选用保温效果好、吸水率低和压缩强度高的高效保温材料进行阻断热桥。
2.装配式建筑施工过程中应注意的问题
装配式建筑施工除满足结构安全等性能外,对工程施工中保温的细部构造处理应根据现行节能设计标准要求进行落实,在实际工程施工过程中应注意以下问题。
2.1外叶板之间竖向和水平缝的连接处理
设计图纸中边缘构件明确了两个外叶板之间的连接保温构造处理,理论上已经阻断了热桥的影响,但在实际工程施工中没有达到预期效果,致使板与板之间出现明显的热桥,也即原外叶板的保温层与后置保温板之间存在很大缝隙,热桥现象严重。不仅消耗供暖空调能耗,而且存在严重的结露可能性。
2.2个别外围护墙板缺乏有效的技术支撑
科技创新日新月异,与装配式建筑配套的新型外墙板随着技术进步在不断涌现,但个别工程中使用的新型墙板没有任何力学性能和物理性能检测数据就直接设计并应用到工程中,这给装配式建筑带来很大的安全隐患。按照《山东省民用建筑节能条例》规定,对没有国家标准、行业标准或者地方标准的,应当编制企业标准,并经有法定检测资质的检测机构检测,型式检验报告合格并经认定后方可在工程中应用。
3.结束语
(1)建筑产业转型升级为装配式建筑发展带来了难得的发展机遇,在大力发展装配式建筑的同时,与之配套的建筑节能技术应很好地结合,绝不能忽略建筑节能问题和外墙防水问题,特别是热桥问题,若不引起足够的重视或应用中处理不好,往往会对工程质量和后期使用带来很大的安全隐患。
(2)鼓励装配式建筑外围护墙体采用建筑保温与建筑结构融为一体的装配式墙板或装配式剪力墙,外围护墙体若再采用砌筑方式或外墙外保温技术,不是装配式建筑的发展方向。
(3)装配式建筑是整体建造方式的转变,目前大量装配式建筑的设计和研究还是集中在装配式结构的思路上,过多重视结构体系而忽视对整体建筑技术体系的认识,国家装配式建筑技术标准明确了装配式建筑是把建筑结构系统、外围护系统、设备与管线系统和内装系统的主要预制部品部件集成的建筑。基于建筑功能的需要,除了结构师外,应该有建筑师、设备师等专业的人员共同参与,方能真正做好装配式建筑。