高性能集成房屋重要節(jié)點構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計研究

與傳統(tǒng)建筑相比，集成建筑或裝配式建筑更加節(jié)能環(huán)保。進行構(gòu)件生產(chǎn)時，在工廠內(nèi)完成保溫板復(fù)合、復(fù)合板拼裝、外墻和屋頂?shù)难b配、建筑內(nèi)機電管線的預(yù)埋，從而形成可裝卸的建筑單元體，以便于節(jié)約工期。與此同時，也存在國內(nèi)集成建筑樣式單一，多為集裝箱形式且多為臨時性建筑，建筑類型存在一定局限性，這一現(xiàn)象在一定程度上也受制于相關(guān)節(jié)點的構(gòu)造技術(shù)問題。本研究將從集成房屋的溫度控制方面入手，針對集成房屋中的冷橋問題提出以下兩種節(jié)點構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計。1?集成房屋溫度控制在集成建筑實踐研究發(fā)展過程中，因其具有可持續(xù)應(yīng)用的技術(shù)潛力而發(fā)展迅猛，但對于建構(gòu)的研究要明顯高于對于建筑內(nèi)部能量循環(huán)研究的重視程度，這也成為制約其發(fā)展的主要瓶頸。在人們不斷對綠色環(huán)保與建筑空間品質(zhì)提高要求的當(dāng)下，相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ诩山ㄖ膶嵺`研究不僅要側(cè)重于建筑本體的建構(gòu)技術(shù)，同時還應(yīng)重視尋求更加環(huán)保的建筑內(nèi)外能量循環(huán)模式。首先，盡管在相同的條件下，集成建筑與傳統(tǒng)建筑體系相比在全生命周期的碳排放量具有明顯優(yōu)勢，但在集成建筑的運行期，其碳排放量卻又遠高于傳統(tǒng)建筑。其次，根據(jù)該領(lǐng)域的相關(guān)研究顯示，集成建筑由于建筑材料往往具有輕質(zhì)的特點，輕質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性較差，因此其熱舒適度也往往成為詬病。根據(jù)以往對北方地區(qū)相關(guān)集成建筑的溫度監(jiān)測顯示，輕質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)使室內(nèi)溫度更易受室外溫度影響，隨著室外溫度的周期變化而變化，熱穩(wěn)定性較弱。這樣的圍護結(jié)構(gòu)并不能滿足對于環(huán)保與宜居的追求。因此，在集成建筑領(lǐng)域，不僅要提升建筑空間品質(zhì)以及綠色環(huán)保，對于熱穩(wěn)定性、舒適度的提升已經(jīng)逐漸成為該領(lǐng)域最重要的研究課題之一。當(dāng)前，對于集成建筑圍護結(jié)構(gòu)的能量控制研究應(yīng)由以往的主觀定性分析向定量化研究轉(zhuǎn)變。集成建筑的圍護結(jié)構(gòu)可劃分為3層：最外層的建筑表皮可為預(yù)制模塊或其他輕質(zhì)的表皮材料，主要用于保溫通風(fēng)和夏季遮陽，其次作為最外部的表皮決定著建筑的外觀；中間層應(yīng)做空氣間層，主要功能是聯(lián)系外部圍護空間與內(nèi)部空間，并在能量交換時產(chǎn)生緩沖作用；最內(nèi)層則為集成建筑的主體圍護結(jié)構(gòu)。北京是典型的冬冷夏熱地區(qū)，且處于太陽輻射資源一般區(qū)與太陽輻射資源較差區(qū)的交界地帶，因此太陽輻射資源處于中偏下水平。在這樣的氣候條件與太陽輻射條件下，解決集成房屋的熱舒適性問題是未來該領(lǐng)域有較大提升的重要方向。2?集成板材快速拼接結(jié)構(gòu)優(yōu)化裝配式集成房屋在綠色建筑中占有很大的優(yōu)勢，對于節(jié)地節(jié)材和運輸方面表現(xiàn)突出，但是裝配式建筑構(gòu)件之間拼接后存在的冷橋問題一直未能得到很好的解決。建筑外圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生冷橋會影響加熱或冷卻空間時所需要的能量，導(dǎo)致建筑圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生冷凝，并導(dǎo)致熱不適。在較冷的氣候條件下還會導(dǎo)致熱量損失，從而增加空調(diào)、采暖設(shè)備的負荷及功耗。本研究設(shè)計了一種集成房屋的板材拼接節(jié)點，可避免在建筑板材的接口處產(chǎn)生冷橋，從而提高建筑整體氣密性，達到綠色節(jié)能的效果。如圖1所示，AB為兩塊墻面夾芯板，在兩塊板材對接安裝時，先將建筑膠對應(yīng)固定到墻面夾芯板B或墻面夾芯板A對應(yīng)的位置，然后在墻面夾芯板A對應(yīng)的部位安裝金屬連接件，并采用連接固定結(jié)構(gòu)穿過建筑膠，一端固定到對應(yīng)的板B或板A中，然后按照墻面夾芯板B或墻面夾芯板A各位置的對應(yīng)關(guān)系對接安裝固定。在此過程中連接固定結(jié)構(gòu)的另一端伸入到對應(yīng)的墻面夾芯板A或墻面夾芯板B中；采用金屬連接件與其他固定結(jié)構(gòu)固定連接。該結(jié)構(gòu)設(shè)計按接口處縫隙走向形成3處獨立密封空隙，可更好地起到密封隔熱效果。圖1?集成房屋板材拼接方式示意1–墻面夾芯板A和墻面夾芯板B豎直平臺；2–第一平行平臺；3–凸起；4–第二平臺；5–對接橋板；6–豎直填充封堵面；7–楔形板結(jié)構(gòu)；8–金屬連接件；9–建筑膠；1'–平板結(jié)構(gòu)；2'–連接面；3'–弧形的豎直條狀結(jié)構(gòu)；4'–封堵塊；5'–凹槽；6'–豎直斜面3?集成房屋屋頂板材接口構(gòu)造優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)集成房屋屋頂?shù)姆浪阅懿患?，墻體拼接處氣密性不夠完善，因此整體熱性能不好，不夠節(jié)能，氣密性缺陷造成冷橋較多，舒適性不夠好，板材接口處交接結(jié)構(gòu)不科學(xué)，耐久性不好。圖2為集成房屋屋頂板材拼接，采用該構(gòu)造節(jié)點設(shè)計的集成房屋屋頂防水性能佳，墻體拼接處氣密性比較好，整體熱性能完善，節(jié)能效果比較好，板材接口處交接結(jié)構(gòu)科學(xué)，耐久性好等。具體做法為：首先將兩塊板材對接。在側(cè)面對接處，第一板塊的A斜截面部分與第二板塊A斜截面部分正好平行相對對接在一起，第一板塊的B斜截面部分與第二板塊B斜截面部分正好平行相對對接在一起，第一凹槽形成空腔用于屋頂室內(nèi)外兩側(cè)空氣氣壓平衡以防止吸水，空腔底部及對接在一起的B斜截面部分均采用建筑膠封堵；第二凹槽形成空腔，用于平衡屋頂室內(nèi)外兩側(cè)空氣氣壓及對應(yīng)溫度變化而產(chǎn)生的尺寸變化和應(yīng)力變化；橡膠絕緣帽阻隔冷橋為金屬藏于橡膠絕緣帽內(nèi)，橡膠隔絕金屬與外部空氣的接觸，避免產(chǎn)生冷橋。橡膠絕緣帽阻隔冷橋上部位于金屬扣板頂部下方。圖2?集成房屋屋頂板材拼接方式示意1–第一板塊；2–第一凸起；3–第一凹槽；4–水平板；5–上彎結(jié)構(gòu)；6–第二板塊；7–第一水平板面；8–第二水平板面；9–條狀凸起；10–第二凹槽；11–橡膠絕緣帽阻隔冷橋；12–金屬扣板；13–金屬層；14–建筑膠4?結(jié)束語我國集成房屋的應(yīng)用越來越廣泛，對集成房屋的熱工性能也提出了更高的要求，本研究從集成房屋的板材拼接和屋頂板材拼接兩個主要構(gòu)造節(jié)點進行優(yōu)化設(shè)計，大大提升了集成