摘要 鋼結(jié)構(gòu)建筑具有裝配式建筑的特點(diǎn)，鋼材可以回收利用、抗震性能好的優(yōu)勢(shì)，已成為國(guó)家推廣的建筑結(jié)構(gòu)形式之一。本項(xiàng)目由于地處嚴(yán)寒地區(qū)，采用鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑能夠縮短周期、提高施工速度。但在鋼結(jié)構(gòu)框架承重中，由于鋼框架與外墻填充墻部分的熱工性能相差很大，容易在鋼結(jié)構(gòu)部分出現(xiàn)冷熱橋。針對(duì)這一問題，本項(xiàng)目采用外墻外保溫系統(tǒng)，杜絕冷熱橋現(xiàn)象的產(chǎn)生，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)外圍護(hù)墻體構(gòu)造做法的熱工性能展開理論分析研究，研究外墻節(jié)能保溫的精確計(jì)算值與規(guī)范要求的系數(shù)取值法進(jìn)行對(duì)比分析得出結(jié)論；并通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)外墻構(gòu)造節(jié)點(diǎn)進(jìn)行Abaqus有限元進(jìn)行瞬態(tài)模擬分析，驗(yàn)證節(jié)能保溫精確計(jì)算值的正確性。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu)； 導(dǎo)熱系數(shù)； 傳熱系數(shù)； 熱阻

中圖分類號(hào) TU761.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0引言

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，并且符合建筑中節(jié)能環(huán)保的總體要求，相關(guān)工作人員需嚴(yán)格遵循各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。提升裝配式鋼結(jié)構(gòu)的建筑質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格遵循相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不斷提高和優(yōu)化設(shè)計(jì)水平，從而可以更好地推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展［1］。

建筑外墻保溫設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)保溫構(gòu)造做法［2］，保溫材料為有機(jī)保溫材料XPS板，XPS具有材料輕質(zhì)、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸水率低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是燃燒性能為B1、B2級(jí)；防火隔離帶處采用無機(jī)巖棉板材料，雖然保溫性能沒有XPS板好，但巖棉板的防火性能好，材料的燃燒性能為A級(jí)；鋼柱、鋼梁部分與其他部分形成的空腔采用巖棉填充，達(dá)到保溫要求同時(shí)，還能滿足防火的要求。

本項(xiàng)目結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在建筑中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，分析研究鋼結(jié)構(gòu)建筑保溫的傳熱系數(shù)。對(duì)于推廣鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展有重要意義［3］。

1外墻節(jié)能保溫的分析與研究

1.1外墻保溫構(gòu)造方式

外保溫是指在保溫板或者噴涂保溫材料的設(shè)置在外維護(hù)結(jié)構(gòu)外圍的一種保溫系統(tǒng)，也是作為目前使用最廣泛的保溫系統(tǒng)之一；對(duì)于減少建筑冷熱橋，墻體變形，延長(zhǎng)主體部分墻體的壽命，節(jié)約資源和節(jié)約經(jīng)濟(jì)具有長(zhǎng)久的作用［4］。

2外墻節(jié)能保溫的熱工性能分析

2.1公共建筑熱工性能

（1）該項(xiàng)目的熱工分區(qū)為嚴(yán)寒A區(qū)。

（2）各種材料主要技術(shù)指標(biāo)要求，見表1所示。

（3）嚴(yán)寒A區(qū)各部分熱工性能限值規(guī)定［5］：

外墻的體形系數(shù)不大于0.3時(shí)，其傳熱系數(shù)的限值K不大于0.38 W/m²·K；體形系數(shù)于（0.3，0.5］區(qū)間，其傳熱系數(shù)的限值K≤0.35 W/m²·K。

（4）保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的修正系數(shù)規(guī)定［6］：擠塑聚苯板、巖棉、玻璃棉：用于內(nèi)保溫時(shí)，修正系數(shù)α為1.10；用于外保溫時(shí)，修正系數(shù)α為1.05。

（5）勻質(zhì)材料計(jì)算公式：R0=δ/λ

（6）平均傳熱系數(shù)計(jì)算公式：

2.2鋼結(jié)構(gòu)柱的平均傳熱熱阻理論分析

2.3外墻節(jié)能保溫的分析與研究

2.4外墻外保溫有限元模擬分析

外墻外保溫更準(zhǔn)確的傳熱系數(shù)有限元模擬分析。

分別對(duì)圖2和圖3節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元模擬分析；計(jì)算條件為格爾木地區(qū)冬季室內(nèi)采暖房間溫度取18 ℃，累年最低日平均溫度取-16 ℃［9］；根據(jù)圖4有限元分析結(jié)果可以知道，在外墻與鋼柱交界處和外墻與鋼梁、樓板交界處均能夠滿足節(jié)能保溫要求。

3結(jié)論

（1）根據(jù)規(guī)范要求考慮外墻平均傳熱系數(shù)-系數(shù)取值法的理論分析，得出外墻平均傳熱系數(shù)為0.316 W/（m²·K）；通過外墻平均傳熱系數(shù)-加權(quán)法的的理論分析，得出外墻傳熱系數(shù)為0.349 W/（m²·K）；通過理論分析，加權(quán)法計(jì)算的數(shù)值大于取值法計(jì)算數(shù)值，可能導(dǎo)致實(shí)際保溫效果無法達(dá)到規(guī)范要求的情況，因此采用系數(shù)取值法的理論計(jì)算方式不適用于本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)建筑類型，具體實(shí)施過程中需要通過有限元分析或加權(quán)法計(jì)算進(jìn)行復(fù)核。

（2）本項(xiàng)目通過對(duì)外墻外保溫平均傳熱系數(shù)-加權(quán)法的理論分析和有限元分析得出，理論分析結(jié)果和有限元分析結(jié)果一致，滿足節(jié)能保溫規(guī)范的限值要求。

（3）根據(jù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)外墻外保溫構(gòu)造做法的理論分析，為鋼結(jié)構(gòu)外墻外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造做法提供一種更為精確的理論計(jì)算方法。

參考文獻(xiàn)

［1］李旭輝. 裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2021（17）：18-20.

［2］國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集. 外墻外保溫建筑構(gòu)造：GB10J121-2010［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010：9-11

［3］吳峰. 鋼結(jié)構(gòu)建筑在裝配式建筑發(fā)展過程中的優(yōu)勢(shì)［J］. 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究，2021：102-104.

［4］熊磊. ?；⒅楸厣皾{在建筑中的應(yīng)用研究［D］. 南昌： 南昌大學(xué)， 2019.

［5］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB50189-2015［S］. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

［6］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50176-2016［S］. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.

［7］劉念雄， 秦佑國(guó). 建筑熱環(huán)境［M］. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2005.

［8］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范：GB 50016－2014（2018年版）［S］. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2018.