轻骨料混凝土在绿色建筑中的应用探讨--以某铂金级绿色建筑为例.pdf

重庆建筑 Ch o n g q i n g Ar c hit e c t u r e 基金论文 ： 该文为中煤科工集团重庆设计研究院面上项 目“ 酚醛板外墙外保温 系统应用技术研究” ( 项 目编 号： 2 0 1 1 MS 0 1 6 ) 及 青年基金项 目 “ 高水胶 b 预拌全轻地面保温混凝土的研 制” ( 项 目编号 ： 2 0 1 3 QN 0 3 6 ) 资助项 目论文之一。 d o i 1 0 3 9 6 9 4 is s n 1 6 7 1 - 9 1 0 7 2 0 t 3 0 9 0 3 8 轻骨料混凝土在绿色建筑中的应用探讨 Di s c u s s i o n o n Ap p l i c a t i o n o f L i g h t we i g h t Ag g r e g a t e Co n c r e t e i n Gr e e n Bu i l d i n g 以某铂金级 绿色建 筑为例 李怀玉， 刘军， 戴辉 自， 郭帆， 邓杰 ( 中煤科 工集 团重庆设计研究院绿色建筑技术中心 ， 重庆4 0 0 0 1 6 ) 摘要 ： 在国家大力推进绿 色建筑的趋势下 如何在现 有技 术基础上进一步提升建筑的“ 绿 色度” 成为 目前绿 色建筑研 究的热点。该 文以重庆某铂 金 级“ 绿色建筑” 设计 方案为例 。 从建筑的能耗、 结构和造价三 个方 面分析 了轻骨料混凝 土在绿 色建筑 中的使用效果 ， 对轻 骨料混凝 土在绿 色建筑 中的应用进行 了探讨 。 关键词 ： 轻骨料混凝 土； 建筑能耗 ； 结构 ； 造价 ； 绿 色建筑； 新 型工业化 ； 低碳循环经济 ； 资源节约型； 环境友好型 中图分类号 ： T U5 2 文献标识码 ： A 文章编号： 1 6 7 1 9 1 0 7 ( 2 0 1 3 ) 0 9 0 0 3 8 0 3 Abs t r a c t ：No wa d a y s ， h o w t o f u r t h e r i mp r o ve t h e” g r e e n n e s s ”o f a b u i l d i n g h a s b e c o me a h o t i s s ue i n c u r r e n t gre e n b u i l d i n g s t u d y A p l a t i n u m l e v e l gr e e n b ui l d i n g d e s i g n i s t a ke n a s a n e x a mpl e t o d i s c u s s t h e a p pl i c a t i o n e ffe c t o f l i g h t we i g h t a g gre g a t e c o n c r e t e i n g r e e n b u i l d i n g i n c l ud i n g e n e r g y c o n s u mp t i o n ， s t r u c t u r e a n d c o s t An d the a p p l i c a t i o n of l i g h tw e i g h t a g gr e g a t e c o n c r e t e i n gre e n b u i l d i n g i s d i s c us s e d K e y w o r d s ： l i ghtw e i ght a g gre g a t e c o n c r e t e ； e n e r g y c o n s u mp t i o n ； s t r u c tu r e ； c o s t ； gre e n b u i l d i n g ； n e w i n d u s t r i a l i z a t i o n ； l o w c a r b o n c i r c u l ar e c o n o my ； r e s o u r c e s a v i ng ； e n v i r o n m e n t fi i e n d l y 0引言 目前 ， 我 国建 筑能耗 已与工业能耗 、 交通能耗并 列成 为能 源消耗 的三大 “ 耗能 大户 ” 。近 年来 ， 建筑能耗 呈急剧上扬趋 势 ， 其能耗 已占到全社会终端能耗 的3 0 左右。 为缓解我国能 源和环境所面临 的困境 国家相继提 出走新型 工业化发 展道 路 、 发展低碳 循环经济 、 建 立资源节约型 、 环 境友好型社会 等 理念 ： 国务院办公厅2 0 1 3 年发布了绿色建筑行动方案 ， 对 我国 绿色建筑 、 绿色建材 、 绿 色施 工进行 了全面部署 ， 绿色 、 低碳 已 成为我国建筑发展的主导方 向。 绿色建筑是在全寿命周期内 最大 限度 地节能 、 节地 、 节水 、 节材 ， 保护 环境和减 少污染 ， 为 人们提供健康 、 适用和高效的使用空间 ， 与自然和谐 共生的建 筑 。 轻 骨料混凝土 是近年来 研究较多 的一类新型混凝 土 轻 骨料 内部 的微孔可大幅减轻混凝 土的 自重 同时可 显著改善 混凝 土的抗震 、 隔热 、 隔声 等效果 ， 在建 筑结 构体系和 围护结 构中都有广泛的应用前景 。 但 目前我国轻 骨料混凝土的应用 仍处于起步阶段 ，而轻 骨料混凝 土的各项性能 指标 完全符合 “ 绿色建筑 ” 对建 筑材料 的要 求 ， 因此 。 有必要对 轻骨料混凝土 在 “ 绿色建筑 ” 中的应用情况进行相 关研究 本 文以重庆某铂 金级 色建 筑 ” 设计方案 为例 分析轻 骨料 混凝土在 绿色建 筑 中应用的相关情况。 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 2 3 作者 简介 ： 李 怀玉 ( 1 9 8 2 一) ， 男 ， 贵州 遵义人 ， 研究生 ， 工程师 ， 主要 从事建 筑节能和绿色建筑技术研究。 1项 目概况 该项 目为 重庆 市某住 宅小 区的配 套幼 儿园 。建 筑面 积 1 9 7 8 l 2 8 mz ， 建 筑层数为3 层。 项 目设计 定位 于铂金级 ( 三 星级 ) 绿色建筑 ，致 力为学生创建一个生态 、舒适 的学 习和 生活空 间 ， 提升建筑品质。为实现铂金级绿色建筑的 目标 ， 项 目主要 采 用了以下技术 ： 轻骨料 混凝土结 构体 系 、 墙体 自保 温技术 、 薄层砌筑技术 、 彩钢复合型材高效节能门窗技术 、 可 调外遮阳 系统 、 雨水收集利用 、 透水地面 系统 、 屋顶绿化 、 太阳能热水系 统 、 室 内空气 质量监测 系统 、 建筑智能化 和 自动控 制系统 、 土 建与装修一体化等。 项 目效果图如图1 所示 。 其中 ， 轻骨料混凝 土结构体 系是该项 目最大 的技术亮 点 与普通 混凝 土结构体 系相 比 ， 轻骨料混凝土具有大幅减轻建筑 自重 、 提高建筑 的抗 震性 、 改善建 筑的保温隔热性能、 降低建筑能耗等优势。 图1项 目效果 图 2 0 1 3 N O 9第 1 2 卷 总第1 1 9 期 轻骨料混凝土在绿色建筑中的应用探讨 技术与材料 3 9 2轻 骨料混 凝土对 建筑 能 耗 的影 响 该项 目为公 共建 筑 其节 能率需满 足建 筑节能5 0 的要求。 据 资料显示 ， 建 筑围护结构 能耗 占建 筑总能耗 的4 0 6 0 ， 因此 ， 改善 围护结构 的节能效 果将 对建 筑的综 合节能率产生较大贡献 。与 普通混凝 土相 比 轻骨料混凝土具 有较 低 的导热 系数 ( 普通混凝土为 1 7 4 W m 表2 结构计算采用的主要参数 地 水平地 中梁风 框架梁 项 震 震型组 周期折框架剪 结构的 风荷 载 震影响 地 震作用方向 度放大 弯矩调 目 烈 合方 法 减系数 力调整 阻尼比 系数 系数 幅 系数 参 0 3 5 X、 Y 方 向 ， 7 O 0 4 CQC法 2 0 O 7 考虑 O85 5 数 k N mz 夹角小于 1 5 。 注 ： 普 通混凝 土容重取2 5 k N m 。 K 、 轻骨料 混凝土为O 1 8 1 O 1 V Wm K ) ， 同时 ， 当轻骨料 混凝 土作为结构材料 时 ， 对热桥部位的保温要求也会相 应降低 。为 便于直观 反映采 用轻 骨料 混凝 土后外墙构造 的区别 表1 为建 筑节能率基 本相 同时采用 的三种不 同外墙构造。 从 表1 可以看 出 ， 在建 筑节能 率基本相 同 的情 况下 ， 采用 表1轻骨料混凝土对建筑能耗的影响 轻 骨料 混 凝 土 作 为 结 构材 料 时 ，外 墙 砌 体 的厚 度 可 减 少 2 0 mm， 热桥部分的无机保温砂浆可减 少1 5 mm。也即 降低结 构部 位材 料的导热系数 ， 可降低外 墙保 温隔热性能 的要求 ； 当 采用相 同的围护结构时 ，轻骨 料混凝土较好 的保 温隔热性 可 降低建筑能耗 ， 提高建筑节能率。 3轻骨料混凝土对 结构 配筋量的影响 轻 骨料混凝土结构设计参照 轻骨料混凝土结构设计规 程 ( J G J 1 2 - 2 0 0 6 )及 轻骨 料混凝 土技术规 程 ( J G J 5 1 2 0 0 0 ) ， 表2 为结构计算采 用的主要 参数 ， 表3 为结构计 算时轻 骨料混凝 土的性能参数取值 。在满足结构安全要求的前提下 ， 轻骨料混凝土 由于 表观 密度、弹性模量 等性能与普 通混凝土 的差异 结构设计时混凝土的配筋率也会有所 不同。 表3 结构计算轻骨料 混凝 土采用的参数 为便于对 比分析 ， 对 结构梁 、 板 、 柱 采用相 同的混凝土强 度 等级 ， 分 别按照普 通混 凝土 ( C 3 0) 和 轻骨料 混凝土 ( L C 3 0 ) 进行计算 。 利用结构设计软件 P K P M S A T W E 对其 前期处理数 据资料作适 当调整 得到普通混 凝土和轻骨料 混凝 土在竖 向 荷载作用 下的内力 以及两种混 凝土在地震作 用下的 自振周 期 、 楼层 层间剪 力、 层 间弹性位移 ， 对其给 出 的抗 剪及正 常使 用极限状态下 的结 果进 行人工复核 ， 确定配筋情况 。表4 为两 种混凝土结构体系配筋计 算结 果。 从表4 可以看出 轻骨料混凝土 由于其容重和弹性 模量与 表4 两种混凝土结构配筋计 算结果 普通混 凝土的不同 ， 通 过结构计算分析可 知 ， 采 用轻骨料混凝 土 的柱 、 梁 、 板用钢量都 有一定 的降低 ， 梁和板 的用钢量 可减 少6 O 以上 柱 用钢 量可减 少2 0 以上 单 位面积总 用钢量 可减少5 7 3 。 可见 ， 轻 骨料混凝土作 为结构材料时 ， 可在一定程度 上减 少钢材用量 。由于该项 目建筑面积较小 ， 从 上文分析可知 ， 若 在高层建筑 中推 广采用轻骨料混凝土 结构体系 ，总 用钢 量的 减 少幅 度会随之提 高 ， 对钢材这 类高能 耗 、 高污染 材料 而言 ， 轻骨料混凝土在 绿色建筑 中的应用探讨 重庆建筑 Ch o ng q i n g Ar c h i t e c t u r e 其用量的减 少可显著提高建筑的“ 绿色度 ” 。 4造价分析 目前 ， 由于轻骨料混凝土还未大规模 使用 ， 轻 骨料生产厂 家偏少 ， 导致轻 骨料混凝 土的售价偏高 ， 以C 3 0 混凝 土为例 单 位成本较普通混凝土高出1 3 0 2 0 0 元 m。 ，但从前两节的分析 可 知 ， 轻骨料混凝土可提高建筑 的节能率 ， 降 低总用钢量 。以 下分析建筑采用轻骨料混凝土后 的造价情况。 4 1墙体保温 部分造价 采 用轻 骨料混凝 土后 ， 在满 足建 筑节能率 的情况下 外墙 厚度可 明显减 小 ： 若 同时采 用薄层 砌筑的技术措施 ， 可取消热 桥部位 的保温施工。表5 为墙体保温造价对 比 ， 从表5 中可 以看 出 ，在 同等节 能率 下采 用轻骨 料混 凝土 后砌体 可 节省 造价 9 1 ， 热桥部位可 节省 造价4 3 ， 综合造价节省2 0 ： 在轻骨 料混凝 土基础 上同时采用薄层砌筑 的技 术措 施 ，墙体部分综 合造价节省率可达到3 O 。 表5不 同构造对 墙体保温造价的影响 4 2结构部分造价 表6不 同构 造 对 结 构 部 分 造 价 的 影 响 表6 为采用轻骨料混 凝土后建筑结构 部分的造价对 比 从 表6 中可 以看 出 ， 在钢筋的用量上采用轻骨料混凝土方案 可减 少钢筋用量 ， 其造价节约1 6 2 万元 ： 两种混凝土 的用量一致 ， 但 由于轻骨料 混凝 土的市场价高于普通混凝土 所 以采用轻骨 料混凝 土方案时混凝土部分 的造价增加8 5 3 万 元。 综合分析墙体保温和结构部分的造价 轻骨料混凝土与薄 层砌筑的工艺可使墙体节省造价2 4 5 万元 ： 钢筋用量上可节省 1 6 2 万元 ： 混凝土部分的造价增量为8 5 3 万元 ， 因此 ， 该项 目在 外墙和结构部分 的综合增量成本为4 4 6 万元。 尽管采 用轻骨料混 凝土方案 后建筑 有部分增量 成本 ， 但 若综合考虑轻骨料混凝土的使用效果 ， 增量成本并 不会 太高。 首先 ， 轻 骨料 混凝 土可减轻 建筑结构 的总质量 ， 该项 目使 用混 凝土4 7 3 8 9 m3 ， 采用轻骨料混凝 土可减 轻建筑质量2 8 4 t ， 可降 低对建筑基础的处理 要求 ： 轻 骨料混凝土具有优异 的保温 、 隔 热、 隔声效果 ， 可大幅提高建筑的节能效果和舒 适度 ； 其 次 ， 对 幼儿园这类重要的公共建筑 在 应对突发情况 ， 如地震等地质 灾害时 ， 轻骨料混凝土较好 的抗震性能优势就显得尤为重要。 5结论 ( 1 ) 在满 足建 筑节能率的前提下 ， 采用导热 系数较低 的轻 骨料混凝土可降低对外墙保温性 能的要求 ：采 用相 同的围护 结构时 ， 轻骨料混凝土较好 的保温隔热性 可降 低建筑能耗 ， 提 高建筑节能率 ( 2) 轻骨料 混凝土作为结构材料时 ， 可在一定程度上减少 建筑 总用钢量 ， 加上其 自身 的容 重较低 ， 可大幅降低 建筑的总 质量 ( 3 ) 采用轻骨料混凝土作为结构材料 时 ， 墙体和 钢筋分项 工程 的造价 有所降低 ， 但 由于轻 骨料 混凝土的市场价格偏 高 ， 建 筑总体有部分的增量成本 。 参考文献 ： 【 1 】 中国建 筑科学研究院 GB _ r 5 0 3 7 8 2 0 0 6绿 色建 筑评 价标准【 S 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 6 【 2 】 曹 刚 高强轻 骨料 混凝土实验研 究【 D 】 西安 ： 西北工业 大学 2 0 0 4 【 3 l 中华人民共和国建 设部 J G J 5 1 2 0 0 2轻骨料混凝 土 技术规程 S 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 6 责任编辑 ： 孙苏 李红