装配式钢结构保温技术在严寒地区体育馆建筑中土木工程的应用研究

本文是土木工程论文，作者主要的目的是通过对分析国内外装配式钢结构研究成果，对我国装配式钢结构建筑现状和应用情况进行深入的探析，结合装配式钢结构建筑在严寒地区的实践应用，在装配式钢结构建筑在保温技术方面提出一些关键技术和构造措施，丰富我国在装配式钢结构建筑领域的理论与实践经验，进一步补充装配式钢结构建筑在严寒地区应用的技术理论。

第 1 章 绪论

1.1 研究背景
长期以来，作为国民经济支柱产业的建筑业得到了全面快速的发展。随着我国经济固定资产投资增速的放缓，给传统的建筑业带来许许多多的困扰，如建筑工程项目资金收减，建筑规模缩减，劳动力短缺，再加上传统建筑行业投资周期长，成本高，低利润，能耗大，建筑垃圾杂多等，这些都有悖于我国建筑业的发展方向——“从粗放型发展到精细化发展，大力发展建筑工业化、建筑信息化、绿色建筑”。
行业背景：随着我国城镇化建设步伐的加快，城镇发展出现用工数量减少、高技术建筑工人短缺、建筑资源能耗大、附带产生的垃圾多等问题。一方面是市场劳动力价格不断提高，项目建设成本很大一部分用于劳务人员的成本支出，另一方面，传统的建造方式对先进科技的利用水平不高、作业效率低下、建筑耗能巨大，建筑垃圾的回收率低等也是加剧了上述现象。
21 世纪以来，大范围的行业投资造成我国钢铁业产能过剩，2012 年我国新建建筑面积较以往出现了负增长，施工面积连续数个月增速出现下滑。国内外经济增速低迷影响了家具用电器、钢铁、机械、船舶等涉钢商品的消费，在供应方和需求方的共同挤压下，钢铁工业从微利走向亏损，2013 年以来，经济在全球大环境方面出现转好，钢铁市场下游的需求整体出现好转，支撑了钢价和钢铁消费的逐步上涨，总体来说，目前已经形成一个发展钢结构建筑的好契机。
由于装配式钢结构建筑对构件加工基本都是在工厂完成的，然后运输至现场组装完成，预制工厂的作业效率远高于传统作业方式，构件的加工生产也不受恶劣天气等自然环境的影响。在建筑物建设过程中，预制构件只是通过在现场进行组装，湿作业工程量大幅度减少，各建设工种交叉作业减少，施工方便更有序，劳动生产效率得到提高，缩短了建设工期[1]。装配式建筑对生产方式的转变、工人劳动强度的减小、劳动生产率的提升、建造成本的降低、资源的节约、建筑垃圾的减少、钢铁产能的去化等诸多方面都有利于行业发展，对于全面提升我国建筑产业工业化、信息化意义重大。
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1.2 研究的目的与意义
1.2.1 研究的目的
近几年有许多行业人士对装配式建筑进行了深入研究，并且取得了一定成果。对装配式建筑的研究相对集中于混凝土建筑方面，项目多设于北京、上海、深圳等超大城市，基于严寒地区气候下对装配式钢结构研究相对较少。再考虑到我国南北东西跨度大、地区气候差异显著，装配式建筑才刚刚起步，对于严寒地区的装配式建筑来说并没有过多的经验可以借鉴。
作者主要的目的是通过对分析国内外装配式钢结构研究成果，对我国装配式钢结构建筑现状和应用情况进行深入的探析，结合装配式钢结构建筑在严寒地区的实践应用，在装配式钢结构建筑在保温技术方面提出一些关键技术和构造措施，丰富我国在装配式钢结构建筑领域的理论与实践经验，进一步补充装配式钢结构建筑在严寒地区应用的技术理论。作者由于知识阅历所限，希望与业界人士共同努力，形成一套适合我国国情、严寒地区、装配式钢结构建筑发展的实践和理论资料。
1.2.2 研究的意义
我国经济发展方式较前些年从粗放型到集约型发展的局面有所改变，但这一程度不是很高。在建筑业方面，当前多采用现场浇筑、砌筑的等较为粗放的建造方式，用这种粗放的建造方式会附带着对资源能源的过度消耗和浪费，也会加剧经济增长与能源供给的矛盾。长此以往，将会严重制约我国对于生态文明、资源节约型社会的建设。实践证明，在节能和减排方面，装配式钢结构建筑优势明显，大力发展装配式建筑，对于我国经济、社会进步、环境保护意义重大。

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第 2 章 严寒地区装配式建筑发展现状与问题分析

2.1 吉林省装配式建筑现状
2.1.1 装配式建筑现状
随着国家对装配式建筑的深入推进，各省及地方政府也加快了装配式建筑的引导和实施。2013 年吉林省政府发布了“关于加快推进住宅产业化工作的指导意见”，省政府将保障性住房等项目作为发展装配式建筑的切入工程，发展符合吉林省的装配式建筑，在装配式混凝土结构及装配式复合墙体方面技术的到推广，在装配式钢结构建筑方面取得一定发展。2016 年 4 月省政府发布了“关于进一步扶持建筑业企业发展的意见”，意见指出，企业要将“互联网+”技术与建筑结合起来，推进 BIM 技术在项目设计、施工、运营维护过程管理中的应用，推进钢结构和装配式建筑发展，采用先进可靠的技术、成熟的建筑材料和信息技术进一步促进装配式建筑的发展。
2017年7月省政府下发了“吉林省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见”，意见指出，各地区应该有计划、有步骤、分阶段、有序的推进装配式建筑的发展，在科教文卫等（有国有资金投资为主）公益性建筑、保障性住房、棚户区改造以及城市基建等方面应优先考虑装配式建造。积极引导社会及企业的投资项目在装配式混凝土、钢结构、木结构建筑方面创新发展。并要加快在省内建设具有代表性和示范性的装配式建筑项目，促进全省的发展。
省政府在意见中对涉及装配式建筑的各个行业大力支持，给与一定的政策支持和一定补助。其中对推进装配式建筑的企业要进行政策补助和优惠，对开发装配式建筑配套的新技术、新产品、新工艺发生的研究机构或者企业可享受一定的资金优惠，对采用装配式建造的项目，按照政府部署可优先安排用地指标，对建筑项目的装配率达到一定要求的项目，给予一定的面积补偿和面积奖励，对参与装配式建筑项目建设单位和施工企业，在企业或者单位办理资质升级、续期、预售证等方面可享受一定的优先政策。装配式建筑构件运输过程中，政府也对一些大型构件运输，在交通、运输方面给予一定的支持。
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2.2 吉林省装配式建筑调研
2.2.1 调研准备
调研是调查研究的简称，可以通过各种渠道或方式来收集相关信息并进行分析研究，得出相应的结论或者对分析的结果作出总结。调研工作必须有计划、有步骤地进行，以提高调研的效率。一般说来调研可分为准备阶段、正式调研阶段、综合分析资料阶段。 调查的方法基本分为两大类，统计分析研究法和现场实地调查法。作者采用实地调查法，现场观察法和询问法，借助摄像器材，调查现场及直接记录正在发生的行为或状况。现场调研工作的好坏，直接影响到调研结果的正确性。
针对论文所研究的对象，作者选择了严寒地区长春市作为本次调研的地点，选取了长春市两个装配式建筑案例和一个装配式建筑产业园区为对象，计划用一周的实践对调研对象进行现场观察、走访记录，对长春市的装配式建筑发展现状有较充分的了解，针对目前的发展提出存在的问题。
2.2.2 调研情况
（1）装配式建筑产业园 2017 年 6 月，长春市政府和中建科技、长春润德签署三方合作协议，拟投资近 57 亿元，在长春新区建设装配式建筑产业示范基地。示范基地将以新型建筑工业化、新型建材等为核心，集科学研究、设计创作、加工生产、运营服务和投资于一体。
装配式建筑产业园区项目作为推进建筑产业升级的重要载体，项目规划占地106 万平方米，计划投资 50 多亿元。建设“装配式混凝土预制构件生产园、装配式市政预制构件生产园（含城市地下管线管片生产园）、被动式建筑技术产品生产园、木结构建筑配套产品生产园、建筑金属结构制品制造园、装配式装修产品生产园、建筑机电产品及装备制造园、智慧城市系统制品制造园”八大产业集群，园区产业配套基本形成一条完整的装配式建筑产业链，将极大促进本省装配式建筑的发展。
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第 3 章 严寒地区装配式建筑保温技术综述...........................16
3.1 严寒气候特征................................16
3.1.1 建筑气候区划分...................16
3.1.2 影响气候的因素分析........................18
第 4 章 装配式钢结构保温技术在体育馆中的应用对策............................27
4.1 体育馆建筑与装配式钢结构的适配性..........................27
4.1.1 结构选型的适配性................27
4.1.2 保温技术的适配性......................27
第 5 章 严寒地区装配式钢结构体育馆建筑保温设计实践..................41
5.1 工程概况..........................41
5.2 保温技术应用......................44

第 5 章 严寒地区装配式钢结构体育馆建筑保温设计实践

5.1 工程概况
建筑基本概况:项目基址位于吉林省长春市绿园区,建筑气候区为严寒C区(采暖度日数的范围 3800≤HDD18<5000)，年室外平均温度在-6.7℃左右。体育馆定位为日常训练馆，平时主要为周边的使用者提供日常的健身、篮球、羽毛球、瑜伽、搏击等训练和比赛活动。
建设场地为一不规则的四边形用地，设置三个入口，主入口在西北角处，次入口在东南角及南面各一处，建筑室内外高差 450mm，建筑高度 17.50m，主体为2 层，建筑基地面积 1986.50 平方米，建筑总面积 4234.70 平方米，其中夹层 331.20平方米（夹层高 5 米），(如图 5-1~3)。主要服务用房在一层和夹层，训练的主要空间在一层和二层空间。建筑按抗震设防烈度 8 度进行抗震设计，工程装配式钢结构支撑，结构体系主要分为普通钢框架和轻钢龙骨两类。
项目的主体结构采用普通钢框架结构柱与梁，围护结构的外墙采用工厂预制的金属夹芯岩棉保温墙体，屋顶为采光屋顶，由聚氨酯夹芯保温板和 FRB 采光板组成，板面的侧边用聚氨酯材料进行封边处理。门窗采用断桥铝合金中空双玻节能玻璃，围护结构地面为现浇地面，按节能建筑周边、非周边地面进行节能设计。
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第 6 章 结语
我国目前对于装配式钢结构建筑的研究和工程实践都比较少，尤其对于严寒地区保温技术方面的研究较少。预制装配式建筑的发展正处于起步阶段，在设计生产、运输安装、验收评估等技术实践都需要攻克许多难题。严寒地区气候冬季寒冷多风，对于建筑的热工性能提出严格的要求，而对装配式钢结构保温技术在严寒地区方面进行一定的研究，可以让我们了解装配式钢结构建筑在严寒地区保温节能技术方面存在的技术优势、劣势及难点，为之后的装配式建筑的发展提供一定的借鉴。
文章主要分为 6 大章节三大部分，第一部分主要从我国建筑业目前发展的状况出发，结合我国钢铁产业的现状和国家和政府的政策支持，分析总结了我国发展装配式建筑的长远利益和时间的紧迫性。研究了我国装配式建筑的发展过程和和发展现状及在不同阶段取得成就。第二部分分析研究了我国的气候分区和建筑气候分区的划分依据和来源，并对影响建筑气候的温度、太阳辐射、湿度、分速等气候因素和影响机理进行分析。针对严寒地区建筑的能耗和节能进行分析，并提出几点节能的基本措施，对严寒地区建筑的保温在建筑室内的热舒适度、围护结构节能、建筑采暖节能、空调节能等方面进行了分析研究。第三部分主要分析研究了严寒地区装配式钢结构建筑保温技术在围护结构墙体、屋顶、门窗、地面方面的的技术处理手段，对常见的保温通病进行了改造优化，结合实际工程应用对装配式钢结构保温技术的应用进行分析研究，对关键的保温技术的特殊的保温构造节点和处理方式进行分析研究和总结。
综上所述，本文在分析研究装配式建筑的发展阶段过程、严寒地区建筑的气候特点及围护结构的保温技术之上，对装配式钢结构建筑围护结构保温技术方面在严寒地区的应用做了一定深度研究。稍有遗憾的是因为无法参与到实际项目的生产施工环节，作者本身对相关建筑技术的知识了解有限，工程实践经验也较少，对装配式钢结构建筑的设计和施工并不是十分了解透彻。希望在今后不断的学习过程中更多的接触到这类项目，能对预制装配式钢结构建筑保温技术等方面的内容有进的一步扩充。
参考文献（略）