山东地区钢-混凝土混合结构住宅体系的节能与技术经济分析

摘要

钢框架-混凝土核心筒结构是近年来在我国迅速发展的一种混合结构体系,兼有钢结构抗震性能好、施工速度快和混凝土核心筒刚度大、侧移量小、成本低的优点,日益成为多层和高层住宅优先选用的结构形式。由于能源短缺日益严重,建筑节能研究得到了很大的重视,但钢框架.混凝士核心筒结构可直接借鉴的节能标准和技术有限,使其工程应用受到限制。因此,钢.混凝土混合结构住宅体系的节能与技术经济分析提供了可供借鉴的参考,弥补了这一住宅形式在节能领域研究的空白,为推动其在国内的工程应用奠定了基础,既有重要的理论意义,又有实际的工程意义。
　　 为了研究山东地区钢框架-混凝土核心筒结构的能耗特点并计算耗热量,本文通过对大量相关研究文献的概括总结,了解了国内外专家、学者对钢-混凝土混合结构的研究现状,对钢-混凝土混合结构住宅体系的能耗研究方法进行了归纳总结,分析了已有研究工作成果的局限性及优缺点,提出了实验研究所采用的理论方法和研究途径以及基本框架思路:在对山东地区钢框架-混凝土核心筒结构住宅的节能效果进行广泛调研的基础上,选取具有代表性的钢框架-混凝土核心筒结构节能住宅进行现场节能检测。围护结构现场节能检测试验以热流计法基本原理为指导,运用热红外成像仪、热舒适仪等手段采集试验数据,整理分析了现场节能检测数据并选用合理的计算方法进行能耗指标计算,将测试结果与相关节能规范取值进行比较分析和评价,分析能耗影响因素,判断主要能耗部位的节能效果。结果表明:典型混合结构住宅的围护结构具有良好蓄热能力,能够维持室内热稳定性,但钢框架及窗等处存在较强的热桥效应。通过对围护结构理论耗热量的计算可知:被测建筑仅满足节能50％,但不满足《居住建筑节能65％设计标准》中节能65％的要求。外围护结构中外墙、外窗能耗所占比例最大,应采取新型式、新材料予以改进。
　　 综合上述试验分析结果并结合山东地区气候特点,提出了适宜的钢框架-混凝土核心筒结构住宅的设计建议,形成了既有建筑围护结构改造节能方案和新建建筑围护结构设计节能方案。通过对新方案和改造方案的能耗计算可知:应用节能方案可以使居住建筑围护结构能耗满足节能65％的要求,为《居住建筑节能65％设计标准》在我省的应用提供了可供参考的设计建议。
　　 通过对钢框架-混凝土核心筒结构、板式结构、纯钢结构上部结构造价进行比较,说明钢框架-混凝土核心筒结构是综合效益最好的结构类型,为钢框架-混凝土核心简结构住宅在山东地区的应用和发展提供了可借鉴的参考,打下良好基础。最后,对钢框架-混凝土核心筒结构住宅采用围护结构节能技术后的经济性进行了研究,研究表明:采用围护结构节能设计方案会造成建筑成本的上升,但相应节能投资可在建筑使用过程中通过能源的节约顺利回收,效益回收期较短,能够体现良好的经济效益。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 钢框架-混凝土核心筒结构的特点

1.3 能耗研究现状

1.3.1 能耗研究理论

1.3.2 能耗现场测试研究

1.4 本文的研究内容

1.4.1 前人研究的不足之处

1.4.2 本文的研究工作

1.5 文章结构

第二章 钢框架-混凝土核心筒结构现场测试方案设计

2.1 山东地区节能建筑研究

2.1.1 山东地区气候特征

2.1.2 山东地区能耗状况和特点

2.1.3 山东地区节能建筑调查研究

2.2 测试项目工程概况

2.2.1 测试时间

2.2.2 测试对象

2.3 测试原理、方法

2.4 测试内容及仪器

2.5 测点布置、安装

2.6 本章小结

第三章 钢框架-混凝土核心筒结构能耗测试研究

3.1 测试数据整理及分析

3.1.1 测试项目1(艾菲尔花园)

3.1.2 测试项目2(东方丽景大厦)

3.2 传热系数计算及能耗分析

3.2.1 计算方法

3.2.2 测试项目1(艾菲尔花园)

3.2.3 测试项目2(东方丽景大厦)

3.3 新方案设计

3.3.1 新建建筑设计方案

3.3.2 既有建筑改进方案

3.3.3 新方案能耗比较

3.4 本章小结

第四章 钢框架-混凝土核心筒结构技术经济性分析

4.1 经济性分析思路

4.2 不同结构模型经济性比较

4.2.1 方案设计

4.2.2 造价计算

4.2.3 效益评价

4.3 不同节能方案的经济性比较

4.3.1 既有建筑围护结构进行节能改造前、后的经济性比较

4.3.2 新建建筑方案采用节能方案后的经济性分析

4.4 本章小结

第五章 结论

5.1 设计建议及结论

5.2 后继工作

参考文献

致谢

附录

附表