管窺建筑的節能抗震技術發展現狀

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一、節能抗震建筑技術的發展現狀

我國現存的幾百年的木結構建筑如佛塔、寺廟等在歷經多次強烈地震后雖輕微受損但沒有倒塌。在神戶大地震和洛杉磯大地震中，木結構罕有倒塌。所以在地震之后，日本在民用住宅中推廣采用木結構體系。而在我國目前的民用建筑中，現代木結構有待重新挖掘。除了傳統木結構具有節能抗震特點外，現代逐漸發展起來的混凝土結構通過開發和研制，在節能環保和抗能性能兼具方面有了新的突破，發展了利于大規模推廣應用的新技術。日前引起國家相關部門重視的新技術“配筋砌塊砌體墻體體系”由哈爾濱工業大學研發。該項技術解決了建筑工程領域困擾多年的難題，使得節能環保與抗震性能并存，整體技術達到了國際領先水平。目前，黑龍江省大力推廣應用此新技術，已建成的新結構體系房屋達到了200萬平方米的建筑面積以上，在全國應用此項技術新建建筑中，該省占80%的份額。另一節能抗震建筑新體系樓是由北京市建筑設計院和北京市現代建筑材料公司共同開發的加氣混凝土多層住宅樓。該體系節能設計全面細致，窗戶采用單框雙玻保溫鋼窗，窗外墻、地面和屋面采用蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊和條板，30厘米厚的墻體就達到了74厘米厚普通墻體的保溫效果。“熱橋”部位保溫處理適應，圍護結構保溫性能良好。建筑物耗熱量指標（20K/m2）能滿足《采暖居住建筑節能設計標準》第二階段的要求，建筑造價僅比一般多層磚混結構住宅高4-5%，節能投資少，效果顯著。該建筑采用橫墻承重體系，外縱墻采用加氣混凝土砌塊，根據構造要求在墻中設置構造柱，部分為異性；為了提高縱向抗震能力，在內縱墻中設置了水平分布鋼筋。經試驗證明，采用該體系建成的6層住宅能夠滿足八度抗震設防要求。該體系的開發為我國在高烈度抗震設防地區修建多層節能住宅開創了道路。根據相關政策法規，為了推行建筑節能不能再使用粘土磚。所以在目前農村房屋建設中，多采用框架結構。由混凝土砌塊柱或普通混凝土柱承重，圍護墻為非承重柔性墻體，能同時滿足節能和抗震要求。采用混凝土砌塊柱承重的結構體系與柔性墻體相結合，對新農村建設節能抗震建筑具有重要意義。

二、節能抗震建筑材料的發展趨勢

當前不論城市還是農村，房屋建筑中使用新型墻體材料不僅能滿足建筑節能要求，更有利于提高建筑房屋的抗震性能。建筑節能主要體現在三個方面：圍護結構、空調采暖、照明設備。根據區域環境要求，全國由南到北節能指標有所不同。圍護結構通常指外（內）墻、屋面、地面（樓層面）、外窗（門）等保溫。合理選擇和應用新型建材產品是圍護結構節能的重要環節。所謂新墻材其實是相對于實心黏土磚而言的，從粘土磚被逐漸取締開始，從上個世紀90年代以來，國內新墻材有了很大發展，其各環節技術日趨完善，品種多樣化、多功能化。以農村房屋建設為例，目前出現了各種新型材料墻體。例如：

1、薄壁輕鋼方鋼管做承重，兩側采用用稻草板或EPS板抹灰；

2、柔性墻體：利用保溫材料EPS板，兩側抹水泥砂漿，砂漿中布鋼筋、鋼絲網（或耐堿網布）與建筑主體結構連接的輕型保溫復合墻體。

柔性墻體抗震性能好，地震時EPS板可消耗地震能量，有利建筑主體結構抵抗地震作用。我國南方多數地區有抗震設防要求，采用混凝土框架結構或砌塊柱的框架結構體系結合柔性墻體填充，能達到節能抗震的目的。在福建省，目前廣泛使用的新墻材有蒸壓加氣砌塊、煤矸石多孔磚、石粉磚、河道淤泥燒結磚和陶粒保溫砌塊等。傳統實心黏土磚砌筑的墻體相對剛度較大，作用其上的作用力也因此較大，所以缺乏抗震性。而這些新墻材具有高彈性、輕質等優點，砌筑起來更有利于建筑抗震。使用新墻材，從單價上看可能比傳統實心黏土磚貴，但因為新墻材質輕，能大大減少樓體自重，經計算能科學合理地減少鋼筋、水泥等用量，因此能降低建筑房屋總造價，使建筑物總造價節約10%左右。如果房屋建筑的抗震設防標準提高一級，建造成本將增加5%-10%，與沒有提高抗震設防標準的傳統材料房屋建筑成本持平。也就是說，在不增加造價的基礎上，使用新墻材更能提高建筑承受地震作用的能力。此外，樓體自重的減輕又能進一步提高建筑的抗震性能。外門窗在建筑的圍護結構中絕熱性能最差，是影響建筑節能的主要因素之一。就我國目前典型的圍護部件而言，外門窗的能耗約占建筑圍護部件總能耗的40～50﹪。因此增強外門窗的保溫隔熱性能，減少門窗能耗，是改善室內熱環境質量和提高建筑節能水平的重要環節。外門應選擇保溫門；外窗應選擇彩色吸熱玻璃、中空玻璃陽光控制鍍膜玻璃（熱反射）、真空玻璃、低輻射鍍膜玻璃（Low-E玻璃）等，制作外窗的型材應優先選擇如斷熱型材、鋁木復合、木鋁復合、鋁塑復合等材料。

三、結語

汶川大地震后，節能材料和抗震技術的結合才真正的被關注。因此在推廣綠色節能建筑的基礎上，應同時具備建筑防震抗震的設計理念。我們需要進行新型抗震節能建筑結構體系理論與應用研究，探索更多的節能抗震結構體系，使節能抗震建筑具有抗震防風、環保隔音、高效節能、節水節電、防火耐腐、施工便捷等性能特點。并且通過工程試點不斷改進完善設計和施工技術，針對相應的節能抗震建筑編制技術規程，大力推廣應用。

作者：李進單位：武漢工業學院土木工程學院