地震灾区援建轻钢结构房屋墙体热桥处理的探讨

2024年9月30日发(作者：家庭ktv怎么装修)

０　２年第　期值第４ｏ卷第　９期）　建筑节能　

■墙体与设计　

Ｎｏ．９　ｉｎ　２０１２（Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．２５９．Ｖｏ１．４０１　。一　。…　

ＷＡＬＬ＆ＤＥＳＩＧＮ　

ｄｏｉ．．１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７３—７２３７．２０１２．０９。０１２　

地震灾区援建轻钢结构房屋墙体热桥处理的探讨　

张柁，周书兵　

（西安建筑科技大学，西安７１００５５）　

摘要：　陕甘南部交界山区的农村住房在遭受了地震破坏之后，新的援建住房采用了施工速度快的冷弯薄壁轻钢装配式房屋。这种房　

屋以Ｃ型或者ｕ型冷弯薄壁钢龙骨形成整体肋板墙体，并以墙体作为承重结构体系　其墙体构造做法上完全不同于传统的砖　

砌材料，因此，墙体的热工性能存在明显的热桥效应。针对复合墙体的热桥效应进行了探讨。　

关键词：　轻钢房屋；　墙体热工性能；　热桥；　处理措施’　

中图分类号；ＴＵｌｌ１．４　文献标志码：　Ａ　文章编号：　１６７３．７２３７（２０１２）０９－００４５．０３　

Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｗａｌｌ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｌｄ－Ｆｏｒｍｅｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｆｒａｍｉｎｇ　Ｈｏｕｓｅ　ｉｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｄｉｓａｓｔｅｒ　Ａｒｅａ　

ＺＨＡＮＧ　Ｔｕｏ，ＺＨＯＵＳｈｕ—ｂｉｎｇ　

（Ｘｉ’ａｌｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ｎａ　７１００５５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍ　ｓｕｆｆｅｒｅｄ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｄａｍａｇｅ　ｉｎ　ｓｏｕｔｈｅｒｎ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａ２＂ｅａ５　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆＳｈｏａｎｘｉ　ａｎｄ　Ｇａｎｓｕ　

Ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ，ＳＯ　ｔｈｅ　ｃｏｌｄ－ｆｏｒｍｅｄ　ｌｉｇｈｔ　ｓｔｅｅｌ　ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ｉｓ　ｕｔｉｌｉｚｅｄｆｏｒ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　Ｃ－ｔｙｐｅ　ｏｒ　Ｕ－ｓｈａｐｅｄ　ｃｏｌｄ－ｆｏｒｍｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｃｏｍ—　

ｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｗａｌｌｓ．ｗｈｗｈ　ｉｓ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ∞ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓ￣ｔｅｍ　ｏｆｌｏａｄ－ｂｅａｒｉｎｇ．Ｉｔｓ　ｗａｌｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｐｒａｃｔ￣ｅ　ｉｓ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｄｉｆｂｒｅｒｔｔｆｒｏｍ　ｔｈｅ　

ｔｒｄａｉｔｉｏｎａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｏｆｂｒｉｃｋ，ｗｈｅｒｅ　ｔｅｈ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔ　ｔｈｅｒｍａｌ　６矗　ｅｆｅｃｔ　ｓｉ　ｏｂｖｏｉｕｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｄ—ｆｏｒｍｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｉｎｇ　ｈｏｕｓｅ；ｔｈｅｒｍａｌ　ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　ｏｆｗａｌｌｓ；ｔｈｅｒｍａｌ　ｂｒｉｄｇｅ；ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　

０　引言　

方面夏季炎热湿润，另一方面冬季（尤其ｌ２月～１月）　

轻钢结构房屋的墙体，相对于砖砌结构与钢筋混　

气温又接近零度，平均气温虽然要比零度高，但在山　

凝土有其特殊性，因为采用了现场装配式施工建造方　

地的农村，由于不采暖，室内舒适程度还是比较低的，　

式，建筑材料主要是工业化生产而来，墙体、屋面保温　

墙体需要采取更好的保温措施。　

材料使用玻璃棉、岩棉等无机材料。钢龙骨和檩条作　

２　灾区援建轻钢房屋简介　

为结构承重的主体，内外层构造材料必须与龙骨或者　

灾区援建的轻钢房屋，包括独栋的“合院式”住宅　

檩条直接铆接或者栓接，龙骨翼缘则必须与外包构造　

与联排的“前殿后屋式’，住宅两种。　

层紧贴，这使得墙体无法避免　热桥”效应。而钢材导　

轻型钢结构房屋采用间距４００￣６００　ｍｍ的截面　

热系数Ａ＝５８．２　Ｗ／（ｍ・Ｋ），无机保温棉导热系数Ａ＝　

Ｃ型或者Ｕ型的镀锌冷弯薄壁钢龙骨在其间距加设　

０．０４５　Ｗ／（ｍ・Ｋ１，两者相差４个数量级，１　２００多倍，从　

斜向或者横向支撑，形成“板肋结构体系”。这种结构　

而加剧了“热桥”效应。　

体系房屋有着抗震性能好，施工速度快等优点（见　

针对冷弯薄壁轻钢房屋的“热桥”处理，国内目前　

图１、２）。因此，在地震灾害之后的山区农村地区作为　

还没有明确的技术指导，《低层轻型钢结构装配式住　

援建住房有着先天优势和极好的山地适应性。陕甘两　

宅技术要求》中也仅有对ｕ形槽与钢筋混凝土地梁的　

省交界山区的受灾农村地区，援建住房大量采用了这　

连接可选择性加设木地梁的说明。本文将通过计算机　

种结构形式。　

数字模拟技术探讨其墙体构造做法的“热桥”效应。　

１　陕甘南部山区的气候特点　

陕甘南部山区属于寒冷地区向夏热冬冷地区过　

渡的地区，其地理位置位于秦岭山脉南麓，岷山山　

脉以东，气候相对于秦岭山脉以北，要温和湿润得多，　

降雨量也大，以陕南汉中市的宁强县为例，宁强县　

１９５７年￣２００７年年平均气温为１２．９℃，多年平均最　

高气温为１８．０℃，多年平均最低气温为９．２℃。【ｌｌ一　

图１援建轻钢房立面　

收稿日期：２０１２．０４．２２；修回日期：２０１２－０４—２７　

Ｆｉｇ．１　Ｆａｑａｄｅ　ｏｆｃｏｌｄ—ｆｏｒｍｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｈｏｕｓｅ　

１　４５　

援建轻钢房屋外墙的保温处理，主要有外层加　

ＸＰＳ保温板（见图３）和ＯＳＢ板材挂网后直接涂抹保　

温砂浆两种，分别针对陕甘南部山区受灾农村所处的　

不同地理区位而定，当受灾农村所处的地理位置在建　

筑热工分区上属于寒冷地区时，采用ＸＰＳ板；而受灾　

农村所处的地理位置在热工分区上属于夏热冬冷地　

区时，采用保温砂浆，以兼顾夏季隔热的要求。但这两　

种构造做法，都没有对“热桥”效应有特别的处理，而　

图２援建轻钢房平面　

Ｆｉｇ．２　Ｐｌａｎｅ　ｏｆｃｏｌｄ－ｆｏｒｍｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｈｏｕｓｅ　

且Ｕ形槽钢也是直接与钢筋混凝土地梁铆接，并未加　

设木地梁垫层（见图４）。　

三　一轻　　Ｏ０ｍｍ　￣膜ＸＰＳ　

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底漆　

【团踩１０ｍｉ厚　厚板

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图３外贴保温层墙体构造做法　

Ｆｉｇ－３　Ｔｈｅ　ｗａｌｌ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｗｉｔｂ　ｏｕｔｓｉｄｅ　ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　

ｂ懂嘲戥糖壤兹糍蝴赫　

．Ｎ　

处理采用错位排列式龙骨（见图６）。　

图４外墙与地梁连接节点照片　

土基础粱　

Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｐｉｃｔｕｒｅ　ｏｆｊｏｉｎｔ　ｏｆｗａｌｌ　ａｎｄ　ｐａｔａｎｄ　

３利用计算机数字模拟技术对墙体热工性能　

进行仿真　

墙体的传热过程是一个复杂的物理过程，要对墙　

图５木地梁连接　

Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅｊｏｉｎｔ　ｏｆｗｏｏｄ　ｐａｔａｎｄ　ａｎｄ　ｗａｌｌ　

体内外表面的温度分布与热流状况有直观的了解，需　

要求解高度耦合的偏微分方程组，目前主要应用有限　

元软件来实现，尤其是复合构造层的墙体，更是主要　

依靠有限元软件对其温度场进行求解。哈尔滨工业大　

学曾利用有限元软件ＡＮＳＹＳ对冷弯薄壁轻钢结构的　

复合墙体进行模拟，并提出了腹板穿孔钢龙骨能有效　

缓解“热桥”效应的结论。　

图６龙骨错位排列　

Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅ　ｓｌａｂ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆｋｅｅｌ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　

室外温度条件取陕甘南部冬季平均气温０．４℃，　

室内温度条件取室内计算温度１８℃。将两种情况进　

行模拟分析对比如下ｆ见图７、８）。　

加设木地梁后外墙根部墙体内部温度有微弱改　

善，两者大约相差０．７２℃；外墙的热桥效应在错位排　

列钢龙骨后，温度分布有明显的改善（见图９、ｌｏ）。可　

这里应用Ａｂａｑｕｓ／ＣＡＥ有限元软件对援建轻钢　

房屋的构造做法分别进行模拟，将不仪‘热桥”处理与　

儆‘热桥”处理的两种构造做法进行分析比对，了解其　

内部热工状况的区别。关于热桥的处理，外墙与根部　

与地梁连接处加设５０　ＩＩＩ１ＴＩ厚木地梁（见图５），外墙的　

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