带双梁的框架结构节能体系及其热工性能分析

黄靓 王辉 蒋文龙

摘要：对框架结构进行了改进，提出了一种带双梁的框架结构节能体系，并对该体系及其技术原理进行了介绍.用Fluent软件建立三维稳态传热模型，对梁、柱的热工性能进行了计算分析.结果表明：该体系与普通框架结构体系相比节能59%，梁、柱部分的热流量降低了79%，有效消除了梁、柱处的热桥影响，节能保温效果显著.因该体系大幅度减少结构冷热桥的出现，保证新型墙材的大面积使用，并且无须再做外墙内、外保温，避免了这些技术的诸多弊病，是一种更适合绿色生态节能建筑要求的新的结构体系.

关键词：保温；节能；带双梁的框架结构；热桥；热工性能；传热量

中图分类号：TU111.41 文献标识码：A

在目前普遍使用的框架结构、异形柱结构、剪力墙结构房屋中，框架梁、框架柱、异形柱、剪力墙均构成房屋结构冷热桥.以框架结构为例，特别在中高层建筑中，框架柱、梁的尺寸较大，导致结构冷热桥大面积存在，新型自保温墙材在建筑中的实际使用量很少.而现在比较流行的外墙保温技术有外墙外保温、外墙内保温和夹芯墙体.内保温由于保温层做在墙体内部，减少了商品房的使用面积，影响居民的二次装修，可能产生内墙体发霉和结露等现象.外保温技术也有不成熟的地方，比如施工困难、成本较高、易脱落、渗漏，使用寿命较短、维修困难、节能投资成本较高且影响外墙装饰装修等，甚至有引发火灾的危险；夹芯墙体则易产生热桥、施工相对困难、墙面裂缝不易控制、抗震性能较差.

目前国家正在积极推进墙体技术改革，工信部发布的《新型建筑材料工业“十二五”发展规划》中提出，“十二五”期间，墙体材料单位产品能耗降低10%，新型墙材占墙材比重从2010年的55%提高到2015年的65%.市场和国家政策都为新型建筑材料及其节能体系提供了广阔的发展空间，自隔热保温墙体材料[1-6]

从传热过程来看，由于室内外存在18℃的温差，热量从室内向室外传递，普通框架结构的梁、柱部分只有钢筋混凝土一种传热介质，是典型的热桥，热量在梁、柱部分损失很大.而对于带双梁的框架结构，热量在柱子部分的传递主要从钢筋混凝土柱子内壁到加气混凝土墙体内壁再传到室外，多了一层加气混凝土墙体保温层，热阻增加，传热减少；从梁部分传递主要是从钢筋混凝土梁内壁到中间的挤塑聚苯板，再传到外叶梁内壁，然后传到室外，中间多了一层挤塑聚苯板，热阻增大，传热减少.

从上述的计算结果来看，普通框架结构的梁、柱总传热量占整个单元总传热量的71%，热桥的能量损耗很大，而带双梁的框架结构梁、柱总传热量的比例为37%，通过梁、柱的能量损失大幅降低，降幅为48%.在外界条件一致的情况下，带双梁的框架结构单位面积的热流量为15.8 W /m2，与普通框架结构相比降低了59%，单元总的传热量明显降低；而带双梁的框架结构梁、柱单位面积热流量相较普通框架结构降低了79%，有效消除了梁、柱处的热桥影响，保温隔热效果显著.同样从温度场的分布图可以看出，普通框架结构的梁、柱是典型的热桥，而带双梁的框架结构梁、柱因经过处理，形成良好的隔断，消除了热桥的影响.

瞿燕等人[12]