綠色建筑和綠色施工綠色建筑技術(shù).docx

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1、綠色建筑和綠色施工綠色建筑技術(shù) 1、定義 從采用技術(shù)的層面考慮，綠色建筑技術(shù)包涵： ①軟技術(shù)：即采用先進的設計理念和方法、利用設計專用計算機模擬軟件對熱島、建筑熱工、風場、日照、采光、通風等方面進行精細設計。 ②硬技術(shù)：采用高性能的圍護結(jié)構(gòu)部件、節(jié)能的冷熱源系統(tǒng)、高效的暖通空調(diào)設備以及利用可再生能源利用技術(shù)，例如：太陽能集熱器、沼氣、地下蓄能(地下風道、地下水直接利用)；海水供能、污水廢熱利用；太陽能光伏板、光導管、風能發(fā)電機等。 綠色/節(jié)能建筑應該采用：產(chǎn)出投入比高的技術(shù)，而不是盲目采用昂貴技術(shù)，應重視軟技術(shù)而不是偏重硬技術(shù)，深入、充分的方案論證，精心仔細的設計是保證，否則再昂貴的

2、設備也無法發(fā)揮作用，只是聾子的耳朵，軟技術(shù)比硬技術(shù)的成本低得多，但作用卻是決定性的。應因地制宜采用適宜技術(shù)，而不應該盲目追求新奇。 “先進”體現(xiàn)在適宜和高效，不是“高新”。很多優(yōu)秀的傳統(tǒng)民居就是因地制宜的節(jié)能/綠色建筑的典型，如土窯洞、徽居。 對于關(guān)于太陽能利用技術(shù)問題，如果需要低品位能源，應該直接利用太陽能。生活熱水：太陽能熱水器(平板熱水器、真空管熱水器)；采暖：直接利用太陽熱（保證日照、太陽房等）。太陽能光伏發(fā)電應保證高品位能源的需要。北京，10m2最大輸出功率1。2kW，能瞬時帶動1。5匹空調(diào)，價格約6~8萬元。建議用途：室內(nèi)(如樓梯間、地下車庫)照明、路燈；電視機、電冰箱等家用電器

3、；水景與綠地澆灌水泵（不需要蓄電池，是最好的選擇）。 2、綠色建筑設計 （1）改變傳統(tǒng)設計流程 構(gòu)想 總體設計 細節(jié)設計 建筑 事實證明，這種接力棒式的設計流程弊病極大；國外調(diào)研表明：建筑能耗特性的30%以上決定于建筑設計階段（劍橋）。 （1） 設計方法設計理念 模擬 設計 建筑師的主觀控制 技術(shù)工程師的客觀模擬 結(jié)果 反復深入過程 充分完善設計 建筑設計與技術(shù)的互動過程，相互影響，完美結(jié)合。 3、新型圍護結(jié)構(gòu)介紹 新型圍護結(jié)構(gòu)分為非透光型圍護

4、結(jié)構(gòu)（各種新型結(jié)構(gòu)體系、各種可通風墻體）和透光型圍護結(jié)構(gòu)（各種玻璃產(chǎn)品、各種型材、雙層皮、各種遮陽形式）。 （1）新型CL結(jié)構(gòu)體系 CL結(jié)構(gòu)體系(Composite Light-weight 復合輕型)是一種新型復合墻建筑結(jié)構(gòu)體系，同其他結(jié)構(gòu)相比，具有環(huán)保、節(jié)能(不用黏土磚)、抗震、自重輕、工業(yè)化生產(chǎn)等特點。CL結(jié)構(gòu)體系的材料組成是CL網(wǎng)架板做主要承重構(gòu)件的骨架(偏居中放置，兩側(cè)澆筑混凝土)，以高壓高強石膏板作為施工澆筑混凝土的永久性模板(替代了鋼模板和抹灰層)；同時，內(nèi)隔墻采用高壓高強石膏空心砌塊砌筑而成。 CL建筑結(jié)構(gòu)體系是一種由復合式外墻板、復合式承重墻板、復合式樓板(或普通樓板)

5、、輕骨料混凝土內(nèi)隔板組成的全新結(jié)構(gòu)體系。它是集建筑結(jié)構(gòu)與保溫功能為一體的新型復合鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，綜合技術(shù)達到國際先進水平。CL建筑體系不僅可以達到國家規(guī)定的節(jié)能65%以上技術(shù)標準要求，還解決了目前普遍采用外墻粘貼、外掛保溫層技術(shù)產(chǎn)生的易裂縫、空鼓、滲漏、脫落等隱患，并集保溫、抗震、環(huán)保、施工周期短、技術(shù)成熟先進、造價低等眾多優(yōu)點于一身，適用于城鎮(zhèn)各種形式的住宅建設。CL建筑體系推廣應用后，可取代粘土磚制品，是目前替代磚混結(jié)構(gòu)的最佳體系。在施工中，它具有以下特點: ①節(jié)約土地資源、節(jié)約能源　CL建筑體系不用黏土磚，按每條生產(chǎn)線提供50萬/年住宅的材料計算，即相當于1.2億塊黏土磚的

6、產(chǎn)量，每年可節(jié)約耕地300畝。同時CL體系若在全國采用，每年僅燒磚取暖可節(jié)約1億噸煤，相當于全國煤炭年產(chǎn)量的10%。 ②保護環(huán)境　節(jié)能的同時減少了大氣污染，而且CL建筑體系建成后無輻射、無污染，屬綠色環(huán)保型住宅。另一方面，施工過程可以減少50%的建筑垃圾，這對日益密集的城市空間來說，更是求之不得。 ③安全、高效　在安全性能方面，CL體系抗震性能比磚混結(jié)構(gòu)提高了2～3個地震烈度，優(yōu)于框架結(jié)構(gòu)；自重比磚混結(jié)構(gòu)減輕50%；保溫隔熱性能達到了國家規(guī)定50%的節(jié)能要求。CL體系還有效解決了墻體裂縫等建筑弊端，質(zhì)量穩(wěn)定。另外，CL體系產(chǎn)品供應商為購買CL體系住宅的業(yè)主在華泰保險公司投保20年的質(zhì)量

7、保險。在經(jīng)濟效益方面，CL體系比框架及框剪類結(jié)構(gòu)每平方米造價低100元左右；按使用面積計算，比磚混結(jié)構(gòu)低5%左右，帶來了直接經(jīng)濟效益。由于住宅內(nèi)外無外露梁柱，擴大住房使用面積8%～10%。 ② 符合建筑施工與城市發(fā)展的要求CL體系70%的構(gòu)件均在工廠內(nèi)完在，減少了濕作業(yè)和施工占地，縮短了工期，實現(xiàn)了文明施工。由于城市框架的逐漸完善，越來越多的建筑屬“城中城”建設，為施工提供的空間越來越有限，所以減少施工占地，集中加工建筑構(gòu)件會日趨必要，目前，已有多個工程采用了CL建筑體系。 CL體系復合墻板 （2）ASA板輕型鋼框架鑲嵌式體系 輕

8、型鋼結(jié)構(gòu)ASA板鑲嵌式集成節(jié)能建筑體系，是指采用冷彎輕型方管、矩形管及高頻焊接輕型“H”型鋼，圍護結(jié)構(gòu)采用ASA系列板材進行巧妙的組合達到房屋強度高、耐久性好、且保溫隔熱的目的。建筑體系制冷、供暖選用太陽能、地熱能（清潔能源、再生能源），根據(jù)地區(qū)不同也可選用海水發(fā)電、沼氣發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源。 ASA板以水泥、粉煤灰、發(fā)泡混凝土為主要原料，中間嵌入保溫材料聚苯板，ASA板內(nèi)嵌輕型鋼框架，就構(gòu)成了該建筑體系。 輕型鋼結(jié)構(gòu)ASA板建筑節(jié)能體系的優(yōu)點： ①高效節(jié)能 具有良好的保溫、隔熱性能?？筛鶕?jù)不同地區(qū)的氣候溫度，采用不同厚度和不同結(jié)構(gòu)形式的組合外墻和屋面。節(jié)能效果超過80%以上。該

9、建筑體系立足開發(fā)應用清潔能源、再生能源，廢舊的ASA板粉碎后還可作原料重新投入新的ASA板生產(chǎn)，屬超低能耗建筑。 ②節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材 建房不用一塊磚（板材生產(chǎn)原材料是水泥、粉煤灰），墻體薄，在不增加土地面積的情況下可增加使用面積10%—15%。普通磚混建筑每平方米施工 用水3噸，該體系屬干法作業(yè)（組裝式），每平方米用水不到30kg。板材按用戶需要尺寸加工，沒有邊角余料；鑲嵌式集成節(jié)能建筑體系與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)住宅體系 比較可節(jié)省鋼材30%—40%。 ③建筑速度快 建設周期僅為同等建筑面積（磚混結(jié)構(gòu)）的1/6。鋼結(jié)構(gòu)件、板材都在工廠預制好，現(xiàn)場施工快捷、方便、節(jié)省勞動力。板材可鋸、釘、鉆、刨、

10、粘等作業(yè)。 ④ 防火、防腐、抗震 此建筑體系克服了普通鋼結(jié)構(gòu)裸露在外面防火性能差的缺點。鑲嵌式把鋼構(gòu)件包裹在板材中提高了防火性能，耐火極限可達4小時，并避免了鋼構(gòu)件裸露 在外面長期接觸氧氣、水、酸堿介質(zhì)，阻斷了鋼構(gòu)件被腐蝕的條件，鋼構(gòu)件還經(jīng)特殊防腐處理，防腐性能好，房屋使用壽命為50年以上。經(jīng)清華大學土木系檢測， 通過九度大震房屋完好無損。八度地震設防區(qū)，可建六至八層建筑；七度地震設防區(qū)可建十二層以下建筑；六度地震設防區(qū)，可建十六層以下建筑。 ⑤隔聲 其板材采用專利發(fā)泡技術(shù)（板材內(nèi)部密閉微孔結(jié)構(gòu)，可高效阻隔聲音的傳遞），加上采用隔斷聲橋的結(jié)構(gòu)層，隔音效果強，16cm厚墻體隔聲性能超過3

11、7cm厚墻磚，外墻隔聲在40dB以上。 ⑥調(diào)節(jié)濕度 墻體板材具有呼吸性能，當室內(nèi)潮氣過大時，墻體可吸收潮氣；室內(nèi)空氣干燥時墻體可釋放水分，起到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度的作用。對人的呼吸系統(tǒng)起到保護作用。 ⑦生產(chǎn)、使用過程中無毒無害 放射性物質(zhì)符合國家GB6566—2001標準要求。經(jīng)建設部及專家評審認定為“健康建筑推薦產(chǎn)品”。 ⑦ 應用范圍廣 該建筑體系不僅適合民用建筑（別墅、低層多層住宅），也適用于公共節(jié)能建筑及工業(yè)建筑（醫(yī)院、學校、商廈、餐廳、寫字樓等）。⑨低價位、高品位 此建筑體系是以低價位、低能耗建造高品位、高舒適度房屋，以高科技引領人居未來，給房屋開發(fā)商帶來新的亮點、賣點；給居住者帶

12、來低能耗消費，給國家?guī)砉?jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材。創(chuàng)造更大的社會效益。 屋面板 鋼板內(nèi)嵌夾心保溫外墻 樓板 （2） 通風墻體 干掛式背通風外墻保溫隔熱體系 外墻面設龍骨，以多種增強板作面層裝飾，龍骨間填保溫材料，在龍骨上安裝復合好的保溫裝飾板。 典型性能可調(diào)節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的研究 通過對通風外墻保溫、隔熱測試、通風與隔熱性能實驗研究、理論分析，得出以下主要結(jié)論： ①與普通外墻相比，通風外墻的隔熱性能提高約20％； ②合理的夾層寬度為50m

13、m~100mm；外立面的開口面積約為0。05~0。10m2/ m 立面寬度； ③ 適用于不太注重保溫的夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)。 （4）新型透光型圍護結(jié)構(gòu) 利用真空玻璃--保溫瓶原理（1893年發(fā)明）研制。 特點：平板；透明；真空層0.1—0.2mm厚；兩片平板間有支撐物陳列；支撐物直徑0.3—0.6mm。 （5）太陽墻 由集熱和氣流輸送兩部分系統(tǒng)組成。集熱系統(tǒng)為垂直墻板，一般為金屬板材，覆于建筑外墻的外側(cè)，上面開有小孔，與墻體的間距一般200mm左右。氣流輸送系統(tǒng)包括風機和管道?！疤枆ο到y(tǒng)”可將50％－80％的太陽輻射能量轉(zhuǎn)化為可用的熱能

14、。普通“太陽墻系統(tǒng)”可將空氣加熱至高于環(huán)境溫度15℃至35 ℃。加玻璃的系統(tǒng)可提升溫度高達60 ℃?！疤枆Α卑逡话惆惭b在距外墻10~30cm處，提供35~80立方米新風量/hr。 太陽墻系統(tǒng)（Solar Wall TM Systems）是一項用于提供經(jīng)濟適用的采暖通風解決方案的太陽能高科技新技術(shù)。 　 其突出優(yōu)點在于： ①造價低廉，無需維護； ②微能耗，從而降低運行費用； ③提供新鮮空氣，改善居民的室內(nèi)環(huán)境，預防疾病。由于不斷的技術(shù)改良，太陽墻系統(tǒng)的成本大大下降。它作為一種外裝飾材料，具有美觀、醒目的特點。 太陽墻的構(gòu)成及工作原理 　　太陽墻全新風

15、供暖系統(tǒng)核心組件是太陽墻板。 屋頂太陽墻系統(tǒng)： 太陽墻板是在鋼板或鋁板表面鍍上一層熱轉(zhuǎn)換效率達80%的高科技涂層，并在板上穿有許多微小孔縫，經(jīng)過特殊設計和加工處理制成的，能最大限度地將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能。太陽墻板組成太陽墻系統(tǒng)的外殼，安裝后與傳統(tǒng)的金屬墻面（立面）相似。太陽墻板有多種色彩選擇，易于融入建筑整體風格。太陽墻系統(tǒng)的工作原理：室外新鮮空氣經(jīng)太陽墻系統(tǒng)加熱后由鼓風機泵入室內(nèi)，置換室內(nèi)污濁空氣，起到供暖和換氣的雙重功效。簡單地說，太陽墻可以最大限度地利用太陽能，將其轉(zhuǎn)換成熱能，以熱空氣的形式傳遞到室內(nèi)。 　　為了體現(xiàn)政府在可再生能源使用中的表率作用，德國Erlangen市政廳建設

16、項目使用了太陽墻空氣采太陽墻暖系統(tǒng)為建筑提供采暖安裝在建筑正立面的太陽墻充分表明了Erlangen市政府正以實際行動來響應歐盟提出的“綠色采曖”號召。把大樓的節(jié)能和減少運行費用作為考慮的頭等大事之一。建筑師關(guān)注的問題不僅僅是如何在建筑中使用可再生能源，而是還要更多地考慮如何能將太陽能系統(tǒng)與建筑立面有機的結(jié)合起來。對建筑師來說，建筑的外觀設計是極其重要的，但也要充分兼顧建筑運行維護的需要。最終，綜合各方因素，太陽墻系統(tǒng)被選中作為新建大樓的可再生能源系統(tǒng)。除了具有供熱量大、二氧化碳減排量大的優(yōu)點，還具有無需維護和無運動部件等特點。這一點對于安裝在建筑正立面上的太陽能系統(tǒng)來說尤其重要，因為一旦安裝后

17、，很難在建筑立面上對太陽能系統(tǒng)進行維護。解決方案：建筑師在這棟高層建筑的第6～14層之間設置了150m的太陽墻。這一大膽的設計非常吸引人，在保證充足得熱量的同時對建筑立面起到了非常好的裝飾作用。該系統(tǒng)每周平均工作60小時，每分鐘可以為建筑供應85.12m。的新鮮空氣。據(jù)計算，該系統(tǒng)每年減少的二氧化碳排放量達6噸。太陽墻系統(tǒng)的技術(shù)指標：經(jīng)過測試，每平方米太陽墻板在冬季日照正常情況下可向建筑物內(nèi)提供40m/h高于室外空氣17～35℃的新鮮空氣，每年可減少標準煤耗150kg，切實地為環(huán)保做出責獻。太陽墻新風系統(tǒng)在夏季可以為建筑起到遮蔭的作用，相比沒有太陽墻覆蓋的墻面低5℃左右，間接地為空調(diào)節(jié)約了能源

18、。由于太陽墻系統(tǒng)增加了墻面的隔熱系數(shù)，可使室內(nèi)冬暖夏涼，這是其他采暖設施無法比擬的。太陽墻技術(shù)目前巳廣泛使用于加拿大、美國、歐洲及日本的住宅、廠房、學校、辦公樓等不同用途的建筑上。它已榮獲多項國際大獎，并被美國能源部評為先進節(jié)能供暖技術(shù)發(fā)明。設于科羅拉多州的美國國家可再生能源研究所將其稱為迄今為止最為先進的太陽能供暖技術(shù)。2005年3月，太陽墻技術(shù)應用在中國大陸的典型工程“山東建工學院梅園一號學生公寓”已被中國建設部評為國家科技示。2005年9月，太陽墻系統(tǒng)在北京奧運村實驗房上安裝完畢并投入使用，得到了奧運村項目業(yè)主國奧投資有限公司的高度重視，將在奧運設施建設上大規(guī)模推開。太陽墻技術(shù)同時也在農(nóng)

19、產(chǎn)品及食品干燥領域廣泛使用。2005年5月，太陽墻農(nóng)用干燥的大型工程竣工并投入生產(chǎn)，節(jié)能效果十分顯著。 　　經(jīng)濟，環(huán)保和社會效益 ①經(jīng)濟效益分析 　　以青島地區(qū)為例：每平方米的太陽墻板在冬季日照正常情況下每天可向室內(nèi)提供17.6MJ的熱量，為業(yè)戶節(jié)約可觀的采暖費用。 ②造價及回報分析 　　安裝1m太陽墻板需要1600元（包括框架材料），安裝lm 玻璃幕墻需要800元左右(高檔的玻璃幕墻造價可達1000元以上)，那么用太陽墻板代替玻璃幕墻只需要多花800元。而太陽墻板在冬季會以每天3.9元的回報速度來回饋用戶，以此速度來計算只需要205天便能收回太陽墻板的投資。太陽墻板的使用

20、壽命在30年以上，無須維護，梭每年能源價格上漲幅度為3%、通貨膨脹率為2 5%、銀行折現(xiàn)率（長期）為9%來計算，太陽墻系統(tǒng)在30年內(nèi)給業(yè)主帶來的平均投資回報率為17.5%。太陽墻對環(huán)保和社會的效益貢獻巨大。根據(jù)測算，在中國華北地區(qū)每百平方米太陽墻每年可節(jié)能折合人民幣3~5萬元，同時減少二氧化碳排放約40噸。 （6）膜結(jié)構(gòu) 膜結(jié)構(gòu)（Membrane）是20世紀中期發(fā)展起來的一種新型建筑結(jié)構(gòu)形式，是由多種高強薄膜材料（PVC或Teflon）及加強構(gòu)件（鋼架、鋼柱或鋼索）通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預張應力以形成某種空間形狀，作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能承受一定的外荷載作用的一種空間結(jié)構(gòu)形式.膜結(jié)構(gòu)可分

21、為充氣膜結(jié)構(gòu)和張拉膜結(jié)構(gòu)兩大類.充氣膜結(jié)構(gòu)是靠室內(nèi)不斷充氣，使室內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力差（一般在10㎜～30㎜水柱之間），室內(nèi)外的壓力差使屋蓋膜布受到一定的向上的浮力，從而實現(xiàn)較大的跨度.張拉膜結(jié)構(gòu)則通過柱及鋼架支承或鋼索張拉成型，其造型非常優(yōu)美靈活. A．材質(zhì)：膜結(jié)構(gòu)所用膜材料由基布和涂層兩部分組成.基布主要采用聚酯纖維和玻璃纖維材料；涂層材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材為聚酯纖維覆聚氯乙烯（PVC）和玻璃纖維覆聚聚四氟乙烯（Teflon）。PVC材料的主要特點是強度低、彈性大、易老化、徐變大、自潔性差，但價格便宜，容易加工制作，色彩豐富，抗折疊性能好。為改善其性能，可在其表面涂一層聚四

22、氟乙烯涂層，提高其抗老化和自潔能力，其壽命可達到15年左右。Teflon材料強度高、彈性模量大、自潔、耐久耐火等性能好，但它價格較貴，不易折疊，對裁剪制作精度要求較高，壽命一般在30年以上，適用于永久建筑。 B．膜結(jié)構(gòu)特點：用于膜結(jié)構(gòu)中的高強度柔韌薄膜稱膜材，它是一種耐久用、高強度的涂層織物，由織物和涂層復合而成，具有質(zhì)地柔韌、厚度小、重量輕、透光性好的特點。對自然光吸收和透射能力、阻燃，具有良好的耐久、防火、氣密等特性；表面經(jīng)過氟素處理或二氧化鈦處理的膜材料抗老化性能好，具有較高的自清潔性能。 ①建筑造型優(yōu)美 　　膜結(jié)構(gòu)建筑是21世紀最具代表性與充滿前途的建筑形式。它打破了純直線建筑

23、風格的模式，以其獨有的優(yōu)美曲面造型，簡潔、明快、剛與柔、力與美的完美組合，呈現(xiàn)給人以耳目一新的感覺，同時給建筑設計師提供了更大的想象和創(chuàng)造空間。 ②具有良好的環(huán)保性、透光性、自清潔性，膜材表面采用PVDF（聚偏二氟乙烯）涂層、或二氧化鈦涂層，具有較好的隔熱效果，對太陽熱能可反射掉70%，膜材本身吸收了17%，傳熱13%，而透光率卻在20%以上，經(jīng)過10年的太陽光直接照射，其輝度仍能保留70%。 ③適合覆蓋大跨度空間 　　膜結(jié)構(gòu)中所使用的膜材料每平方壹公斤左右，由于自重輕，加上鋼索、鋼結(jié)構(gòu)高強度材料的采用，與受力體系簡潔合理——力大部分以軸力傳遞，故使膜結(jié)構(gòu)適合跨越大空間而形成開闊的無

24、柱大跨度結(jié)構(gòu)體系。 ④防火性與抗震性 　　膜結(jié)構(gòu)建筑所采用的膜材具有卓越的阻燃性和耐高溫性，故能很好的滿足防火要求。由于結(jié)構(gòu)自重輕，又為柔性結(jié)構(gòu)且有較大變形能力，故抗震性能好。 ⑤工期短：膜材裁剪。拼合成型及骨架的鋼結(jié)構(gòu)、鋼索均在工廠加工制作，現(xiàn)場只需組裝，施工簡便，故施工周期比傳統(tǒng)建筑短。 C．膜結(jié)構(gòu)體系： 　　膜結(jié)構(gòu)體系由膜面、邊索和脊索、谷索、支承結(jié)構(gòu)、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連接節(jié)點等組成。 膜結(jié)構(gòu)按支承分類： 　　膜結(jié)構(gòu)按支承條件分類為：柔性支承結(jié)構(gòu)體系、剛性支承結(jié)構(gòu)體系、混合支承結(jié)構(gòu)體系。 膜結(jié)構(gòu)建筑按結(jié)構(gòu)分類： 膜結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)可分為：骨格式膜結(jié)構(gòu)、張拉式

25、膜結(jié)構(gòu)、充氣式膜結(jié)構(gòu)。 D．膜結(jié)構(gòu)建筑形式的分類： 　　從結(jié)構(gòu)上分可分為：骨架式膜結(jié)構(gòu)，張拉式膜結(jié)構(gòu)，充氣式膜結(jié)構(gòu)3種形式 ①骨架式膜結(jié)構(gòu)（Frame Supported Structure） 　　以鋼構(gòu)或是集成材構(gòu)成的屋頂骨架，在其上方張拉膜材的構(gòu)造形式，下部支撐結(jié)構(gòu)安定性高，因屋頂造型比較單純，開口部不易受限制，且經(jīng)濟效益高等特點，廣泛適用于任何大，小規(guī)模的空間。 骨格式膜結(jié)構(gòu) ②張拉式膜結(jié)構(gòu)（Tension Suspension Structure） 　　以膜材、鋼索及支柱構(gòu)成，利用鋼索與支柱在膜材中導入張力以達安 定的形式。除了可實踐具創(chuàng)意，創(chuàng)新且美觀的造型外

26、，也是最能展現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)精神的構(gòu)造形式。近年來，大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材料構(gòu)成鋼索網(wǎng)架來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求高，結(jié)構(gòu)性能強，且具豐富的表現(xiàn)力，所以造價略高于骨架式膜結(jié)構(gòu)。 ③充氣式膜結(jié)構(gòu)（Pneumatic Structure） 　　充氣式膜結(jié)構(gòu)是將膜材固定于屋頂結(jié)構(gòu)周邊，利用送風系統(tǒng)讓室內(nèi)氣壓上升到一定壓力后，使屋頂內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，以抵抗外力，因利用氣壓來支 撐，及鋼索作為輔助材，無需任何梁，柱支撐，可得更大的空間，施工快捷，經(jīng)濟效益高，但需維持進行24小時送風機運轉(zhuǎn)，在持續(xù)運行及機器維護費用的成本上較高。 　　現(xiàn)今，城市中已越來越多地可以見到膜結(jié)構(gòu)的身影。膜結(jié)

27、構(gòu)已經(jīng)被應用到各類建筑結(jié)構(gòu)中，在我們的城市中充當著不可或缺的角色： PTFE膜（聚四氟乙烯涂層覆蓋玻璃纖維織物）：PTFE膜材是在超細玻璃纖維織物上涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料，顏色多為白色。這種膜材有較好的焊接性能，有優(yōu)良的抗紫外線、抗老化性能和阻燃性能。另外，其防污自潔性是所有建筑膜材中最好的，但柔韌性差，施工較困難，成本也十分驚人。在蓋格公司領導下，美國的杜邦公司、康寧玻纖公司、貝爾德建筑公司、化纖織布公司共同開發(fā)永久性膜材。其加工方法是把玻纖織物多次快速放入特氟隆熔體中，使織物兩面皆有均勻的特氟隆涂層，使永久性的PTFE膜正式誕生。此后永久性膜結(jié)構(gòu)正式在美國風行，許多學者對膜結(jié)構(gòu)進

28、行了深入的研究。20年后跟蹤檢測結(jié)果表明，這種膜材的力學性能與化學穩(wěn)定性指標只下降了20%~30%，顏色也幾乎沒變，膜的表層光滑，具有彈性，大氣中的灰塵、化學物質(zhì)微粒極難附著與滲透，經(jīng)雨水沖刷建筑膜可恢復其原有的清潔面層與透光性，這足以顯示出PTFE膜材的強大生命力和廣闊的市場前景。目前國外對這種膜材的開發(fā)和應用比較成熟，生產(chǎn)廠家也很多，如德國Mehler公司、Verseidag公司，日本Taiyoko-gyo公司、中興化成工業(yè)株式會社、美國Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。 PTFE 膜材剛安裝時略微呈黃色，隨著太陽光的照射，一般在3～6個月變?yōu)榧儼咨?，透光率?0 %～

29、15 %之間。盡管PTFE可以降低太陽輻射得熱，但是由于透光率較小，會影響室內(nèi)自然采光效果。 ETFE膜(聚四氟乙烯)：由ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）生料直接制成。ETFE不僅具有優(yōu)良的抗沖擊性能、電性能、熱穩(wěn)定性和耐化學腐蝕性，而且機械強度高，加工性能好。近年來，ETFE膜材的應用在很多方面可以取代其他產(chǎn)品而表現(xiàn)出強大的優(yōu)勢和市場前景。這種膜材透光性特別好，號稱“軟玻璃”，質(zhì)量輕，只有同等大小玻璃的1%；韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化學腐蝕性強，熔融溫度高達200℃；可有效的利用自然光，節(jié)約能源；良好的聲學性能。自清潔功能使表面不易沾污，且雨水沖刷即可

30、帶走沾污的少量污物，清潔周期大約為5年。另外，ETFE膜可在現(xiàn)成預制成薄膜氣泡，方便施工和維修。ETFE也有不足，如外界環(huán)境容易損壞材料而造成漏氣，維護費用高等，但是隨著大型體育館、游客場所、候機大廳等的建設，ETFE更突顯自己的優(yōu)勢。目前生產(chǎn)這種膜材的公司很少，只有ASAHI（日本旭硝子）（AGC）、德國科威爾等少數(shù)幾家公司可以提供ETFE膜材，這種膜材的研發(fā)和應用在國外發(fā)達國家也不過十幾年的歷史。 經(jīng)過改進了的一種粉式聚合樹脂，具有張拉強度大，質(zhì)輕、透明等特點。由于ETFE薄膜自身很薄，單層薄膜厚度不超過0.5mm，因此可忽略膜材本身的熱阻。在多層膜之間形成多個空氣夾層，利用空氣層的熱阻

31、來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的保溫。當采用5層ETFE薄膜的結(jié)構(gòu)，其傳熱系數(shù)K值可以降至1.0 W/m2。K左右。白色膜材透光率為50~55%，既能降低太陽輻射得熱，控制溫差傳熱得熱，同時能提高室內(nèi)采光效果。 工程應用： 北京奧運會場館 “水立方”膜結(jié)構(gòu)采用ETFE膜材，是目前國內(nèi)最大的ETFE膜材結(jié)構(gòu)建筑，膜材采用進口產(chǎn)品?！傍B巢”采用雙層膜結(jié)構(gòu)，外層用ETFE防雨雪防紫外線，內(nèi)層用PTFE達到保溫、防結(jié)露、隔音和光效的目的?！八⒎健辈捎秒p層ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)，共1437塊氣枕，每一塊都好像一個“水泡泡”，氣枕可以通過控制充氣量的多少，對遮光度和透光性進行調(diào)節(jié)，有效地利用自然光，節(jié)省能源，并且具有良好的

32、保溫隔熱、消除回聲，為運動員和觀眾提供溫馨，安逸的環(huán)境。 張膜充氣：四氟乙稀（ETFE）薄膜，（Bubble Wall）。 （7）典型性能可調(diào)節(jié)圍護結(jié)構(gòu)－雙層皮幕墻DSF 雙層皮玻璃幕墻（Double-Skin Faade，簡稱DSF）的構(gòu)造形式最早出現(xiàn)在20世紀70年代的歐洲，其目的是為了解決大面積玻璃幕墻建筑在夏季出現(xiàn)過熱的問題、高層通風可控的需求以及單純外遮陽維修、清洗困難等問題。主要做法是，在原有的玻璃幕墻上再增設一層玻璃幕墻，在夏季利用夾層百葉的遮擋與夾層通風將過多的太陽輻射熱排走，從而減少建筑物的空調(diào)能耗；冬季時打開百葉，關(guān)閉通風，形成溫室效應。

33、 雙層皮幕墻作為一種較新的幕墻形式，近20年來在歐洲辦公建筑中應用較多，據(jù)統(tǒng)計已建成的各種類型的DSF建筑在歐洲就有100座以上，分布于德國、英國、瑞士、比利時、芬蘭、瑞典等國家。近幾年來，國內(nèi)一些高檔建筑也開始了使用各類DSF的嘗試，國內(nèi)最近5年間陸續(xù)出現(xiàn)的雙層皮幕墻建筑如下表所示。雙層皮幕墻種類繁多，最為常見的是根據(jù)通風方式的不同，分為外循環(huán)式和內(nèi)循環(huán)式兩種。其中外循環(huán)式還可分為外循環(huán)自然通風式和外循環(huán)機械通風。如下圖所示。此外還可以根據(jù)夾層空腔的大小、通風口的位置、玻璃組合及遮陽材料等不同分為其他類型，如“外掛式”、“箱式”、“井－箱式”和“廊道式”。但其實質(zhì)是在兩層皮之間留有一定寬度的

34、空氣間層，通過不同的空氣間層方式形成溫度緩沖空間。由于空氣間層的存在，因而可在其中安置遮陽設施（如活動式百葉、固定式百葉或者其他陽光控制構(gòu)件）；通過調(diào)整間層設置的遮陽百葉和利用外層幕墻上下部分的開口的輔助自然通風，可以獲得比普通建筑使用的內(nèi)置百葉較好的遮陽效果，同時可以實現(xiàn)良好的隔聲性能和室內(nèi)通風效果。 國內(nèi)雙層皮幕墻工程一覽 對于外循環(huán)自然通風幕墻，其內(nèi)層幕墻一般由保溫性能良好的玻璃幕墻組成，主要起到冬季保溫，夏季隔熱的作用。而外層幕墻通常為單層玻璃幕墻，主要起到防護的作用，保護夾層內(nèi)的遮陽裝置不受室外惡劣氣候的損壞，同時，設置在外層立面的

35、開口可以調(diào)節(jié)夾層的通風。這種幕墻的主要特點就是利用夾層百葉吸收太陽輻射熱后形成的煙囪效益，驅(qū)動夾層空間與室外進行換氣，從而達到減少太陽輻射得熱的目的。為了獲得較好的自然通風效果，其夾層的寬度一般不小于400mm。與自然通風的外循環(huán)雙層皮幕墻相比，外循環(huán)的機械通風幕墻為了減少幕墻結(jié)構(gòu)對建筑面積的占用而縮小了兩層幕墻之間的間距，夾層間距一般小于200mm，由于夾層較窄，加上夾層百葉的設置，使得夾層通道的流動阻力增大，為了減少太陽輻射得熱，通常采用機械的方式對夾層進行輔助通風。當夾層有效通風寬度小于100mm時，單純依靠煙囪效應進行通風已經(jīng)不可行，這時需要采用輔助機械通風的方式來強化夾層的通風，一般

36、通風量不宜小于100m3/h。考慮到增加通風量直接影響風機能耗，因此存在一個最佳的機械通風量范圍。 對于內(nèi)循環(huán)機械通風DSF幕墻，在構(gòu)造上與前面兩種幕墻有較大的區(qū)別。它把保溫性能好的幕墻設置在外層，而內(nèi)層幕墻為普通單層玻璃。它主要是依靠機械的方式將室內(nèi)的空氣抽進夾層，利用溫度相對較低的室內(nèi)空氣來冷卻吸收太陽輻射后升溫的夾層，減少太陽輻射得熱。對于內(nèi)循環(huán)式DSF，適當減少機械通風量和提高通風啟動溫度可以節(jié)省電耗，不會增加房間負荷和裝機容量。 雙層皮幕墻進出風口的大小尺寸以及所處立面的位置也會不同程度的影響空氣流通通道的阻力，從而影響通風量。一般而言，在不影響立面美觀的前提下，開口面積越大越好

37、。對于孔板開口，開孔率不宜小于0.3；對于懸窗開口，其開啟角度不宜小于30。遮陽百葉位置對于雙層皮幕墻的夾層通風量也有一定影響。實驗和理論計算表明，百葉位置在夾層中間偏外10%～20%的寬度位置，有可能獲得最佳的隔熱和通風效果。 盡管雙層皮幕墻有一定的節(jié)能效果，但是由于其使用會增加1500～2000元/m2（立面面積計算）的成本，同時會浪費一定的使用面積，因此是否有必要采用需要慎重。 目前我國存在盲目推廣雙層皮幕墻的問題，認為雙層皮幕墻就是節(jié)能法寶，忽略了其氣候適應性特點以及設計構(gòu)造的高要求，應用中出現(xiàn)比較多的問題，包括不考慮氣候特征和建筑類型，盲目采用單一類型“不節(jié)能”的雙層皮幕墻形式。

38、 例如，南方炎熱地區(qū)辦公建筑盲目采用內(nèi)呼吸雙層皮幕墻，不考慮與外界通風，結(jié)果消耗量風機能耗、利用室內(nèi)低溫空氣帶走空腔熱量，節(jié)能效果有限。對于這種情況事實上完全用遮陽系數(shù)在0.3以下的Low-e遮陽型玻璃或淺色玻璃就可以，因為繼續(xù)降低外窗的遮陽性能后其節(jié)能效果相對很有限，或者直接就減少建筑的窗墻比、避免采用全玻璃幕墻建筑。又如，現(xiàn)在比較多的高檔住宅也采取雙層皮幕墻形式，有時候完全沒有必要。因為對于住宅而言，完全可以直接采用固定外遮陽的方式，節(jié)能效果和技術(shù)經(jīng)濟性更好。 大型透光圍護結(jié)構(gòu)設計總結(jié) 設計中構(gòu)造錯誤，甚至違背雙層皮幕墻設計基本原理。 問題1：分不清外呼吸、內(nèi)呼吸幕墻系統(tǒng)對內(nèi)、外層

39、玻璃的不同性能要求，比較常見的問題就是無論內(nèi)呼吸、外呼吸方式，外層玻璃均為采用單玻、內(nèi)層玻璃為中空玻璃。事實上，對于內(nèi)呼吸幕墻而言，高性能的玻璃置于外層節(jié)能效果更好。 問題2：無法通風，或者無法有效通風。主要原因包括夾層空間面積不夠，或者上下多層連通通風，實際通風效果有限。通風效果不佳，無法帶走夾層的太陽輻射熱量，有的時候空調(diào)能耗還會增加（特別對于公建而言，這種雙層皮幕墻方式會增強保溫性能，反而不利于過渡季或夏季夜間散熱）。 問題3：夾層不設置遮陽百葉，或采用簡單的絲網(wǎng)印刷或彩釉百葉，或者遮陽百葉設置在室外（如北京某建筑）。夾層不設遮陽百葉，整體遮陽系數(shù)的降低不過10%左右，完全沒有必要采取雙層皮構(gòu)造方式。而對于既采用雙層皮幕墻，如果僅僅是在外層或內(nèi)層多鍍上一層彩釉層或增加絲網(wǎng)印刷，圍護結(jié)構(gòu)的可調(diào)節(jié)性能十分有限（只能依賴通風），也沒有必要采用雙層皮幕墻方式。