温州钢结构专题：随着我国住宅的紧张，钢结构住宅建筑节能政策的实施，改变了我国住宅第一难题。

2 墙体与结构的连接一会要选用柔性连接构造由于钢结构本身有较好的变形性能，所有这种结构形式有较好的抗震性能。这就要求墙体材料应该具有与钢结构变形的随动性能。当墙体材料选用砌块时，墙体与钢柱的连接方法(见图1)。当钢柱发生水平或垂直方向的移动时，由于连接件的存在，砌体没有阻碍钢柱的运动。在这种构造中不会出现由于砌体与钢柱变形不协调出现的裂缝现象。可调锚栓图1 钢柱与砌块体的连接

3 巧妙地使用空气层栓由于钢结构大多会选择装配式墙体材料，所以比较易于形成空气间层。北欧和北美地区的节能建筑非常重视空气层的存在。空气层起着非常重要的作用。按照空气间层是否与外界空气相通。空气间层可以分为密闭空气间层和对外开缝的空气间层。这种空气间层起的作用是完全不一样的。

3．I 密闭式空气间层密闭式空气层的主要功能是保温隔热功能，这是我国设计人员比较熟悉的作法。空气间层的厚度超过60mm时，其性能并没有多少的改善。铝箔如果应用在空气间层中，会对其性能有大幅度的提高。表2中显示了厚度为30mm时的空气间层在没有铝箔、单面铝箔和双面铝箔时热阻情况：表2 3om 空气层在没有铝箔、单面铝箔和双面铝箔时的冬季热阻由表2可以看出，带有双面铝箔的30mm的空气间层的热阻相当于25mm厚的聚苯乙烯板的性能。铝箔这种材料极便宜，有些保温材料本身带有铝箔，设计人员巧妙地将空气层与铝泊结合起来使用，会起到较好的效果。

3．2 开放式空气间层开放式空气间层的主要功能是隔热功能和使空气间层外侧墙形成防雨屏。我国设计人员一般以外墙的水密性和气e力与建筑内部乎相同于压力差而产的雨水的渗漏0图2 雨水进入复合墙体密性来阻止风雨的侵袭。但是外墙不可能完全是气密的或水密的。当墙体采用的是复合墙体时，通常在墙体内部形成一个空腔。这样墙体在风压的作用下，造成空腔内部的压力比外部压力要低。但这个压力比建筑物的内部压力要高。暴风雨中，建筑物外表面完全被雨水所覆盖。在无风的情况下，这些雨水会通过缝隙越过外表面，而在有风的情况下，这一压力会使雨水穿过缝隙，雨水穿过空隙并有较高的力量，从而喷湿墙面或交接缝，然后由于压力差的作用进入墙的内部(见图2)。封接e •—塑料捧气孔1． 刚扎型保盟材奉’ ● ‘硅 ‘ __ ‘●一损利三维板a b图3 进入外层墙的水通过捧水孔捧出开口的复合墙当人们认识到水可能在压力差的作用进入墙的内部时，便有意给这些水提供 个清洁的空腔，并且在空腔的内部提供第二层气体阻隔层。水通过外层这些不可避免的小缝流入空腔，然后经由散水少小的排水孔流出来。北美地区复合墙外层墙开口已经成为普遍措施。这样中部空腔压力基本上与风压相同，这样风压几乎完全反作用于内墙。由于外墙面与空腔之间只有很小的压差，在这种压差作用下，会有少量的雨水进入外层墙内部并且可通过排水孔排出。这样的外层墙体可以当做一道防雨屏。见图3a和图3b。图4在角落的雨水渗入情况图5处理位于角落的外墙防雨方法13 钢结构住宅专题在楼角处情况比较复杂，如图4。在这种情况下，角落中空层设置填充物见图5。所使用的填充物既不能吸收水份也不能形成热桥。现在还没有理论用于测试来定量或计算防雨屏与开口尺寸、空间、或节点尺寸。国外的设计者和生产商是依照经验来判断。例如预制的三维板的通常的空腔是6mm内径，大至3m的横向间距和2m的纵向间距。当采用上述方法处理由于风力引起雨水渗入的方法时，外培外表面最好选用有较多气孔的材料作为防雨屏(比如混凝土砌块)。这是清除雨水渗入和培内部水蒸汽渗出的理想设计。水蒸汽在完全结露之前就可渗出。在夏季，水蒸汽是由培体的外部向内部渗透的。上述的墙体设计方法较好地解决了这一问题。

4 妥善处理热桥，避免有害热桥的产生热桥就是一些相对热阻值较低的点或构件强行切入建筑物的保温层。有些热桥是不可避免的，如插入保温层中的连接件，保温设计中常用的梁托，从培体挑出的阳台板，在内保温设计中不可避免地由结构板，十字培形成的热桥等。这几种热桥对建筑物的危害是不同的，可以把它们分成两类：一类是仅带来一些热量损失，并且热量损失不大，称之为无害热桥。另一类带来的不仅是能量的损失，更重要的是给建筑物带来破坏，称之为有害热桥。外墙内保温的设计所形成的严重热桥，它的存在所带来的不仅仅是能量的损失，更严重的后果是对建筑物的破坏。国内外还没有可靠的计算热桥周围热流的方法，但是国外通过测量，发现这样的热桥内表面温度一定低于周围的平均温度。而这样的温度冷得足可以使内部空气的水蒸汽发生结露现象。最典型的例子是由培体挑出的阳台板，这样的阳台板就象是一个大的散热通道，甚至在某些情况下低于零点，即使室内的温度较低也会导致结露的发生，从而造成污点、霉斑、地板翘曲，表层剥落，其热量损失非常大。为了提高培体的保温性能，往往需要采用具有较好性能的保温材料如聚苯板，玻璃棉等。安装这些材料需要连接件，形成了热桥。在这种情况下热桥对建筑物产生的不利影响最小，即：热桥有较大的吸收热量的面积而热桥的未端相对较小，因为内端收集热量比未端释放热量快，热桥的材料整体就会保持一个相对较高的温度，这样的设计方法参于提高热桥的温度同时并没造成通过它的热流大幅度提高。这样的热桥可称之为无害热桥。

5 避免结露水的发生我国传统住宅大多为黏土砖结构。由于黏土砖具有良好隔热性能和耐候性。所以不会出现结露水。它的缺点只是在墙体较薄的情况下(如370mm)不能满足北方地区的保温要求。随着在限制禁止使用黏土砖的政策，新的墙体材料被大量应用。如果设计不得当就会产生结露现象。结露会使墙壁发霉，木地板腐烂，并损坏内部装修和家具。发霉不仅使墙面出现污斑，而且孢子扩散开后产生臭味，又能传染真菌性疾病，使房间的卫生条件恶化。应该努力防止能产生如上露害的结露。由于中国人的炊事习惯，室内往往维持较高的湿4度。在加拿大出现过相同的建筑形式，华裔住所培体出现大量结露水现象，而非华裔的白人住所并没有出现这种现象。使人体比较舒服的相对湿度是50％---60％，我国冬季北方地区有使有空气加湿器的习惯，所以设计人员要特别注意避免结露带给围护层的破坏。建筑结露常分为“表面结露”和“内部结露”两类。所谓表面结露是指，当室内的湿空气碰到低于露点温度的壁面和顶棚时，水蒸汽就凝成水珠附着其上。所谓内部结露是指，当水蒸汽在蒸汽压差作用下通过培体和屋盖时，被阻挡在低温部位，产生结露。内部结露应理解为固体材料以及孔隙中的结露现象。当材料内部产生结露时材料处于湿润状态，使导热系数增大。特别是保温材料，更应注意这一点。另外，内部凝结水量增大，将改变材料的形态，在寒冷地区还会使材料冻裂。表面结露取决于空气湿度以及和湿空气相接的墙壁、地面、吊顶、屋盖等部位的表面温度。防止表面结露的基本原则，第一是增大围护结构的热阻，提高室内表面温度；第二是减小室内的湿度。前者实际上就是使用保温材料，后者就是设置通风口通风设施。结露按照发生季节的不同可分为冬季结露和夏季结露。冬季结露是因气侯寒冷，使室内培面、地面、屋盖、吊顶的温度下降，造成室内室内空气中的水蒸汽饱和。或者在结构内部产生的同一物理现象。夏季结露是当室外空气向高温变化，而室内墙面、地面、屋盖、吊顶等部位温度不能及时升高时；或者室内温度较低，结构外表面的温度低于室外空气的露点温度时；或者外部高湿空气流入低温房间中，达到饱和时所产生的结露。内部结露是水蒸汽可通过材料由水蒸汽压高的地方向水蒸汽压低的地方运动造成的。这种独立的气体运动形式在1930年就被认识到了。在冬季采暖的室内的水蒸汽压大于室外水蒸汽压，水蒸汽就会通过材料由室内向室外运动，当水蒸汽通过墙体时在某一材料内部超出了某点结露的饱和压力，那么就会出现在墙体内部结露现象。室内相对湿度越高，结露就越严重。大多数建筑允许少量结露的情况发生，但是如果室内的湿度维持在较高的水平上，就足以造成问题的产生。如果这一结露点恰好发生在保温材料层中，那么就会引起保温层的失效使建筑物达不到设计的保温效果。材料含湿后，导热系数增大，保温效果减弱，进一步促使结露更为严重。某些材料结露后会产生收缩和挠度。防止内部结露的基本原则，第一是增大温度高的一侧的水蒸气渗透阻；第二是减小室内的湿度。外培内保温如果保温层以里的材料的渗透阻不够大，水蒸汽极易在保温层内部结露。而这种形式下，结构层的温度接近于室外温度。在冬天，这种形式的构造使得结构层的温度极度极低，由于各种原因贮留在结构层的水份很难被蒸发掉，这些水分的冻融会造成结构的破坏，所以建议在采用外墙内保温这种构造形式时，要设置完全的水蒸气阻隔层。并且在地板和节点的地方要封闭空气阻隔层。外培外保温层以里的材料的渗透阻相对较大，计算过程中出现了墙体内部结露现象，可以靠提高水蒸汽阻的方案加以解决。比如增加一层磁釉漆等。设计水蒸汽阻隔层要注意以下几点：①尽可能地安装在保温隔热层的较温暖的一面；②面积尽可能大，搭接处尽可能少：③搭接的宽度足够大；④经过散热器时要保持连续性。隔汽层的是否设置与当地的气体条件有很大关系，设计人员可以借助计算机软件进行计算。严寒地区既使是外培外保温系统，如果不设隔汽层也会在培体保温层的外侧出现结露现象，所以建议在严寒地区无论什么样的外培保温系统，必须设置水蒸汽阻隔层。在寒冷地区，如果是外培外保温系统，可依据具体情况进行设计计算；但是如果是内保温或是中间保温，没有隔汽层，在冬季保温层内层必然出现结露水，所以必须在这种情况下设置隔汽层：而且还要考虑是否会在夏季出现水蒸汽由室外向室内渗透时，是否会出现结露水，设计人员仍可借助计算机软件进行计算以决定是否设置隔汽层：对于夏热冬冷地区，设计人员可根据具体情况进行设计计算，这一地区的湿度较高，如果选用有高性能的保温材料复合培体，可能既要考虑冬季室内向室外渗透出现的结露，也要考虑夏季室外向室内渗透出现的结露，从而设置双重的空气阻隔层。图示6显示了在严寒地区的结露情况。在相对湿度是35％，室内温度为25℃，室外温度为-25~C的情况。图中显示在X轴处必然发生结露。图7的屋面构造极易结露；冬季时如果室外温度为零度以下，则屋内必然结露：在夏季，如果室内用空调制冷，也可能产生结露现象。冰内图6 严寒地区结露情况 图7 极易结露的屋面构造

6 在钢结构建筑中比较理想的墙体和屋面构造图8中是北美地区的三层钢结构外培屋面构造图。这种构造的特点是：①保温层是连续的没有可以造成结露现象的热桥：②隔汽层是连续的，培体的隔汽层与屋面的隔汽层相连接；③ 空气间层与室外空气有通气孔相接，所以外层培可作为防雨屏；④外层培由实心砖砌筑，为培体提供了良好的隔热功能：⑤外层培与主体框架采用的连接方式是柔性连接，当内外层培发生的变性不一样时，连接件可以调节变形：⑥如果雨水在风的作用下渗入外培时，或夏季水蒸汽渗入外培时，空腔中水的水可以通过下部的排气孔，排出培外。由于抗风要求，这种培体被严格限定在3层以内。图8 北美地区的3层钢结构外墙与屋面构造

7 几种外围护结构破坏案例分析案例一：北方某一居住建筑，屋顶为穹顶。考虑到施工方便，开发商选择了外保温浆料作为屋顶保温层。设计人员根据材料供应商提供的质检报告，表明该外保温浆料的导热系数是0．05。于是设计人员按照节能50％的要求，设计5cm 的外保温浆料的保温层。培体选用的是5cm的聚苯板作保温。该建筑交业主使用后，出现顶层屋面板室内一侧出现结露水的情况，引发了业主向开发商索要双倍赔款。出现这种情况的分析如下：首先，材料供应商没提供材料在正常含水率条件的导热系数值。其次，设计人员错误地选用材料在干密度条件下的导热系数值进行热工计算。质检报告上的导热系数是在保温浆料在烘干情况下测得的，而实际使用的保温浆料含有一定的水分。通常情况下，水泥制品的建筑材料的导热系数在使用条件下比它在烘干条件下会有30％的提高。如果在水泥制品中混入易吸湿的材料，它的导热系数会提高得更多。在本案例中，取样式的保温浆料实际的导热系数是0．1。在这种情况下，整个屋面的传热系数大大高于四周的培体。屋顶变成了巨大的热桥。当住户入住之后，日常生活给房间空气中带来了较高的湿度，空气与冷的屋顶接触，引起了结露出水的发生。当设计人员选用国标中没有的保温浆料时，一定慎重。必须向厂商索取要材料在正常含水率条件的实测值，并根据材料本身吸水率的性质，进行适当的修正。外保温浆料必须具备很好的耐冻融性能，而符合要求的材料少之又少。所以当选择这种材料时一定要慎之又慎。15m 5 o 钢结构住宅专题案例二：没有考虑材料物理性能的协调性，自制的钢筋混凝土聚苯乙烯复合培板在一个采暖期后普遍开裂。某开发单位，为钢结构住宅预制了钢筋混凝土聚苯乙烯复合培板。其做法是在钢筋混凝土板中夹5em的聚苯板。如果不采取适当措施，这种做法的结果是培体必然开裂。在冬室室外温度低于零度的地区，如果室内的相对温度超过50％，经过计算，必然在聚苯板内部出现结露点。时间越长，结露水越多。在北方，聚苯板靠近室外一侧温度必然在零度以下，在反覆冻融的条件下，培面起鼓开裂就变成了正常的物理现象。当一定要使用这种板材时，建议靠近室内一侧一定要加一层完整的隔汽层或是采用聚合物砂浆取代普通的水泥砂浆，以防止水蒸汽的侵入，从而杜绝在保温层内部形成结露水。案例三：错误选择了外围护结构外层板。某生产厂商从国外引进了一条板材和生产线，这种板在国外可以作为外围护结构的最外层培板。北京地区的钢结构住宅小区中，开发商考虑到期有良好的装配性能，便选择它作为封闭阳台板的最外层板，其结果是：在一个采暖期过后，该板材起鼓。这一现象表明，该板材的耐冻融性较差，不适合用于室外。开发商与材料生产商交涉中，材料生产商出具了国外的抗冻融性检测报告。这表明这种板材不具备外培板的最基本条件，不具备国外同类板材的性能。案例四：北京某一新建住宅楼，使用外培外保温体系，春天刮风时，山培外保温整体被风刮掉。该住宅楼的外培为混凝土空心砌块，采用苯板做外培外保温体系。在这个案例中，设计方案是用锚栓将保温板与预埋件连接。可是在实际施工过程中，当苯板覆盖上外培之后，工人看不见预埋件位置，导致一些锚栓与培体并没能连接上，所以锚栓并没有按设计要求固定在龙骨上。这样，楼角处是风压变化点，空气间层所受风压是正负风压的叠加值。在春天的大风下，外保温层被整体掀起。