工民建建筑的外围护结构设计探析--中国期刊网

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工民建建筑的外围护结构设计探析

发表时间：2021/5/28 来源：《基层建设》2021年第2期作者：刘树森

[导读] 摘要：近几年，建筑业的快速成长，工业和民用建筑中的外围护结构设计也与之前的不同。

        惠阳城市建筑设计研究院广东省惠州市 516211
        摘要：近几年，建筑业的快速成长，工业和民用建筑中的外围护结构设计也与之前的不同。本文将从工业和民用建筑中外围护结构设计的原则出发，重点对工业和民用建筑外围护结构设计措施展开了研究论述，能为行业有关人员提供一些参考。
        关键词：工民建建筑；外围护结构；设计
        引言：工民建外围护结构设计的重要目标是建设让居住者舒适、健康的环境，使工民建建筑最大程度地发挥其使用价值和功能。外围护结构设计对工民建建筑的作用非常大，影响居住者的安全性和舒适度，与人们的生活健康息息相关。针对当前存在的严重的建筑外围护结构设计不合理问题，我国的工民建筑施工都必须要进行全面的改革，可以通过材料的革新和技术以及结构设计的优化进行整改。
        1.传统的工民建建筑外围护结构设计缺陷
        传统的工民建建筑外围护结构在设计过程中存在较多的缺陷，严重影响工民建建筑外围护结构设计效果。首先，墙体上的建筑材料自身具有较高的传热系数，建筑材料的吸热能力较强，尤其在夏季，会吸收掉大量的热量，导致建筑物的外围受到高温作用影响，对建筑物自身的功能造成了较大的破坏，严重影响着建筑物的使用周期。其次，窗户作为外围护结构中的重要材料，在公民建建筑中存在窗户材料使用不合理及不规范现象，由于窗户自身的吸热及传热系数较高，受高温作用影响较大，不能满足建筑物的高温承受能力及人们的居住需求。通常在传统的建筑材料使用过程中，将240厚实芯粘土砖砌体作为建筑施工的主要材料，该种材料在冬季保温性能较差，并且在烧制粘土的过程中会消耗掉大量的土地资源，导致资源出现严重的浪费。
        2.工民建建筑外围护结构设计原则
        2.1建筑学设计的合理利用
        在进行工民建建筑设计的时候，往往会涉及到建筑学的相关知识，因此应该将建筑学理论作为设计思想，根据建筑学、美学、力学等标准进行结构设计，这是实现民工建建筑保暖、隔热、通风功能的重要手段。如果在这一过程中，没有对建筑学进行合理的利用，忽略了共民建建筑的功能性，不仅会浪费大量的资源，而且还会增加后期改装的成本。
        2.2绿色能源的设计和应用
        在工民建建筑外围护结构设计的时候，要尽可能的多采用绿色能源，当前主要的绿色能源有太阳能、风能、水能等，这些能源取自于大自然，如果妥善的利用，能为建筑节省很多资源，并且这些资源不存在污染环境的现象，所以也提高了建筑物外围护的绿色环保功能。对绿色能源的设计和应用，也能满足建筑物的取暖、照明等功能，大大的节约了能源。
        2.3不可再生能源的设计和应用
        如果上述两种方法无法满足建筑物的需求，就需要提供不可再生能源进行补给。由不可再生能源为建筑物提供热能、电能等能源。由于不可再生能源的消耗量较大，且成本较高，所以在设计过程中尽量减少对不可再生能源的使用。在技术能达到的范畴，首要选择是环保型能源，有时设计无法达到预期的效果，就要合理采用不可再生能源。比如我国北方的冬季供暖问题，大部分还采用机械设备为建筑物提供热量，然而这种设计十分消耗能源，机械设备的折旧维护成本高。在今后的设计中应该逐渐采用环保型能源进行替换。但是，结合中国的实际国情，在很长一段时间内，只能通过合理使用不可再生能源来实现工业和民用建筑外围护的结构设计。
        3.工业与民用建筑外围护结构设计步骤
        3.1明确外围护结构设计部件
        在设计工业与民用建筑外围护结构时，首先应明确主要围护结构设计部件，包含它的形态、功能及结构，在设计初期，应该严格依据有关任务书与设计规范书规划，对围护结构性能展开阐述。需在采光、通风等设计需求基础上，明确所需材料以及数量，合理设计墙体厚度、层次及所用材料等。

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        3.2对建筑能耗进行模拟分析
        在设计时若无法得到精确能耗信息，就一定要对建筑物能耗展开实验研究，对建筑物在某个时期内的整体能耗状况下做好充分准备，不但需要分析供热、供暖等主动性能，与此同时还需充分考虑建筑物的热量丢失。当建筑物使用中热损失较大时，并对比规定的经济标准，若有很大出入的指标，则其外围护结构设计不合格，需展开多次设计，直到能耗达到最低为止。
        3.3外围护结构和连接节点设计
        外围护结构设计过程中，应该对结构强度和刚度做到充分考虑，确保其建筑物建设标准能够达到国家规定标准，针对于雨雪、暴风以及地震等恶劣气候情况，能够有效承受和抵抗，而且还需要一定的适应能力，从而才能适应已经成型的长期环境条件[2]。例如：我国北方冬季室内和室外存在较大温差，在进行设计时必须对外围护的控制温度和湿度等方面的性能做到充分考虑。对连接节点设计时，应优先选择柔性节点构造，从而才能适应建筑物结构出现较大的位移和尺寸变化。
        4.工民建建筑外围护结构设计的策略
        建筑设计师们在进行工民建建筑外围护结构的设计时，主要从建筑外围护结构的防热设计、遮阳设计、保温设计、和通风设计四个方面来考虑，能防止建筑物的外围护结构在自然因素的影响下出现列缝和剥落现象，有效提高建筑物的安全性能，延长建筑物的寿命，具体策略如下：
        4.1防热设计
        随着建筑业的大力兴起和人们的审美观的不断提升，在建筑设计师的丰富创造力下，建筑的形式逐渐多样化。传统的透光型外围护结构的热工性能较差，起不到良好的隔热性能，在工民建建筑的外围护结构设计中，不会只考虑增大窗户面积来提高透光率，通过使用新的技术手段改善窗框，并选择热工性能好的玻璃材料，起到良好的防热作用。
        4.2通风设计策略
        为了保持室内环境的舒适和健康，除了保暖之外，建筑物的通风也很重要。自然风是主要的通风来源，因而在进行工业与民用建筑外围护结构设计中，要充分考虑风压和热压。建筑物的通风主要采用窗口和门作为通风渠道，这样能降低工程的复杂性。在设计过程中，要合理安排门窗位置，应符合人体活动的高度，适合开关。
        4.3保暖设计策略
        建筑物的保暖设计主要包括：提高供热和采暖系统的热效率、降低维护结构的热损耗。有关数据显示，建筑中墙体的散热量可达到外围护结构总散热量的30%，因此墙体节能设计是重点。在墙体的设计过程中，要充分了解各种墙体材料的传热性能。如果采用单一材料的外墙，在考虑材料价格成本，施工简便程度，承重强度的前提下，要尽量克服材料传热系数高的缺点，同时为了加强保温性能，可考虑填入热阻高的材料来填充空隙。也可采用复合外墙来进行墙体设计，复合外墙是对围护材料、承重材料、高保温材料进行复合。
        4.4遮阳设计
        我国的纬度位置决定了我国在夏季时，处于高温情况之下，及时是北方，温度之高也给人们的居住环境带来了影响。通常对于夏季室内温度的调节可以采用遮阳和吸热两种主要的处理手段，由于吸热的经济成本高，能源消耗量大，所以人们普遍采用遮阳的施工办法。遮阳设计的原理十分简单，就是通过遮蔽物来隔挡外部阳光射入到室内的量，遮阳就能够实现室内温度的调节。在工民建建筑外围护结构上进行适当的改变，使用遮阳构建是最简单的最有效的遮阳方式，例如安装金属卷帘和活动百叶窗等，都能起到良好的遮阳作用。
        结束语：
        由于城市化建设的步伐逐渐加快，让工民建建筑的使用效果也更好的呈现出来，不但能够给人们营造出良好的环境，而且还与人们的健康紧密联系。因此，在科技日新月异的今天，工民建的外围结构设计也应该随着社会需求而发展，并对其设计的程序、设计的观念、建筑材料和施工技术等进行分析，使建筑的实用性和使用性更贴近人们的日常需求。
        参考文献：
        [1]周寒宇.江苏寒冷地区高校教学建筑外围护结构节能改造设计研究[D].中国矿业大学，2015.
        [2]肖胜伟.工民建建筑的外围护结构设计策略的分析[J].科技创新与应用，2017.
        [3]黄光华.浅谈工民建建筑外围护结构设计[J].企业科技与发展，2015.