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大型公建项目斜屋面节能施工技术研究

发表时间：2021/6/10 来源：《城市建设》2021年5月作者：程毅、白双龙、廖泽顺、游小兵

[导读] 随着现代技术的革新与发展，建筑屋面的形式越来越多样化，施工进度和质量要求越来越高，在这样的条件下，大型公建项目斜屋面节能施工技术研究就成为了一项值得研究的问题。在建筑工程中应用新型的绿色节能技术与国家可持续发展理念吻合，可以提升资源的利用效率，降低污染，是推动建筑行业持续发展的基础与发展趋势。

中国建筑第五工程局有限公司程毅、白双龙、廖泽顺、游小兵邮编：410000

【摘要】：随着现代技术的革新与发展，建筑屋面的形式越来越多样化，施工进度和质量要求越来越高，在这样的条件下，大型公建项目斜屋面节能施工技术研究就成为了一项值得研究的问题。在建筑工程中应用新型的绿色节能技术与国家可持续发展理念吻合，可以提升资源的利用效率，降低污染，是推动建筑行业持续发展的基础与发展趋势。加强对建筑工程施工中新型绿色技能技术的分析研究，了解应用新型绿色节能技术的意义，对于建筑工程施工行业的持续发展有着积极的价值与意义。
【关键词】：建筑；节能；能源
        【引言】研究表明：目前大多数建筑采用的平屋顶，在太阳辐射最强的中午时间，对于平屋面是正射的，平屋面仅反射不到30%的日照，而太阳光线对斜屋面的角度是倾斜的，而非金属浅色的异形屋面至少反射65%的日照。反射率高的屋面大约节省20%-30%的能源消耗，据相关科学研究表明：部分材料制成的异形屋面，确实能减少至少50%的空调能源消耗，在夏季高温酷暑季节节能减少10%-15%的能源消耗。斜（坡）屋面不仅可提高屋面的热工性能，还可能提供新的使用空间，也有利于防水，并有检修维护费用底、耐久之优点。
        一、研究对象及研究方法综述
        1、华南理工大学广州国际校区F3、E5地块均存在斜屋面，包括浅色坡屋面，不规则的弧形屋面等多种形式，斜屋面的施工质量与节能效果是整个项目屋面施工过程中的难点及亮点。因此研究对象设定为：大型公建项目斜屋面节能施工技术研究。
        2、研究目标：指导华南理工二期工程F3、E5地块的斜屋面施工，在保证施工质量的前提下达到斜屋面节能的效果。
        3、研究方法：
        （1）使用CAD深化、BIM模型等手段，对斜屋面的坡度甚至弧度进行精确放点，同时研究施工过程中的一些监控点及复核手段，保证最终成型定位精准无误。
        （2）通过对不同屋面材料的施工便利性、安全性、经济性等比较，研究选用合适的斜屋面材料，同时对斜屋面结构的深化设计，并对斜屋面的支模体系、细部构造、保温及防水层进行优化，保证斜屋面的设计与施工科学性；
        （3）通过对屋面材料的选择，在保证结构质量的前提下，优化屋面保温及防水的做法，保证最终斜屋面达到节能效果。
        二、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础
        中国建筑节能技术正处在发展的初期，建筑能耗很高，能源利用率还很低，我国南方地区在夏季太阳辐射和室外气温的综合作用下，从屋顶传入室内的热量要比从墙体传入室内的热量多得多，因此，建筑屋面的隔热节能尤为重要。
        建筑能耗我国总能耗中所占的比例是很大的，约为25%-40%，与世界发达国家相比还有相当大的差距，例如，我国绝大多数采温地区维护结构的热功能性都比气候相近的发达国家要差许多，外墙传热系数为他们的3.5-4.5倍，外窗为2-3倍，屋面为3-6倍，而且单位建筑面积的能耗还很高，能源利用率还很低，仅为28%，欧美平均近50%，日本为57%。
        我国的可利用能源是极为有限的，这已经引起了我国的高度重视。提高围护结构的保温性能是降低建筑能耗的关键。屋顶作为一种建筑物外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量，大于任何一面外墙或地面的耗热量。华中大部分地区属湿热性气候，全年气温变化幅度大，干湿交变频繁。如武汉市区年绝对最高与最低温差近50℃,有时日温差接近20℃, 夏季日照时间长,而且太阳辐射强度大, 通常水平屋面外表面的空气综合温度达到60～80℃, 顶层室内温度比其下层室内温度要高出2～ 4℃。因此,提高屋面的保温隔热性能,对提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要，这也是减少空调耗能，改善室内热环境的一个重要措施。在多层建筑围护结构中，屋顶所占面积较小，能耗约占总能耗的8%-10%，据测算：每降低空调减少能耗10％，而人体的舒适性会大大提高。因此加强屋顶保温节能对建筑造价影响不大，节能效益却很明显。
        三、斜屋面节能技术特点比对分析
        （1）施工质量方面：
        平屋面的保温及防水效果往往不太好。对平屋面做外防水时，屋面细部节点的防水做法较为复杂，而且极大的依赖现场作业人员的施工技术能力，做出来的防水层防水效果不尽如人意。

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而斜屋面的防水，较为简单，利用斜屋面的天然排水，不但增加了排水渠道，而且还简化了屋面防水的做法，最大限度的降低了施工成本以及作业人员操作带来的质量缺陷风险。平屋面的保温做法往往也较为复杂，而斜屋面可通过在混凝土内复合保温材料，可以极大的提高屋面的热工性能。
        （2）节能节材方面：
        大多数建筑采用的平屋顶，在太阳辐射最强的中午时间，对于平屋面是正射的，平屋面仅反射不到30%的日照，而太阳光线对与异形屋面的角度是倾斜的，而而非金属浅色的异形屋面至少反射65%的日照。反射率高的屋面大约节省20%-30%的能源消耗，据相关科学研究表明：部分材料制成的斜屋面，确实能减少至少50%的空调能源消耗，在夏季高温酷暑季节节能减少10%-15%的能源消耗。
        （3）成型效果方面：
        建筑的平屋面造型往往比较单一，无法在立面上体现造型特点，而斜屋面可能提供新的使用空间（顶层面积可增加约60%）。可以将现代混凝土结构与古典的建筑屋面造相结合，使得做出来的造型更加具有特色，更加具有辨识度，更加的美观。
        除了以上提到的几点，斜屋面还有检修维护费用低、耐久等优点。最为重要的一点，在做到节能环保的同时还可以满足现代公建项目各式各样的建筑造型。不但有效的节约材料，保护环境，同时还使得整体建筑的外观造型更加的美观，可以说是一举多得。在传统的平屋面上想要做出比较复杂的造型，往往需要大量的材料，在运输，以及施工过程中出现大量浪费，如木料切合不符合标准，以及大量的水泥、砂石在使用过程中出现泄露或调配不合理，导致的浪费。而斜屋面就改变了这种局面，可以在设计图纸阶段，就对屋面的造型设计好，并且确定好相应的建筑材料，在保证建筑立面造型效果的同时，也避免了材料在各个环节上的铺张浪费，节约材料，节省人力物力，大大的减少施工成本，同时也最大限度减少建筑施工对周边环境的影响。
        当今建筑逐渐走向现代化、造型多样化，建筑斜屋面的新颖形式将越来越被设计师所使用，对其整个的施工过程进行研究，把握斜屋面施工的质量控制要点是具有意义的研究方向。
        四、斜屋面节能施工技术可行性分析
        1）该技术属于新型发展技术方向，是当前建筑业研究的热点；该类建筑结构形式创新性强，具有较强的推广和应用价值。
        2）以企业为主体、以市场为导向，在过程实施中结合科研院所和检验检测机构的技术资源，进行实验检验，能够有效带动技术革新。
        3）技术路线采用理论结合实际的研究方式，相关研发设备完善，技术资源充沛。
        五、斜屋面节能施工技术创新点及利益成效
        现浇斜屋面的建筑方式属于现代新奇的设计方式，其独特的方式是未来建筑走向多样化、异型化的重要拓展面。
        1、技术经济效益分析
        在保证施工安全的前提下有效保障在复杂施工条件下建筑混凝土斜屋面的施工质量，同时确保斜屋面的节能效果，取得良好的经济效益。
        2、通过本课题研究，可形成一整套针对斜屋面节能的施工方法管理技术，实现施工全过程的预测与优化，从而达到节约成本，提高收益效率的目的。
        推广应用前景分析通过本课题成果的应用，将为后期相同类斜屋面的施工设计提供经验。
        3、对公司提高经营业绩的作用：通过质量与安全管控，申报省级工程奖，取得奖项，同时为公司在大型公建项目施工领域积累更多施工经验。
        结语：
        在我国的现代公建的施工当中，社会关注的方向已经越来越多地放到节能技术的应用上来，节能技术也渐渐地得到相关政府部门经济以及政策上的支持，发展非常迅速。在公民建筑当中，节能技术的发展意义是非常重大的，对于建筑行业技术的发展与创新有着非常大的推动作用，更重要的是推动了建筑工程行业中技术应用水平的整体提高。
参考文献：
[1]刘春艳.BIM技术在某大型购物中心地库的设计应用研究[J].土木建筑工程信息技术,2019,(6).111-115.
[2]马智亮.追根溯源看BIM技术的应用价值和发展趋势[J].施工技术,2018,(6).1-3.
[3]马智亮.我国建筑施工行业BIM技术应用的现状、问题及对策[J].中国勘察设计,2017,(11).39-42.