建筑外墻設計規范范文

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第1篇

關鍵詞：既有高層住宅、節能改造、經濟評價

中圖分類號：TU241.8文獻標識碼： A 文章編號：

在高層建筑興起后的城市發展過程中，大城市中幾乎一直都存在著許多能耗高、熱工性能差且舒適度偏低的高層住宅建筑，對此類建筑進行節能改造，近期可提高居住環境的舒適度，遠期可延長建筑使用周期、降低能源消耗，使國家能以有限的資源維持長遠的發展，利國利民。

本文以西安建筑科技大學南院8#高層住宅為對象，調研分析目前住戶普遍反映在采暖季室內溫度偏低情況出現的原因，結合相關計算和節能規范要求，說明該建筑節能改造的必要性。考慮不影響住戶正常生活，提出一套節能改造方案，希望通過改造可以明顯提高建筑室內熱舒適度，達到節能65%要求。改造措施考慮適宜性及普遍推廣性；同時為每戶加置一套太陽能熱水系統，以節省生活熱水消耗的能源。最后通過對節能改造方案進行經濟性評價說明其可行性。

1. 8#高層住宅樓現狀

1.1 8#高層住宅樓基本概況

8#高層住宅樓位于西安市碑林區建設東路西安建筑科技大學南院家屬區內，屬單位集資住宅，1999年3月完成設計，2000年建成并投入使用。該建筑地上24層，地下2層（含人防和地下車庫），建筑高度71.95m，標準層面積723.6m2，總建筑面積18570m2，體型系數0.25，窗墻比南向0.3、北向0.26、東/西向0.17。

1.2 8#高層住宅護結構現狀分析

1.2.1 外墻現狀分析

8#高層住宅外墻保溫為內保溫，南北向外墻內側涂20厚保溫粉刷石膏，東西向外墻和飄窗內側貼40厚聚苯乙烯泡沫塑料板并涂25厚保溫粉刷石膏，做法用料選用《陜97J01建筑用料及做法》中做法。8#樓外墻保溫構造做法見圖1.1。

圖1.1 改造前外墻保溫構造做法

改造前外墻傳熱系數計算值K =0.79 W/（m2•K）

1.2.2 外窗現狀分析

該建筑外窗為塑鋼推拉白玻窗，部分為鋁合金白玻窗，另外部分住戶在二次裝修時安裝了內窗以減少冬季熱量損失。這類窗戶已不能滿足現行建筑節能設計規范的要求，需要更換新型窗框和新型高熱阻性節能玻璃。

1.2.3 屋頂構造現狀分析

根據8#樓建筑施工圖資料，該建筑屋面構造做法見圖1.2。

圖1.2 改造前8#住宅樓屋面構造做法

改造前屋面傳熱系數計算值K=0.46 W/（m2•K）

綜上，該住宅外墻傳熱系數和屋頂傳熱系數均高于現行民用建筑節能設計規范規定的限值，需要進行節能改造；外窗選用的材料特性不符合現行節能設計規范要求，需全部更新改造；調研發現幾乎所有住戶日常所需生活熱水均來自電加熱和燃氣加熱，改造時為每戶加置一套太陽能熱水系統，節省部分電能和燃氣能。

2. 節能改造方案設計

2.1 外墻節能改造

外墻改造采用外保溫，不改變原內保溫構造，直接在外墻外側進行外保溫處理。改造后外墻保溫構造見圖2.1。

圖2.1 改造后外墻保溫構造做法

改造后外墻傳熱系數計算值K =0.36 W/（m2•K）

2.2 屋面節能改造

屋面改造選用倒置式屋面做法，在原有屋面構造上進行加置保溫層處理。改造后屋面構造見圖2.2。

圖2.2 改造后8#住宅樓屋面構造

改造后屋面傳熱系數計算值K =0.27 W/（m2•K）

2.3 外窗節能改造

改造更換全部外窗，選用新型材料窗框和中空玻璃，降低外窗熱損失，提高節能效率。改造選用高保溫窗型（雙玻一膜）塑鋼窗，其綜合性能指標見表2.1。

表2.1 高保溫窗型（雙玻一膜）塑鋼窗綜合性能表

通過表2.1可看出，外窗更新改造選用的新型外窗傳熱系數為2.3 W/（m2•K），低于現行節能規范規定限值，達到節能設計標準。

2.4 太陽能熱水系統應用

根據8#樓實際情況選用承重類陽臺式太陽能集熱系統。該住宅樓每戶都有南向陽臺或飄窗，所以本次改造考慮將太陽能集熱系統設置在每戶南向陽臺欄板上或飄窗底板與頂板之間，管線直接接入每戶的衛生間和廚房，實現太陽能提供每戶日常生活熱水所需能源，大大減少了電能與燃氣能的消耗，達到節能效果。

3 改造方案的經濟性評價

為了明確提出的節能改造方案成果，本節對節能改造方案進行經濟性評價，說明按照本研究提出的改造方案改造后的住宅有可觀的年節能收益，并能在一定年限內收回節能改造投資。節能收益和節能改造投資平衡后，建筑就進入純收益期，可在建筑全壽命周期內節約大量的費用。

3.1 節能改造措施成本計算

8#高層住宅需要進行節能改造的外墻總面積約8490m2，屋頂面積約704m2，外窗更新改造面積約5280m2，加置96套太陽能熱水系統。參考市場調研產品單價，節能改造措施成本計算見表3.1。

表3.1 節能改造措施成本計算

3.2 建筑運行能耗成本計算

8#高層住宅節能改造前后年能耗成本見表3.2。

表3.2 8#高層住宅節能改造前后年能耗成本

3.3 計算投資回收期

考慮西安市家庭年平均投資收益率和我國經濟與通貨膨脹情況，選取折現率5%，能源價格增長率6%。列出該項目的現金流量見表3.3。

表3.3 現金流量

根據現行民用建筑設計通則，住宅建筑設計使用年限為50年。8#高層住宅建于1999年~2000年，已投入使用13年，剩余壽命周期為37年。通過以上分析，該住宅節能改造后，第18年就可以收回成本，建筑開始進入純收益期，對住戶來說每年可節約大量的費用，同時也節約了部分能源，減少了二氧化碳廢棄物的排放等，可見該節能改造方案有較好的經濟效益。

4 小結

本文以西安建筑科技大學南院家屬區8#高層住宅建筑為對象，針對該建筑目前存在的問題，采取適宜的技術對該建筑進行節能改造方案設計，改造方案以《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ26-2010）為主要依據。最后通過對該方案進行經濟性評價說明了該方案的現實可行性。

參考文獻

[1]楊昌鳴．建筑資源的再利用策略—既存建筑更新、修復技術及其材料的再利用[M]．北京：中國計劃出版社，2010：404

[2] 馬校飛 潘玉勤 南艷麗．寒冷地區既有居住建筑圍護結構節能改造技術研究[C]．中國建筑業協會建筑節能專業委員會．2008年年會論文集

第2篇

【關鍵詞】：建筑地下室外墻；結構設計

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：

引言

隨著城市建設的發展，地下空間的開發利用日益受到重視，多數建筑均建有地下室。地下室的結構設計是否合理正確，直接影響工程造價和結構的安全。

本文通過對建筑地下室外墻荷載分析與確定，闡述設計過程中的注意事項。

1.地下室外墻結構設計

在工程實踐中, 地下室外墻所承受荷載有：結構自重，地面堆載及活載、側向土壓力、地下水壓力等，對人防地下室還存在水平人防等效靜載。由于地下室埋在土內，一般可認為地震力和風荷載對地下室結構的影響很小，外墻上豎向荷載對結構安全有利且不起控制作用。因此目前在地下室外墻設計時,往往近似只考慮水平荷載的作用,而不考慮風荷載、地震和豎向荷載的作用，已能夠滿足工程設計的需要。

1.1地下室外墻上的荷載及其組合

由于建筑物的整體作用，地下室外墻一般不會發生變形和位移,土側壓力可按靜止土壓力計算。在工程設計中靜止土壓力系 數k。可取0.5~0.55,如考慮基坑支護樁的作用，靜止土壓力系數還對根據支護樁的實際情況進行折減。

當為普通地下室時,外墻上荷載為地面活載引起的側壓力與水壓力、土側壓力的組合，當為人防地下室計算戰時工況時，其荷載為人防等效靜載與水壓力、土側壓力的組合。

1.2普通地下室外墻計算簡圖及荷載計算簡圖

當建筑的地下室外墻有較大尺寸框架柱,或有垂直于外墻的鋼筋混凝土墻與之相交,外墻設計按雙向板計算比較合理,對建筑外墻框架柱還需考慮外墻水平荷載對柱的作用力,其它的情況應按單向板計算，這樣才能符合工程實際情況。

單向板計算簡圖為：將地下室底板作為嵌固端,地下室各層樓板作為支點,根據地下室層數,取lm寬的外墻按豎向單跨板或多跨連續板計算,外墻計算簡圖見圖1，外墻水平荷載簡圖見圖2。

1.3防空地下室外墻計算簡圖及荷載計算簡圖

1.3.1平時荷載作用

平時荷載作用下的外墻計算與普通地下室的外墻計算相同。

1.3.2戰時荷載作用

戰時荷載作用的外墻計算簡圖同普通地下室的外墻計算簡圖 (圖1)。但外墻荷載增加了核武器爆炸產生人防等效靜荷載作用,見圖3。

根據人防規范,土側壓力荷載分項系數和水浮力產生的側壓力荷載分項系數均取1.2。人防等效靜荷載分項系數取1.0。分別計算土壓力、水壓力、人防等效荷載作用產生的彎矩，然后將同一截面的彎矩疊加進行截面配筋設計。

戰時荷載計算土壓力、水壓力、人防等效荷載產生的彎矩需要注意:①材料強度設計值應取動荷載作用下的材料強度設計值;②由于外墻近似按受彎鋼筋混凝土構件設計,所以不必按人防規范第4.10.5條規定將混凝土軸心抗壓動力強度設計值乘以折減系數0.8。

人防地下室外墻應分別按平時和戰時工況的要求，進行二種使用狀態組合設計，

外墻結構的最終配筋取平時和戰時荷載作用計算結果的較大值。

2.地下室外墻的裂縫寬度驗算

混凝土結構的裂縫分為荷載裂縫和非荷載裂縫。根據規范規定,結構不僅要滿足承載能力極限的要求,同時也要滿足正常使用極限的要求,為保證結構正常使用，應對其構件的裂縫寬度進行限制。根據《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010) [2] (簡稱混凝土規范)及《地下工程防水技術規范》(GB50108-2008) [4] (簡稱防水規范)規定,地下室外墻的裂縫寬度限值為0.2mm。對于普通地下室，應對其正常使用極限狀態下的裂縫寬度進行驗算。

防空地下室在人防荷載作用下, 根據人防規范第4.1.6條規定對其結構變形、裂縫可不進行驗算。所以對防空地下室只需考慮平時荷載作用下的裂縫寬度驗算，計算方法與普通地下室的相同。

3.地下室外墻的構造

3.1地下室外墻的構造規定

地下室外墻構造應同時滿足混凝土規范及防水規范的要求，外墻厚度不宜小于250mm; 防水規范規定迎水面縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于50mm，混凝土強度等級不應小于C15;最小配筋率應滿足混凝土規范和人防規范的要求。地下室外墻的水平鋼筋配置在外側，豎向鋼筋配置在內側。為了更有效的防止地下室混凝土墻體裂，混凝土強度等級不宜取得太高，在混凝土中可摻入抗裂膨脹劑。

4.結束語

根據設計實踐，地下室外墻是地下室結構的重要構件。在設計時,根據外墻不同的條件選取合理的計算簡圖，區分普通地下室與人防地下室外墻設計方法上的不同，從材料、施工、設計等多方面采取措施控制裂縫。只有這樣才能保證地下室外墻結構設計的安全可靠，經濟合理。

參考文獻

GB50009-2012建筑結構荷載規范[S},北京:中國建筑工業出版社,2012

GB50010-2010混凝土結構設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2010

第3篇

關鍵詞：高層建筑；防側擊雷；滾球法；GB50057-2010

中圖分類號： TU208 文獻標識碼： A

1 緒言

隨著國內經濟的飛速增長，各地高層建筑日益增多，高層建筑采取合適的側擊雷防護也顯得尤為重要和迫切。下文將對《建筑物防雷設計規范》的現行版本GB50057-2010在建筑物的側擊雷防護方面進行較為詳細的分析。

2 GB50057-2010關于防側擊的規定及其與其他相關規范的異同

對于第一類防雷建筑物的側擊雷防護，相比GB50057-94（2000年版），GB50057-2010在4.2.4條中增加了“當建筑物高度超過30m時，首先應沿屋頂周邊敷設接閃帶，接閃帶應設在外墻外表面或屋檐邊垂面上，也可設在外墻外表面或屋檐邊垂面外”的要求。此外，GB50057-2010在本條第7款沿用了GB50057-94（2000年版）第3.2.4條第七款的內容：“當建筑物高于30m時，尚應采取下列防側擊的措施：1）應從30m起每隔不大于6m沿建筑物四周設水平接閃帶并應與引下線相連。2）30m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物應與防雷裝置連接。”

對第二類防雷建筑物而言，GB50057-2010在4.3.1條中也增加了“當建筑物高度超過45m時，首先應沿屋頂周邊敷設接閃帶，接閃帶應設在外墻外表面或屋檐邊垂面上，也可設在外墻外表面或屋檐邊垂面外”的規定。與第一類防雷建筑物不同的是，GB50057-2010在規定側擊雷防護的4.3.9條中引用了IEC62305-3:2010 Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structure and life hazard的相關內容并做了本地化修改，從而與GB50057-94（2000年版）的第3.3.10條有了較大的區別。本條第1款規定：“對水平突出外墻的物體，當滾球半徑45m球體叢屋頂周邊接閃帶外向地面垂直下降接觸到突出外墻的物體時，應采取相應的防雷措施”。第2款又規定：“高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超過60m的部位應防側擊，防側擊應符合下列規定：1）在建筑物上部占高度20%并超過60m的部位，各表面上的尖物、墻角、邊緣、設備以及顯著突出的物體，應按屋頂上的保護措施處理。2）在建筑物上部占高度20%并超過60m的部位，布置接閃器應符合對本類防雷建筑物的要求，接閃器應重點布置在墻角、邊緣和顯著突出的物體上。3）外部金屬物，當其最小尺寸符合本規范第5.2.7條第2款的規定時，可利用其作為接閃器，還可利用布置在建筑物垂直邊緣處的外部引下線作為接閃器。4）符合本規范第4.3.5條規定的鋼筋混凝土內鋼筋和符合本規范第5.3.5條規定的建筑物金屬框架，當作為引下線或與引下線連接時，均可利用其作為接閃器。”第3款 的內容“外墻內、外豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端，應與防雷裝置等電位連接”，與GB50057-94（2000年版）第3.3.10條第四款大致相同。GB50057-2010刪去了GB50057-94（2000年版）第3.3.10條前三款的內容。而國家建筑標準設計圖集02D501-2《等電位聯結安裝》第43頁和44頁依據其中第三款“應將45m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。”對金屬門窗的等電位聯結的具體做法做了規定：外墻外側的欄桿、門窗等較大的金屬物通過材料規格合適的連接導體與上、下圈梁或柱內的預埋件作等電位聯結。

至于第三類防雷建筑，GB50057-2010在4.4.1條及4.4.8條中，將滾球半徑由45m改為60m，其余內容基本與4.3.1條及4.3.9條相同。

3 以圖示法來分析GB50057-2010防側擊的規定

圖1 空曠地區某孤立高層建筑側擊雷防護的滾球法示意圖

圖1所示即為一個簡單的范例。圖中左側建筑為第二類防雷建筑物，高度120m。依據GB GB50057-2010的說明，半徑為45m的球體從空中沿接閃器A外側下降，會接觸到B處，故該處應設相應的接閃器；但不會接觸到C、D處，故該兩處無需設接閃器。然而，因B、C、D處均位于滾球半徑以上，根據滾球法的原理，B處設置如圖示的接閃器后，只能降低該接閃器附近的建筑結構遭雷擊的可能性，并不能完全保護B處露臺的外墻面，更不能保護C處與D處。因而，B、C、D處在任何時候都存在遭受雷電側擊的可能性。而若根據廢止的GB50057-94（2000年版）第3.3.10條第三款的要求，按圖集02D501-2的做法將45m以上的金屬門窗與上、下圈梁或柱內的預埋件作等電位聯結，將會降低側擊雷的危害。另外，位于45m到60m之間的G處，若按照4.3.9條第1款的規定，半徑為45m的球體從空中沿接閃器A外側下降，接觸到B處后繼續下降，將會接觸G處，故該處應設相應的接閃器；但若根據4.3.9條第2款及其第1項、第2項的規定，因此處高度低于60m且在建筑物上部其高度的20%（96m）以下，并未要求布置接閃器以防側擊。此時，針對該建筑的情況，45m以上的突出外墻的物體，在未處于已設置于其他突出物上的接閃器保護范圍內時，均需采取合適的措施以防側擊。

圖2距離較近的兩座高層建筑側擊雷防護的滾球法示意圖

圖2即為另一個簡單范例。圖中左右兩側各有一座高120m的相似建筑，均為第二類防雷建筑物，兩建筑間隔為60m，建筑頂部周邊均已敷設接閃帶。根據4.3.9條第1款的規定，半徑為45m的球體從空中沿接閃器A外側下降，不會接觸到B處，故該處無需設接閃器；而若按照4.3.9條第2款及其第1項、第2項的規定，因此處位于建筑物上部占其高度的20%并超過60m的部位，故應防側擊，并應將各表面上的尖物、墻角、邊緣、設備以及顯著突出的物體，按屋頂上的保護措施處理；布置接閃器應符合對本類防雷建筑物的要求，接閃器應重點布置在墻角、邊緣和顯著突出的物體上。此時，B處究竟應不應該設置接閃器以防側擊呢？從滾球法來判斷，B處位于兩座建筑構成的直擊雷保護范圍內，但筆者認為B處宜設置接閃器。目前國內外通行的防雷技術規范普遍采用相對科學的滾球法，而滾球法的滾球半徑是根據雷電流的大小人為規定的。這就存在一個繞擊問題，即比所規定的雷電流小的電流仍有可能穿越接閃器的保護范圍而擊在物體上的可能性。B處設置接閃器后，能更大程度的保護B處的露臺及下方的C、D等處。至于C、D等處需不需要裝設接閃器，則應綜合平衡損害的容忍值和防雷投入的經濟性而定。

4 結束語

《建筑物防雷設計規范》現行版本GB50057-2010在建筑物防側擊雷的規定中引用了IEC62305-3:2010《雷電防護.第3部分:建筑物的物理損害和生命危險》的條文，這體現了國家鼓勵采用國際標準和國外先進標準的原則。然而，由于現行標準的配套圖集尚未編制完成，項目具體情況的多樣性和國外標準可能存在的局限性，對高層建筑的側擊雷防護，應該本著具體問題具體分析的原則，采用作圖等方法進行處理，得出科學合理的結論。

參考文獻

[1]《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010

[2] 國家建筑標準設計圖集02D501-2《等電位聯結安裝》