高层建筑的围护结构墙体节能技术及方法研究

罗 磊，汪 斌

（1.黄山学院，安徽 黄山 245041；2.西安建筑科技大学，陕西 西安 710055）

在建筑工程施工环节中，其能源消耗非常大.我国很多高层建筑施工中，经常采用钢筋混凝土结构，施工中会涉及热桥，导致外围护结构墙体会消耗大量的能源.所以，在高层建筑施工中，应该结合节能减排理念，完善节能技术，从而更好地促进建筑行业的发展.

1 高层建筑和围护结构

1.1 高层建筑

高层建筑低层建筑相对，在不同的管辖范围内其高度不同，它被用作住宅，办公楼或其他功能包括酒店、零售或多种用途的组合建筑.住宅高层建筑也称为塔楼，代表“多功能住宅单元”随着电梯的发明和建筑材料的丰富，高层建筑的数量越来越多.用于高层建筑结构系统的材料是钢筋混凝土和钢，大多数北美风格的摩天大楼都有钢架，而住宅区通常由混凝土建造，塔楼和摩天大楼之间没有明显的区别.

高层建筑结构对结构和岩土工程提出了特殊的设计挑战，特别是位于地震活动区域或下层土壤具有岩土风险因素，如高压缩性或海湾泥浆.在高层建筑如果处于火灾等情况下，它们也对消防员构成严峻挑战.新旧建筑设计，建筑立管系统，暖通空调系统，消防水喷淋系统以及楼梯间和电梯疏散等建筑系统都存在严重问题，通常需要进行研究以确保解决行人风的舒适性和风险问题.高层建筑在人口密度高的地区具有技术和经济优势，并且已成为世界上几乎所有人口稠密的城市地区住房的独特特征，与低层建筑相比高层建筑每单位面积的土地可容纳更多居民，并降低市政基础设施的成本.

1.2 围护结构

建筑围护结构是外部的所有元件，可保持干燥、保温和冷却，维持良好的室内环境并有助于室内温度控制.建筑围护结构设计是建筑和工程实践的一个专业领域，它来自建筑科学和室内气候控制的所有领域.建筑围护结构的许多功能可分为三类：支持（抵抗和转移结构和动态负载），控制（所有类型的物质和能量的流动），完成（以满足内部和外部所需的美学）.

2 影响建筑节能的因素

2.1 高层建筑外围护墙体对节能造成的影响

在高等建筑施工环节中，对节能环境理念造成影响的主要因素是外围护墙体，其消耗的能源非常多.结合相关的数据调查分析，我国很多地区的高层建筑施工中，会出现变形严重的问题，导致建筑外漏.所以，在建筑工程施工环节中，应该降低结构的复杂性，减少能源的消耗.在高层建筑施工环节中，相关工作人员应该充分重视外围墙体节能施工，结合科学的保护措施，对外界环境进行分析的基础上，完善施工.

2.2 墙体节能在建筑节能中作用重大

在高层建筑外围护结构设计中，墙体的作用非常大，如果墙体设计不合理，也会产生巨大的能源消耗.我国传统的墙体基恩设计中，一般是采用混凝土材料增加墙体的厚度，从而提升墙体的自保温效果.随着我国科学技术的高速发展，传统墙体节能技术已经不能满足高层建筑施工的要求，在施工中，如果还是采用增加混凝土的方式，不仅仅会导致工程成本的提升，而且施工效果也不好.随着社会经济的高速发展，建筑施工单位已经非常重视墙体节能方式的改进，结合建筑工程施工特征，结合施工场地的自然环境，选择合适的保温材料，采用科学的施工技术，从而使高层建筑围护结构自身起到节能效果.在高层建筑工程施工中，工作人员应该重视建筑节能效果，建立一套合理的管理体系，对墙体自身节能体系进行严格的控制，防止施工过多的受外界环境的影响，使墙体可以充分发挥自身的价值，在高层建筑施工中节省能源.

2.3 高层建筑的围护结构墙体节能技术

高层建筑在实际的施工环节中，围护建筑结构墙体节能工程发挥重要作用，在施工中应该结合外部环境，对施工环节进行严格管理，确保建筑施工可以达到节能减排的效果.

2.4 高层建筑围护结构墙体节能方法

结合相关的数据分析，高层建筑工程在实际施工环节中，工作人员应该完善对围护结构墙体节能技术的重视，要对建筑工程的朝向设计和外立面设计合理分配，提升设计效果，确保高层建筑围护竞购墙体施工中可以充分地利用资源.在这种情况下，相关部门要高度重视，研究围护结构墙体节能的方法，对外界环境分析的基础上，进行严格控制.

3 高层建筑围护结构墙体节能及时措施和设计要点

建筑的能耗水平与建筑围护结构、空调设备和电气设计息息相关，也与人们使用的各类电气设备相关.在能耗中大部分都是围护结构产生，围护结构产生的能耗占总能耗的三分之二以上.高层建筑围护结构散失的热量可以达到整个建筑热量损失的四分之三，外墙的热损失占据围护结构的30%.所以，在高层建筑节能设计中，应该重点进行维护结构设计中.墙体、屋面和门窗等建筑围护结构，在设计中，应该结合建筑的整体形态，对窗墙比和遮阳系数等进行分析，从而可以有效地控制建筑的能耗水平.

3.1 高层建筑墙体节能技术

墙体在围护结构中的能耗占25%-40%，外墙占墙体消耗的绝大部分.因此，高层建筑施工环节中，应该着力改善墙体的性能，提升墙体的保温性和隔热性能.

3.1.1 外墙自保温系统

外墙自保温系统指的是采用多孔隙并且质量轻的自保温材料，从而提升维护结构的热阴值，从而节省保温结构的成本，使外墙自保温系统的保温隔热性能得到提升，从而减少建筑物与环境之间的热交换次数，提升保温隔热的效果.通过热绝缘材料的使用，如聚苯乙烯泡沫塑料和新型墙体材料的应用，提升建筑外墙的隔热效果.外墙自保温系统在高层建筑中应用可以发挥很好的效果，保温墙体可以延长建筑物的使用年限，可以与各类墙面装饰材料结合使用，使外墙饰面装饰可以有更多的选择.其成本较低，可以提升建筑施工企业的经济效益.保温材料可以复合使用，产品的种类更加广泛，具有更多的选择性.随着各类新型墙体材料的研发，保温材料推陈出新，各类新型材料朝着经济性发展.在外墙中间采用保温和隔热措施，可以使墙体与外界发挥更好的防护效果.

在实际的应用中，外墙自保温系统可以采用正压加气混凝土砌块和页岩烧结保温空心砌块的方式.前者使用的材料主要有水泥和石灰等，将原材料经过打磨和搅拌后，形成轻质的混凝土材料.其密度和热导率都非常小，强度很高，可以提升建筑的整体质量.后者主要是采用空心砖制成，通过高压挤塑的方式，采用1000摄氏度以上的高温烧结，最终形成材料.这种材料的物理性能非常好，起到很好的抗压强度，干收缩率小.

3.2 外墙复合保温系统的应用

在外墙外保温系统应用中，保温层和保护层采用胶黏剂等材料合成，外墙结构以结构复合体的方式，提升了外墙保温隔热的效果.采用这种方式消除了“热桥”的影响，外保温系统对墙角等部位进行处理，可以有效地防止“热桥”产生.外墙外保温系统可以确保室内温度处于恒定，起到很好的隔热效果.外墙复合保温系统可以保持室内温度，还能改善室内热环境，围护结构一般是由大量的砌体构成，所以其储热能力非常好，当室内的气温出现不稳定的情况后，墙体结构可以通过吸收或者释放热量的方式，确保室内温度保持恒定.针对主体结构来说，保温系统起到外侧的保护屏障效果，使建筑物的使用年限增加.砖墙或者混凝土墙体受到覆盖在外侧的保温层的保护，尽管室外的环境处于动态的变化中，但是主体结构温度在保温层的保护下不会产生太大的变化，不会产生太大的热应力.所以，当外墙主体生裂缝情况的概率会降低.通过外墙复合保温系统的应用，可以对建筑物进行节能改造.传统的建筑节能改造一般是通过增加外保温的方式，这种方式施工便捷，而且可以在短期内完成施工.

3.3 墙体保温系统设计中应该注意的问题

3.3.1 热效应

保温墙体会很大程度上受到极端天气的影响，无论使气温的变化还是天气情况的变化，都会对整个保温系统产生一定的影响.建筑在长期的太阳暴晒后，突然经受暴雨的袭击，就会导致外墙表面产生一定的损坏.为了有效地防止在温度急剧变化下导致的裂缝问题，在墙体施工中应该合理的设计伸缩缝.在进行墙体门窗洞口、边角处设计环节中，应该采取措施，防止裂缝产生.

3.3.2 水密性

由于气候变化无常，施工材料在长时间的储存中会出现变质，材料中水分的含量会逐渐降低，导致墙体的热岛系数发生很大的变化.在静态控制导热系数分析中，当保温材料受潮后，材料的孔隙中会含有大量的水分.保温材料在冬季或者寒冷的天气中，材料的孔隙中会出现结冰现象，这时导热系数会增加.因此，导热系数会对材料的绝缘性能产生很大的影响，很多材料的绝缘性能与保温性能成反比，所以，在进行墙与墙连接缝的设计中，应该采取保护措施，材料尽量具备较好的防水心梗，防止水分渗入到墙体中.

3.3.3 防火安全

墙体保温体系的防火安全性能主要从以下几个方面考虑，其一要分析点活性，保温体系在存在火源的情况下，体系自身是否会被点燃.其二要考虑传播性，在出现火灾时，保温体系是否具有较好的火焰传播能力，分析材料单额扛活性能和低于外部火源攻击的性能.

3.3.4 抗风压

建筑物的风荷载指的是在空气流动的环节中，建筑物表面产生压力或者吸力，二者与建筑物的高度和周围环境相关.建筑物越高，风荷载作用就越强.

4 结语

如今，我国社会经济发展非常迅速，人们的生活水平在提升，节能环保理念深入人心.在建筑行业发展的同时，高层建筑施工应该完善围护结构的节能技术.高层建筑设计和施工中，应该落实好节能环保的理念，促进建筑行业进一步发展.