大型档案馆建筑节能环保施工技术的综合应用

大型档案馆建筑节能环保施工技术的综合应用一、工程背景介绍广东省档案馆新馆是目前全省唯一的省级综合性档案馆，是一座集办公、展览、阅览、学术交流及档案库房于一体的综合建筑，是目前我国最高最大最具现代化的档案馆，采用了前瞻性的绿色、环保、节能设计和施工理念，具有建设规模大，现代化程度高，科技含量大，质量标准高，岭南文化特色显著等主要特征。该工程位于广州市天河北路，由档案大楼和综合楼组成，总建筑面积44385㎡，其中档案大楼设地上25层，地下1层（局部2层），建筑面积34598㎡，结构高度为85.20m，综合楼设地上18层，地下1层，建筑面积9787㎡。五楼以上为档案用房。档案馆使用环境要求较高，对温度、湿度等都有特殊的要求，能源消耗较大。为达到节能环保、减少能耗、绿色建筑绿色施工的目标，针对本工程节能环保要求高、建筑物使用环境要求高、绿色施工要求高、新型节能材料施工范围大、品种多等特点，制定了专项的施工方案，尤其是节能环保方面，作为施工管理的重点。二、节能环保技术应用情况根据档案馆的特点，以绿色建筑为目标，应用和自主创新多项环保节能新技术，取得了显著的社会和经济效益。1.取消了传统的廻廊设计，通过复合保温墙体来保证库房内部的保温效果。为防止温湿度的过高过低和每昼夜过大的温湿度变化，对库内藏品、尤为纸质藏品产生不利影响。现行档案馆规范对库内温度有如下二个指标：一、全年库内温湿度应控制在14-24℃和45～60%范围；二、选定温湿度后，每昼夜温湿度波幅应±2℃和5%。这二点要求我们在维护体结构设计时：维护墙要有一定的热阻值；内衬墙要有一定的热惰性。国内同类建筑为满足档案用房的温度要求，通常采用双墙廻廊。但经分析，库房外墙设廻廊存在着一些缺陷。其一，处于外立面美观和廻廊采光通风要求，外墙开窗面积较大，对节能效果影响很大。其二，廻廊的保温效果有限。从热工理论的角度分析，若廻廊密封，是墙间空气层的一种形式。大量的实测数据表明，20-200厚空气层的保温隔热的效果较佳，在接近200厚时其热阻值反而较小。据分析，空气层大，易造成层内的空气流动而传热，从而降低空气层的热阻值。故1.20m宽的廻廊保温隔热效果反而没有20厚的密封空气层理想。其三，从建筑经济的角度，库房设廻廊，建筑平面利用系数低。欲获得相同量的库存量或库房面积，需建的建筑总面积大，基建投资多。从某种角度说设廻廊是一种浪费。经过多种方案的推敲、比较，决定取消廻廊，改用复合墙体形式：外墙180厚多孔砖，起外维护作用；内粉水泥砂浆贴带铝箔防水卷材，起防潮、隔汽、防热辐射传导作用；60厚泡沫板，起保温隔热作用；内衬290厚容重为1.0T/m3加气混凝土砌块，起蓄热作用。经过试验，该墙体完全可以满足库房的热工要求。通过这种改进，扩大档案馆使用面积2100㎡，提高库房的利用率达20%，共节省造价约500万元。同时也减少了土地占用面积，社会效益和经济效益明显。2.复合保温墙体施工中解决了多个施工难点，取得了良好的效果。结合设计要求和施工的可行性，本工程采用了多孔砖＋苯板＋加气砼砌块复合保温墙体，达到隔热、防水、隔汽、保温等多重功效，取得了较好的节能和使用效果。在施工中，改变了传统的拉结筋作法，采用后焊接的S形拉结筋的施工工艺，既保证了墙体的整体性，又解决了一般墙体拉结筋苯板拼装难的问题；在外墙内侧采用聚氨酯防水涂料加粘贴铝箔，满足了墙体防潮、隔汽、抗渗、防热辐射性能，解决了拉结筋位置立面卷材开孔难的难题；铝箔粘贴施工在没有规范和施工先例的情况下，通过多次试验确定了相关的施工工艺和施工参数，获得了良好的施工效果。复合墙体剖面图如下：墙体施工工艺流程如下：墙体施工时，按照自外向内、先下后上、分层施工的原则组织施工。外墙、中间保温层和内部衬墙先后分段往上砌筑，分段高度1500mm左右，每层分两段施工，每段自外向内施工，具体施工顺序见下示意图：完成的复合墙体侧面3.注重细部的节能设计和施工，尤其是外窗和冷桥部位，通过合理的设计和施工，取得了良好的节能效果。库房内设置外大内小的防水隔热对流窗（即外立面为1200㎜×1200㎜窗，实际窗口仅为650㎜×400㎜），仅满足应急开启通风之需，以解决档案库房自然通风和建筑水分干燥之用，在正常情况下，洞口另做保温体密封，以减少对室内温湿度的影响。为防止冷桥的产生，第一层外墙凸出柱子外砌筑，采用结构梁上设置挑梁支撑第一层外墙，具体构造见下图：在施工中，参考普通牛腿的做法，采用散板安装挑梁模板。混凝土浇筑振捣时，挑梁部位采用小型震动棒振捣，避免漏振，保证混凝土成型质量。另外，在库房层中，以五层为一保温隔热区，在板底加吊装厚度为100㎜穗柏板为保温层。4.采用无梁楼盖形式，增加建筑物空间利用率。为了增加层间净空，在相同建筑物总高的条件下，通过采用预应力无梁楼盖形式，相应增加了搂层净空。本工程因采用了无粘结预应力混凝土梁板，楼板厚度和配筋均按不同荷载要求精确设计(板厚160-200mm),这些措施均减少了结构自重和体积,提供了更多的使用空间和灵活度，减轻了结构自重，从而减小了地震力影响，可节约钢材108t，混凝土2800m3，直接经济效益85万元。鉴于本工程预应力筋数量多，排放较为复杂，以及张拉条件也各有不同，我们采用了计算机进行管理。将所有预应力筋位置、编号输入计算机，绘制在平面图上。根据每块板混凝土的浇注时间和预应力筋张拉条件，确定张拉日期，并将每条预应力筋的长度、张拉控制力、计算伸长值、计划张拉时间等信息输入计算机。满足张拉条件后及时进行张拉施工。考虑到整体结构的受力均匀性，同一区预应力筋的张拉顺序为间隔依次纵横向交替张拉，既先张拉X向奇数根，然后张拉Y向奇数根，接下去张拉X向偶数根，最后张拉Y向偶数根。张拉结果的数据要及时输入计算机，并在平面图上对完成张拉的预应力筋进行标识，防止错漏。5.采用了绿色高性能混凝土施工。鉴于库房荷载大，柱、墙使用了C50，C60高强砼。在施工中应用绿色高性能混凝土技术，应用“双掺”或“三掺”集成技术，来满足不同砼各种性能，C60及C50砼均由我司自行研制，整个工程共使用C60高性能砼2382m3、C50高性能砼2860m3，合计5242m3。共使用FDN—440减水剂16.34t，FDN—SF减水剂5.01t，UEA膨胀剂137.32t，II级粉煤灰984.45t，节约水泥98.75t，节约成本费27.62万元。在砼配合比中充分利用工业和建筑废料做为掺和料，减少砂、石用量，体现了绿色、环保的施工理念。6.库房空调及恒温恒湿系统采用了节能创新技术。在库房的空调系统配置时充分进行节能优化，采用变频控制与电动比例积分阀控制相结合的手段以求降低电机功率的损耗与冷水机组冷负荷的损耗。恒温恒湿系统采用分区管理，集中控制的模式进行布局，根据不同的季节，对空调恒温恒湿系统采取不同的控制方式，优化用电方案，实现了节能降耗、节约成本的目的，实际节能效果极佳。空调恒温恒湿系统的自动控制使用APOGEES600系统。该系统采用集散型分级网络结构，以Insight电脑工作站为核心，操作简易，扩展方便，安全可靠，是当代楼宇设备自控系统中最成熟、最先进的系统之一，已广泛应用于各类型的建筑中。为进一步改善库房空气质量，在库房空调机组总回风口，还配置了库房灭菌净化空气处理装置。该装置采用了先进的等离子技术和纳米技术，可以灭菌净化、消除异味。经处理后，库房内菌落数≦5-3个/小时，吸入颗粒物＜0.5mg/m3，细菌总数＜200/m3，臭氧浓度不超过0.1mg/m3。在不同的季节，对空调恒温恒湿系统采取不同的控制方式，实现用电量的最优控制，杜绝电能的浪费。整个恒温恒湿系统采用变风量的调节，当空气温湿度已符合要求时，通过变频控制与比例积分阀控制相结合的手段，来降低电机功率的损耗和冷水机组冷负荷的损耗，达到节能的目的。库房恒温恒湿系统采用了Insight电脑工作站程序控制，在程序设定完成后，整个系统全自动运行。在日常使用过程中，只在大楼地下室空调控制室配备值班人员对系统的运行状况进行监视，从而节省了大量人力资源。并通过最优化的控制程序，科学、合理的使用大楼的空调设备，同时对各个设备的运行状况进行监视和记录，延长了设备的运行寿命，为业主节省了开支。经检测，该系统整体节能较常规设计节能68%，有效降低运行成本杜绝电能的浪费，实现了节能降耗、节约成本的目的。7.贯彻“绿色施工理念”。根据“绿色建筑绿色施工”的理念，建立施工现场节能环保管理制度和管理机构。施工中采用多项措施如施工期间临时道路与永久道路统一考虑，避免浪费；建筑垃圾、生活垃圾做到分类收集回收处理；现场空地尽量栽种绿色植物，营造良好的施工环境；采用节能、环保的施工机械；在现场及周边建立噪音监控站点，及时收集施工现场及周边的噪声数据等，取得了一定的成效。三、应用情况总结节能环保是目前建筑设计与施工发展的一个重要方向。一项好的节能环保建筑不仅体现在建筑物使用性能上，也表现在从设计到施工的各个环节。由于节能环保标准在建筑业推广时间不长，从设计到施工这方面的经验还不多。在本工程的实施过程中，施工单位与设计单位、建设单位、监理单位、分包单位、材料供应商等相关单位密切合作，以绿色建筑为目标，将目标分解落实到每个实施环节，采用了多项节能环保技术，取得了良好的经济效益和社会效益，对节能环保建筑的推广应用积累了有益的经验。