田鏡楷

【摘 要】 隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑部品生命周期詳單的分析也逐步深入。本文針對(duì)于某個(gè)鋼結(jié)構(gòu)住宅小區(qū)之內(nèi)3棟層數(shù)不同建筑在施工過(guò)程中的建材來(lái)源與建材的耗量進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)研與統(tǒng)計(jì)，同時(shí)與BESLCI軟件相結(jié)合，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)環(huán)境排放以及生命周期的能耗進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑部品的生命周期詳單進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】 鋼結(jié)構(gòu)住宅；建筑部品；生命周期；詳單

鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)屬于發(fā)展比較快的建筑產(chǎn)品，因?yàn)樗兄┕ぶ芷诙獭a(chǎn)業(yè)化程度高以及投資的回收也相對(duì)于比較快的幾大優(yōu)勢(shì)。但是對(duì)于高層鋼結(jié)構(gòu)與多層鋼結(jié)構(gòu)住宅誰(shuí)的優(yōu)勢(shì)更大，在建筑行業(yè)之內(nèi)始終沒(méi)能達(dá)成共識(shí)。首先，高層鋼結(jié)構(gòu)的住宅可以提供居民更多居住面積，降低土地占用面積。其次，建筑的層數(shù)越高，就必然對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與樁基的要求更加嚴(yán)格，建筑材料的消耗也會(huì)隨之增加。國(guó)內(nèi)外目前幾乎沒(méi)有相對(duì)于建筑生命周期能源消耗與建筑體量之間關(guān)系的研究材料。在已有建筑生命周期詳單的分析中，對(duì)于建筑所用材料的消耗數(shù)量大部分是依照建筑圖紙來(lái)進(jìn)行一定估算的，估算出的結(jié)果有可能會(huì)受統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度影響。本文對(duì)于某住宅的3棟不同層數(shù)的鋼結(jié)構(gòu)建筑部品生命周期詳單進(jìn)行分析，希望對(duì)日后鋼結(jié)構(gòu)建筑有一定的幫助。

一、研究對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)

以某小區(qū)中3棟層數(shù)不同的建筑為本文的研究對(duì)象，分析體量不同的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)生命周期的能耗以及環(huán)境的排放。其中相關(guān)數(shù)據(jù)如表1。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)一般是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工將各種類型的箭鏃構(gòu)建與材料拼裝形成，所以建筑部品生命周期主要由建筑材料或者建筑構(gòu)建的生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工、運(yùn)輸以及拆除回收等一系列過(guò)程所形成，它生命周期的流程如圖1。

二、數(shù)據(jù)來(lái)源與處理方法

1、數(shù)據(jù)來(lái)源

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑部品的生命周期詳單進(jìn)行分析的時(shí)候要對(duì)能源系統(tǒng)的詳單分析的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)與研究對(duì)象相關(guān)的一些參數(shù)這兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。其中包含了在能源的上游階段之中能源的轉(zhuǎn)換、能源的生產(chǎn)、能源的運(yùn)輸、在建造的過(guò)程中各個(gè)部品原材料的消耗、運(yùn)輸與建筑過(guò)程中升級(jí)到能耗的大小、能耗的類型、運(yùn)輸距離、運(yùn)輸方式以及施工過(guò)程中能耗的數(shù)據(jù)等等。這些數(shù)據(jù)主要可以通過(guò)最近幾年的一些權(quán)威文獻(xiàn)以及對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際的調(diào)查最后進(jìn)行整理得到。

2、調(diào)研結(jié)果

經(jīng)過(guò)對(duì)建筑實(shí)地的調(diào)研，得到不同體量的鋼結(jié)構(gòu)住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)各自施工量以及建材的耗量，如表2。

3、數(shù)據(jù)假設(shè)與處理方法

如表2所示，在鋼結(jié)構(gòu)的建筑中用到的主要材料有鋼板、鋼柱、鋼梁以及鋼筋這四大種類，前三類是用鋼板從大型鋼廠直接運(yùn)輸?shù)疆?dāng)?shù)?，之后?jīng)焊接、鉆孔、冷彎等加工方式制成鋼件，然后運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)裝配，而鋼筋主要來(lái)自當(dāng)?shù)氐能堜搹S。與鋼筋相比較，前三類增加了運(yùn)輸過(guò)程與加工過(guò)程，所以此兩部分能耗要進(jìn)行單獨(dú)的計(jì)算。對(duì)于鋼板的上游開(kāi)采、生產(chǎn)與運(yùn)輸中能耗的數(shù)據(jù)可以應(yīng)用鋼廠鎖提供的一些數(shù)據(jù)，其中部分沒(méi)辦法獲取的數(shù)據(jù)可應(yīng)用國(guó)家層面數(shù)據(jù)來(lái)代替。

一些鋼鐵的相關(guān)產(chǎn)品回收率會(huì)比較高，特別是型鋼類型的一些構(gòu)建，在實(shí)際工程建筑中所用到的鋼構(gòu)件中鋼材一般是礦石經(jīng)過(guò)高爐的生產(chǎn)得到或者是應(yīng)用廢鋼材經(jīng)過(guò)電爐的生產(chǎn)得到。為了能夠給建筑行業(yè)提供有效的數(shù)據(jù)，本文考慮到平均水平，其中回收鋼與原鋼比例依照宏觀的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。最后在利用BESLCI軟件對(duì)生命周期的環(huán)境排放與物化能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

三、詳單的分析結(jié)果與討論

1、結(jié)果

將查閱出的相關(guān)數(shù)據(jù)與調(diào)查得到的數(shù)據(jù)帶入BESLCI軟件中進(jìn)行計(jì)算，得出圍護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)在施工階段的環(huán)境排放以及生命周期的能耗。

2、討論

可以看出在三種類型的鋼結(jié)構(gòu)建筑中鋼筋、水泥、混凝土以及鋼構(gòu)件為鋼結(jié)構(gòu)建筑部品生命周期中所耗能最大的幾個(gè)部分，其中水泥、混凝土和鋼構(gòu)件占到了整個(gè)建筑部品的生命周期能耗60%多。所以，對(duì)這幾類建筑材料的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)降低生產(chǎn)所好用的能源對(duì)于降低建筑部品的生命周期所耗能源密切相關(guān)。相對(duì)于不同體量鋼結(jié)構(gòu)住宅來(lái)說(shuō)，它各個(gè)部分的能耗比例還有著一定的差異，本文中的3中不同體量的住宅，會(huì)隨著層數(shù)增加，逐漸增加鋼構(gòu)件在能耗上的份額，增長(zhǎng)6個(gè)百分點(diǎn)，但是混凝土與水泥總體能耗份額相應(yīng)的減少，從6層建筑45%能耗降低到18層建筑39%的能耗。主要原因是鋼結(jié)構(gòu)住宅的承重結(jié)構(gòu)主要是鋼柱與鋼梁等一系列鋼構(gòu)件，其層數(shù)越高，對(duì)于承重的結(jié)構(gòu)要求也會(huì)越加嚴(yán)格，所以對(duì)于鋼構(gòu)件的消耗也就逐漸增加。

在鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工階段，其能耗會(huì)占到建筑部品生命周期的能耗大約5%，而二氧化碳的排放量占用的份額更少，只有大約生命周期的3%。在建筑使用的階段中排放與能耗一般會(huì)占用到大約整個(gè)能耗的70%。所以施工階段的排放與能耗在建筑的生命周期中所占用的比例會(huì)更低，大約為1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的混凝土住宅，這體現(xiàn)出了鋼結(jié)構(gòu)住宅的一大優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的比較還可以發(fā)現(xiàn)，此三種類型的住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗低于結(jié)構(gòu)部分的能耗，其中1、2、3號(hào)分別高12%、23%、與18%。然而結(jié)構(gòu)部分的二氧化碳排放量要比圍護(hù)結(jié)構(gòu)低，分別低出14%、5%與12%。這說(shuō)明在相同能耗下，水泥的碳排量要高于鋼鐵產(chǎn)品，這也突出了鋼結(jié)構(gòu)建筑低碳的優(yōu)越性。

對(duì)于三種類型建筑部品的單位面積生命周期的能源消耗與二氧化碳的排放，高層的鋼結(jié)構(gòu)建筑能源消耗只高于中高層與多層建筑5%，如果考慮到降低占地面積這個(gè)有點(diǎn)，高層的鋼結(jié)構(gòu)建筑還有著廣闊的發(fā)展空間。

結(jié)論

因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)建筑的施工比較簡(jiǎn)單，在施工中的生命周期能源消耗大約是常規(guī)住宅建筑的50%。而水泥、混凝土、鋼構(gòu)件生命周期的能源消耗占到鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑部品生命周期能源消耗60%以上，然后隨著層數(shù)的提高，鋼構(gòu)件能源消耗的比例還會(huì)隨之上升，水泥與混凝土的能源消耗比例隨之下降。體量對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑部品生命周期的影響很小。在建筑的過(guò)程中，其屬于一個(gè)復(fù)雜多變的系統(tǒng)工程，合理規(guī)劃研究的邊界對(duì)于提升住宅建筑部品生命周期分析結(jié)果的可比性與可靠度是很重要的。

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