297不同体量钢结构住宅的生命周期详单分析.doc

不同体量钢结构住宅结构及围护结构生命周期详单分析 同济大学暖通空调及燃气研究所 孙永强 张 旭 苏醒 摘要：利用调研数据结合BESLCI软件得到钢结构住宅结构及围护结构生命周期能耗及排放，进一步得到钢结构住宅各部品及施工阶段能耗比例；通过对比得到，体量对钢结构住宅建筑部品的生命周期环境影响很小。 关键词：钢结构住宅；生命周期评价；清单 1 引言 钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，与砖石结构、钢筋混凝土结构、木结构一样是住宅建筑的重要组成部分，它以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构建造而成，其主要承重骨架是由钢构件或钢管混凝土构件所组成。钢结构住宅已经给住宅产业和建筑行业带来了一场深层次的革命，从设计、施工、到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化，因而在国际范围内代表了未来的住宅发展新模式。 由于建筑结构承载能力，建筑构件力学安全性上的需要，不同体量的钢结构住宅在建筑材料消耗，所耗建材比例等方面都有一定的差异，这就造成在进行生命周期评价时，不同体量的钢结构住宅的环境性能可能存在一定差异。 2.建筑物生命周期分析方法 生命周期评价方法(LCA)作为一种重要的环境管理工具已逐渐发展成为国际公认的环境管理标准，是制定环境政策的依据，可用于指导企业进行清洁生产、开发绿色产品和指导材料的环境协调性设计。LCA的出现在材料科学技术领域中引入了一种新的价值评价标准，即要求在材料的生产过程和研究人员在关注材料性能的同时注重材料的环境协调性。作为一种系统的环境管理工具，LCA是目前解决问题的唯一量化的最具潜力的工具。 LCA方法中，清单分析建模是研究的重点。建筑物能量系统[1]生命周期清单模型中的环境负荷因子包括能耗、温室气体排放和主要污染物排放，各因子的生命周期环境负荷是建材生产阶段的环境负荷与能源开采、生产和运输、建筑使用等阶段生命周期环境负荷的集成。本文仅对结构及围护结构等建筑部品进行研究，不涉及使用阶段。建材生产清单模型除考虑生产过程的直接环境负荷及其相应的间接环境负荷外，还应考虑原材料消耗所带来的间接环境负荷。建筑生命周期内能源之间的相互关系非常复杂，计算时需要很多的阶段模型和数据，所以生命周期评价的计算一般都需要专门的软件，本文利用了BESLCI软件[1]。 3.清单模型 3.1环境参数 建筑物的生命周期清单模型分析参数包括能源消耗、资源消耗、温室气体排放和主要污染物排放。温室气体由CO2、CH4、N2O和CFC组成；由于主要污染物的危害具有地域性，因此又分成总排放和城市排放，主要包括03，、CO、NOx、PM10和SOx。功能单位取1m2建筑面积 3.2研究边界 运输 现场施工 拆除回收 矿物开采 运输 材料生产 建筑部品生命周期 建筑材料生命周期 图1建筑部品的生命周期流程图 建筑结构及围护结构是将各类建筑材料及建筑构件通过现场施工的方式拼装而成的，因此建筑结构或围护结构的生命周期是由建筑材料或建筑构件生产、运输过程、现场施工、拆除回收过程组成，其生命周期流程图如图1所示。各个部分的能源消耗及环境排放加上能源上游的能源消耗及环境排放即为建筑部品的生命周期能耗及环境排放。 3.3研究对象 本文研究对象为2008年汶川大地震后，宝钢援助都江堰的钢结构住宅。本研究选取3幢建筑（三种体量建筑各一幢）作为研究对象，研究分析不同体量钢结构住宅建筑的结构及围护结构的生命周期能耗及环境排放。所选取的3种体量建筑相关参数如表1所示。 表1 研究选取代表住宅参数 住宅编号层数建筑面积（m2）1#6层55242#11层55447#18层95744.清单分析及结果 清单分析的材料消耗数据都是通过现场施工部门统计数据归纳整理得到。 4.1建筑结构及围护结构耗材量统计 表2，表3为不同体量钢结构住 宅结构及围护结构耗材统计。 表2 不同体量钢结构住宅结构部分材料耗量（t） 建筑体量钢筋钢柱钢梁钢板混凝土防火漆防腐漆6层158.036167.712189.38217.1981923.96356.261345.16211层151.755177.487214.12552.5852087.929113.179385.36918层270.556415.528471.844——2839.706216.876864.458表3 不同体量钢结构住宅围护结构部分材料耗量 建筑体量砂（t）碎石（t）水泥（t）玻璃（m2）石灰（t）加气混凝土砌块(m3）6层132013721398583776124611层116513771233662685109918层2