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2021年12月9日，中國混凝土與水泥制品協(xié)會組織召開了由北京市建筑工程研究院有限責任公司、北京建工集團有限責任公司完成的“基于超低能耗建筑（被動式建筑）的裝配式混凝土系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)”科技成果鑒定會。鑒定委員會專家們認為，該成果對裝配式超低能耗建筑的相關(guān)部品部件進行了技術(shù)研究，具有良好的力學性能和熱工性能，并應(yīng)用于實際工程，形成了設(shè)計要點、構(gòu)件生產(chǎn)工藝和施工工法等技術(shù)成果，為裝配式超低能耗混凝土建筑的發(fā)展提供了技術(shù)支撐，應(yīng)用前景廣闊。

一、立項背景

為實現(xiàn)“碳達峰”、“碳中和”目標，建筑行業(yè)致力于減少建筑使用耗能和碳排放，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。開發(fā)被動式建筑與裝配式建筑的復合建筑體系，在被動式建筑的設(shè)計、生產(chǎn)和建造中，融入裝配式的理念，進行合理的預(yù)制化和模塊化施工，已經(jīng)成為建筑行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵點。

二、研究內(nèi)容

本項目進行了滿足超低能耗建筑要求的預(yù)制夾心保溫墻板及其連接件，以及懸挑構(gòu)件熱橋處理技術(shù)的研究工作，主要內(nèi)容如下。

1）滿足超低能耗要求的預(yù)制夾心保溫外墻板體系研究

目前市場上常見的預(yù)制混凝土夾心板，保溫層厚度一般為60~90mm，連接件長度一般為160~200mm，無法達到超低能耗建筑的熱工要求。為此，課題組研發(fā)了適用于超低能耗建筑的超厚型預(yù)制夾心保溫墻體的連接件，并開展了連接件的抗拉拔試驗和抗剪試驗，進行了保溫層200-250mm厚的預(yù)制夾心保溫墻體的抗彎、組合效應(yīng)等結(jié)構(gòu)試驗和墻體熱工性能試驗，并進行了有限元模擬分析。結(jié)果表明，本項目研發(fā)的片狀FRP連接件具有良好的拉拔、抗剪承載力；采用該連接件的預(yù)制夾心保溫墻板具有良好的力學性能，其熱工性能可滿足超低能耗技術(shù)標準要求，傳熱系數(shù)低于采用不銹鋼連接件的墻板。

保溫墻板抗剪試驗試件類型
左：棒狀GFRP連接件，中：片狀GFRP連接件，右：不銹鋼連接件

2）超低能耗建筑懸挑陽臺的研究

當前陽臺等懸挑結(jié)構(gòu)一般采用保溫材料全包裹或懸挑梁式斷熱橋做法，施工工序較為復雜。本項目在引進國外產(chǎn)品和技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了適用于懸挑構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)連接的斷熱橋懸挑構(gòu)件連接件，并進行了采用該懸挑連接件的懸挑構(gòu)件抗彎試驗，熱工性能試驗及有限元分析。結(jié)果表明，研發(fā)的斷熱橋懸挑構(gòu)件連接件可以滿足懸挑構(gòu)件的承載能力要求；熱工性能好，可以降低約60%的懸挑構(gòu)件的熱工系數(shù)。

懸挑結(jié)構(gòu)斷熱橋連接組件

3）裝配式超低能耗建筑施工技術(shù)的研究

通過項目的設(shè)計和施工，總結(jié)了裝配式超低能耗建筑的施工技術(shù)和關(guān)鍵工序的操作方法，并給出了部分節(jié)點的施工構(gòu)造詳圖，解決了裝配式夾心保溫墻板的施工和拼縫處理問題。

裝配式低能耗保溫一體化墻板

三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點

1. 研發(fā)了適用于超低能耗混凝土建筑的預(yù)制夾心保溫外墻板連接件，開展了連接件和保溫層200-250mm厚度夾心墻板的結(jié)構(gòu)承載性能和熱工性能試驗研究及數(shù)值模擬分析，采用該連接件的墻板體系具有良好的力學和熱工性能，滿足超低能耗建筑標準要求；

2. 研發(fā)了用于懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷熱橋連接組件，開展了懸挑構(gòu)件抗彎承載力試驗和熱工性能試驗研究及數(shù)值模擬分析，該連接組件具有良好的承載力和斷熱橋效果；

3. 通過對裝配式超低能耗建筑的相關(guān)部品部件的技術(shù)研究和工程應(yīng)用，形成了設(shè)計要點、構(gòu)件生產(chǎn)工藝和施工工法等技術(shù)成果，為裝配式超低能耗混凝土建筑的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

項目技術(shù)應(yīng)用于秦皇島和信大廈

四、經(jīng)濟和社會效益

本項目成果裝配式超低能耗建筑夾心保溫預(yù)制外墻板及懸挑構(gòu)件連接技術(shù)已在秦皇島市海港區(qū)等實際工程中進行應(yīng)用，總面積約4萬平米。與傳統(tǒng)連接方式相比，本項目成果具有高耐久性、與建筑同壽命的優(yōu)點，維護和使用成本大幅降低。初步造價核算顯示，采用本項目成果的外墻板連接件及懸挑構(gòu)件，相對于傳統(tǒng)的全包裹式超低能耗建筑，單個斷熱橋懸挑構(gòu)件連接組件綜合成本可節(jié)省約100元/m2，有效降低建筑結(jié)構(gòu)全生命周期的綜合成本，具有良好的經(jīng)濟效益。

本項目成果為裝配式超低能耗建筑的發(fā)展提供了技術(shù)支持，具有廣泛的社會需求。我國幅員遼闊，橫跨多個氣候區(qū)，各地區(qū)之間氣候差異性較大。本項目成果將多種被動式節(jié)能手段與建筑圍護結(jié)構(gòu)高效節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，滿足了建筑維護結(jié)構(gòu)的安全性和超低能耗建筑的熱工要求，能夠顯著提高室內(nèi)環(huán)境舒適性，降低建筑對機械采暖和制冷系統(tǒng)的依賴，大幅度減少建筑的運營能耗。本項目成果將超低能耗建筑和裝配式建筑的理念結(jié)合起來，符合我國建筑業(yè)綠色低碳、轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展方向，具有良好的社會效益。

五、總結(jié)

本項目成果已獲授權(quán)實用新型專利4項，制訂企業(yè)標準2項、企業(yè)施工工法1項，發(fā)表論文6篇，研究成果已在秦皇島和信大廈等2項工程中進行了應(yīng)用，該項目成果具有良好的社會效益，取得了較好的經(jīng)濟效益，應(yīng)用前景廣闊。