鋼結(jié)構(gòu)被動式超低能耗住宅建筑發(fā)展分析

張正庭，王亞斯，鄭建敏，韓 斐 （.上海建科集團股份有限公司， 上海 000；上海市建筑科學研究院有限公司， 上海 000；.龍元明筑科技有限責任公司， 上海 006；.上海犀點建設(shè)科技有限公司， 上海006）

隨著市場經(jīng)濟的快速發(fā)展和時代的變遷，我國建筑行業(yè)的發(fā)展勢頭強盛，裝配式建筑技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。2016 年 9 月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》（國辦發(fā)〔2016〕71 號），提出力爭 10 a 左右，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到 30%。2019 年，重點針對裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，住建部接連批復浙江、山東、四川、湖南、江西、河南 6 個省份開展鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建設(shè)試點，并已明確試點目標和試點范圍。

如今，住戶對于居住建筑的需求已不再是簡單的遮風擋雨，而越來越注重建筑的性能和品質(zhì)。綠色、節(jié)能、可持續(xù)等理念也逐步上升至國家戰(zhàn)略層面，成為推進新型城鎮(zhèn)化、建設(shè)生態(tài)文明、全面建成小康社會的重要舉措。自 2015 年10 月住建部發(fā)布《被動式超低能耗綠色建筑技術(shù)導則（試行）》（居住建筑）起，被動式超低能耗建筑技術(shù)開始逐步在國內(nèi)推廣和應(yīng)用，主要集中在北方嚴寒地區(qū)，于 2019 年超低能耗建筑推廣再創(chuàng)新高峰。2019 年 1 月 24 日，我國首部建筑節(jié)能引領(lǐng)性國家標準 GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標準》發(fā)布。同年上海市住建委發(fā)布《關(guān)于印發(fā)上海市超低能耗建筑技術(shù)導則（試行）的通知》（滬建建材〔2019〕157 號），標志著被動式超低能耗建筑推行開始逐步由寒冷地區(qū)向夏熱冬冷地區(qū)延伸。被動式超低能耗建筑技術(shù)成為根本上提升建筑性能和品質(zhì)的引領(lǐng)性技術(shù)標配。

面對著未來量大面廣的居住建筑和住戶對居住環(huán)境不斷提升的要求，亟須產(chǎn)品升級。本文重點針對鋼結(jié)構(gòu)被動式超低能耗住宅建筑新體系，闡述如何通過工業(yè)化技術(shù)和綠色技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等有機融合，充分發(fā)揮裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑和被動式超低能耗建筑技術(shù)優(yōu)勢，滿足未來居住建筑的需求，如建筑高性能和高品質(zhì)、建筑功能均好性和附加值體現(xiàn)（可變戶型、適老化、黑科技）等。

1 兩大建筑體系概述

1.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑

鋼結(jié)構(gòu)建筑作為目前國內(nèi)主推的 3 大裝配式建筑體系之一，技術(shù)體系成熟，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)配套完備，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、大型場館和超高層建筑中?；谄渥陨懋a(chǎn)業(yè)化程度高、自重輕、抗震性能好、綠色節(jié)能、施工周期短等優(yōu)勢，已逐步由公共建筑向居住建筑延伸，在住宅結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用發(fā)展勢頭正盛。

鋼結(jié)構(gòu)住宅是以鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)作為主要受力結(jié)構(gòu)體系、相配套的外圍護系統(tǒng)、設(shè)備管線系統(tǒng)和內(nèi)裝系統(tǒng)集成設(shè)計建造的住宅建筑。目前，在國內(nèi)一直未能有重大突破，還需進一步解決相配套的以下問題，滿足未來居住建筑高性能、高品質(zhì)等發(fā)展需求。

（1）研究適配房型，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)平面布置靈活的優(yōu)勢，避免“露梁露柱”。

（2）研究匹配鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的外圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，提升居住建筑對保溫、隔熱、氣密性等的要求。

（3）研究匹配鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的內(nèi)裝系統(tǒng)，滿足居住建筑對功能、美觀、舒適、健康等方面要求，提升居住空間體驗感。

1.2 被動式超低能耗建筑

《被動式超低能耗綠色建筑技術(shù)導則（試行）》（居住建筑）明確了被動式超低能耗建筑的定義，即是指適應(yīng)氣候特征和自然條件，通過保溫隔熱性能和氣密性能更高的圍護結(jié)構(gòu)，采用高效新風熱回收技術(shù)，最大限度地降低建筑供暖供冷需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供舒適室內(nèi)環(huán)境并能滿足綠色建筑基本要求的建筑。通俗地說，即把主動供暖和主動供冷的能耗盡可能降到最低，更多地利用建筑自身的熱量收支“被動”地進行供暖或供冷。

被動式超低能耗建筑設(shè)計涉及 5 大要素。 ① 保溫隔熱性能更高的非透明圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。② 保溫隔熱性能和氣密性能更高的外窗系統(tǒng)。③無熱橋設(shè)計與施工。④ 建筑整體的高氣密性能。⑤ 高效新風熱回收系統(tǒng)。

實現(xiàn)被動式超低能耗建筑目標關(guān)鍵在于設(shè)計精細化和施工精細化。被動式超低能耗建筑 13 大關(guān)鍵技術(shù)包括舒適度、建筑體型、結(jié)構(gòu)重度、窗墻比、窗 / 玻璃、窗開啟形式、遮陽、屋頂保溫、外墻保溫、樓板保溫、氣密性、暖通空調(diào)（HVAC）、無熱橋設(shè)計。綜合考慮建筑整體系統(tǒng)方案、產(chǎn)品設(shè)備集成優(yōu)化、細部節(jié)點構(gòu)造處理、施工工藝優(yōu)化等，根本上解決建筑氣密性、水密性、熱橋等問題，營造更為舒適、健康、可持續(xù)的建筑空間。

2 裝配式建筑與被動式超低能耗建筑適配性分析

2.1 技術(shù)體系對標分析

結(jié)合 GB/T 51129—2017《裝配式建筑評價標準》，對標裝配式建筑評價體系和被動式超低能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)，梳理和分析關(guān)鍵技術(shù)需求，如表 1 所示。

表1 裝配式建筑評價體系 VS 被動式超低能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)需求分析

由表 1 可知，對標裝配式建筑評價體系，被動式超低能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)需求主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)重度、屋頂保溫、外墻保溫、樓板保溫、氣密性、HVAC 和無熱橋設(shè)計等幾個方面，而舒適度和建筑外形兩大方面較為薄弱。

2.2 符合被動式超低能耗建筑要求的關(guān)鍵連接技術(shù)需求分析

聚焦裝配式建筑連接技術(shù)的應(yīng)用，梳理和分析符合被動式超低能耗建筑要求的關(guān)鍵連接技術(shù)需求，如表 2 所示。

表2 符合被動式超低能耗建筑要求的連接技術(shù)需求分析

3 結(jié) 語

結(jié)合裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系特點，首先需聚焦建筑外部系統(tǒng)開展優(yōu)化研究工作，包括主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、建筑外圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的連接構(gòu)造優(yōu)化，部品選型和施工工藝優(yōu)化，有效改善保溫隔熱、氣密、水密、熱橋等問題，實現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑與被動式超低能耗建筑的融合應(yīng)用。其次，還需重點針對舒適度和建筑外形開展專項研究工作，實現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在舒適度和建筑外形的需求升級，滿足未來建筑的使用和功能需求。