基于裝配式集成體系的公共配套綠色建筑設計

王 嵐

（陜西省西咸新區涇河新城管理委員會，陜西 西安 713700）

0 引言

隨著城鎮化進程及城市建設快速發展，社會化公共配套服務系統的改進需求也隨之增強，公共配套用房因其特殊屬性在控制建設成本的同時要求服務性的增值。合理建設公共配套用房，事關住宅小區業主的切身利益，也關系到房地產開發企業建設及運營成本問題，本文聚焦這一民生保障熱點話題，通過合理規劃及建筑設計平衡核心矛盾。

1 公共配套用房建設現狀

“十三五”以來，各省對于居民小區配建公共綜合服務用房的重視程度日漸提升，各省、市土地主管部門已明確將公共配套用房建設納入各開發企業土地使用權出讓公告及土地出讓合同補充條款中，在規劃條件書中已明確住宅項目公共配套用房建設標準，并將公共配套用房的建設品質要求列入項目設計方案審查，實施建設質量監管及規劃驗收審查，同時，要求與該項目首開樓盤工程同步交付，建成后無償移交給所在地人社部門。但對于開發建設單位而言，新出讓土地在辦理商品房預售許可證時，公共配套用房由于不得納入可銷售范圍，在成本核算時就不得不將該成本分攤至可銷售住宅面積部分，意味著該項目樓面價格無形中提升，即開發建設單位為此消耗的建設成本由選擇該項目的業主在購房時一并承擔。這一矛盾和問題在近年來為解決剛需住房國家提倡各地政府建設的保障性安居工程項目中更加凸顯。建設租購同權的保障性住房要求房源性質及基礎配套符合商品房項目建設標準及配置，在有效解決城鎮中低收入住房困難群眾住房保障的同時，兼顧教育衛體各項民生配套保障，如果無形增加該項建設成本，對于本來就不足5%利潤空間的項目承建單位來說是無法承擔的，必然導致建設質量標準下降或成本單價上漲，這對于定向解決的中低收入購房者來說也是難以負擔的。

基于目前市場已使用較為成熟的MB輕鋼輕板房建筑體系，已逐步實現裝配式建筑的集成化生產線，結合BIM技術在裝備環節的推演設計，可首先優化公共配套建筑，實現具備選擇功能性的裝配式輕鋼輕板被動房設計。將綠色環保、節能減排建筑實現極大優化，可實現采暖、供電不用外界供給能源，至少可以比普通建筑節省80%以上的能源。同時，在相同建筑占地面積條件下優化房源實際可使用面積，增加或節省35%以上。一方面，可解決不斷增長的公共配套建筑需求所帶來的能耗剛性增長壓力；另一方面，滿足人們對學校、醫院、幼兒園等公共配套建筑舒適度及室內硬件環境條件的需求，同時可有效降低室內建筑使用造成的能耗。

2 裝配式集成設計策略

為方便群眾的日常生活，公共用房需設計在住宅小區內部。由于面積需求與占地配比要求空間利用率的最大化，對于區域設置要求相對獨立且內部空間功能區集中、配置完備，外部環境還要留有空地。單獨在小區內部建設商業用房耗費較大，可在小區中央空地區域設置單層占地不大于1 000m2的3層裝配結構建筑，設計策略采用MB輕鋼輕混凝土裝配式建筑結構，可獨立設置出入口及特殊需求使用通道，利用Low-e玻璃集成化全嵌入設計，滿足老年人日間照料中心對于日照的需求，同時阻隔熱傳導；地面、墻體、門窗采用STP建筑真空絕熱板施工技術，可極大地提升建筑內外墻體保溫性、阻燃隔熱性及防水氣密性；由地平層向上設置1～3層符合穩定性即抗震要求的建筑，單層面積同用地面積占比較普通建筑或商業裙房而言可增加實際利用面積約1/4。利用BIM 5D技術個性化功能區設計，結合集成化生產技術和BIM 5D裝配推演，可完全實現高效率、低損耗的公共配套用房建筑一體化標準裝配產業服務鏈條。

屋頂采用STP建筑真空絕熱板加裝高效平板太陽能，可保障用房整體集成供電，減少電力負荷的閑置及路徑損耗。預制結構內部完全可實現內置配備智能系統和換熱率＞75%的新風系統，通過內置回收裝置對室內廢氣中的熱（冷）能量回收加以高效利用。加之真空絕熱板能量損耗較低，可有效降低建筑的冷熱制動交換所產生的損耗，在保證恒氧和恒靜條件下的公共用房耗電是普通房屋的1/4～1/10，可極大緩解夏季用電高峰時的供電保障，降低小區熱島效應。智能控制水蒸氣的進出，在全熱回收過程中不易產生霉菌，可保持恒溫、恒濕且恒凈。

3 實際應用中的優勢對比

自1992年MB輕型房屋鋼結構建筑體系被原建設部列入85-20大開間靈活隔斷重點科技攻關項目以來，薄壁輕鋼結構集成建筑體系技術已經實現5輪創新優化，完全適用于標準化程度要求較高的社區幼兒園、衛生醫療服務站、老年人日間照料中心等住宅項目配套用房建設，最大限度地減少公共配套用房的資源占用，同時，集成預制裝配式施工方式對周邊環境負面影響降到最低。本文在設計策略中大量選用了STP真空絕熱板。技術的進步源自材料性能的革新。各類保溫墻板性能數據指標對比如表1所示。

表1 各類保溫墻板性能對比

綜上所示，采用STP真空絕熱板可實現保溫裝飾一體化，有效解決建筑外墻保溫及防火兩大難題。

將傳統夾芯保溫墻板同STP真空絕熱板裝配式施工進行對比，可大大降低工程材料成本和施工成本。如圖1所示，STP真空絕熱板在原材料選用方面以無機材料為芯材，利用復合阻氣膜包裹，經過抽真空封裝工藝，有效解決了熱橋（冷橋）問題；在施工技術方面取消外葉墻板，加之集成化生產，自身厚度較薄，在減輕主體結構荷載的同時降低了墻體厚度，增加可利用空間面積3%～5%；取消連接件和外墻配筋，可大幅提高建筑物的安全性、耐久性和水密性。

圖1 STP一體化保溫墻構造與夾芯保溫墻板對比

4 設計方案與施工技術

基于MB輕鋼輕板房與STP真空絕熱板在裝配式集成體系的公共配套建筑設計策略可分為2類：①采用預制STP免拆模板外墻保溫承重墻板結合MB輕鋼框架結構基礎的一體化設計；②MB輕鋼結構集成建筑結合預制STP內墻保溫非承載裝飾板。兩類的共同優勢為均可以在工廠內完成集成一體化設計生產，采用免拆模板實施簡單的裝配式施工即可完成。

4.1 方案1

由鋼筋混凝土、STP真空絕熱板及裝飾面層組成（見圖2），主要用于混凝土剪力墻結構中的承重外墻，為集承重、圍護隔熱、阻燃防火及外立面裝飾為一體的預制承重墻板，采用預制STP免拆模板外墻保溫承重墻板與裝飾墻板錯縫施工做外墻、屋頂等結構，特別寒冷地區可采用裝飾型一體STP真空絕熱保溫板做外墻裝飾，既可以降低脫落風險，又可以增強保溫效果，錯縫黏合可有效增強外墻水密性和抗凍抗開裂性能。

圖2 方案1墻體構造

預制STP免拆保溫裝飾模板選用20cm厚的定制水泥基薄板制作，和預制承重墻板有良好的結合性；外模板免拆除，采用多吊點與托架結合進行吊裝，省去外腳手架的支設；自身外側附帶保溫（裝飾）層可以讓剪力墻外墻板保溫（裝飾）結構一次成型，節省人工費和安裝費。預埋對拉螺栓螺母固定預制承重墻板和預制免拆裝飾模板，雙組分噴涂界面劑，黏合劑選用聚氨酯膠，黏合面積不低于80%，防裂保護砂漿鋪玻璃纖維防裂網，最后進行表面處理即可完成養護。

4.2 方案2

在預制MB輕鋼集成建筑結構內部，由加氣混凝土墻板或其他非承重板材、STP真空絕熱板和裝飾面層組成（見圖3）。主要用于框架結構內部圍護，可由保溫隔熱結構、防火及室內內置系統構建隱蔽性保護，并且承擔內立面裝飾作用，但不參與承重。可有效解決目前MB輕鋼建筑氣密性和水密性不足問題，尤其是在南方潮濕地區和北方寒冷地區，能夠防霉、防潮和抗開裂。

圖3 方案2墻墻體構造

4.3 防火被動窗設計策略與施工技術

按照最新建筑設計防火規范要求，以100m2外圍護結構為例，本設計方案為防火被動窗，窗的比按照25%計算，玻璃選取低輻射（Low-e）玻璃。Low-e玻璃可利用真空沉積技術形成玻璃表面具有光譜選擇性的低輻射涂層。利用調整調節涂層指標工藝，生產出具有不同遮陽系數、透光率等光學特性的產品，滿足不同的光照要求。利用涂層調節技術即可控制反射長波紅外輻射穿透率，降低玻璃的傳熱，同時也可以根據所在地區日照情況選擇不同的透光系數指標。選用Low-e玻璃的缺點是，較普通玻璃窗而言，成本上升約500元/m2。設計窗戶安裝施工技術如圖4所示。

圖4 防火被動窗設計策略與施工技術

5 結語

本文利用材料性能技術革新優化了現代綠色建筑裝配式集成體系設計。隨著節能減排建筑施工技術的革新，被動式建筑已被廣泛接受及應用，更多的學校、醫院、圖書館、運動場館等單體建筑選用被動房作為更新迭代的首選，但目前想要將住宅項目等大體量建筑轉型升級為被動式住宅仍有許多需要攻克的技術壁壘，只有不斷降低綜合成本、解放勞動力、提升可轉化利用率指標，才能解決日益加劇的不可再生能源消耗，標本兼治，打造真正的宜居環境。