鋼結(jié)構(gòu)被動(dòng)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(tuán)股份有限公司， 上海 000；上海市建筑科學(xué)研究院有限公司， 上海 000；.龍?jiān)髦萍加邢挢?zé)任公司， 上海 006；.上海犀點(diǎn)建設(shè)科技有限公司， 上海006）

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和時(shí)代的變遷，我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)盛，裝配式建筑技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。2016 年 9 月，國(guó)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(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2016〕71 號(hào)），提出力爭(zhēng) 10 a 左右，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到 30%。2019 年，重點(diǎn)針對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，住建部接連批復(fù)浙江、山東、四川、湖南、江西、河南 6 個(gè)省份開(kāi)展鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建設(shè)試點(diǎn)，并已明確試點(diǎn)目標(biāo)和試點(diǎn)范圍。

如今，住戶(hù)對(duì)于居住建筑的需求已不再是簡(jiǎn)單的遮風(fēng)擋雨，而越來(lái)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(guó)家戰(zhàn)略層面，成為推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化、建設(shè)生態(tài)文明、全面建成小康社會(huì)的重要舉措。自 2015 年10 月住建部發(fā)布《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》（居住建筑）起，被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)開(kāi)始逐步在國(guó)內(nèi)推廣和應(yīng)用，主要集中在北方嚴(yán)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(guó)首部建筑節(jié)能引領(lǐng)性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》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(dǎo)則（試行）的通知》（滬建建材〔2019〕157 號(hào)），標(biāo)志著被動(dòng)式超低能耗建筑推行開(kāi)始逐步由寒冷地區(qū)向夏熱冬冷地區(qū)延伸。被動(dòng)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(biāo)配。

面對(duì)著未來(lái)量大面廣的居住建筑和住戶(hù)對(duì)居住環(huán)境不斷提升的要求，亟須產(chǎn)品升級(jí)。本文重點(diǎn)針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)被動(dòng)式超低能耗住宅建筑新體系，闡述如何通過(guò)工業(yè)化技術(shù)和綠色技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等有機(jī)融合，充分發(fā)揮裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑和被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)足未來(lái)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(hù)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(guó)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(chǎng)房、大型場(chǎng)館和超高層建筑中。基于其自身產(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(shì)，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(shì)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(hù)系統(tǒng)、設(shè)備管線(xiàn)系統(tǒng)和內(nèi)裝系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建造的住宅建筑。目前，在國(guó)內(nèi)一直未能有重大突破，還需進(jìn)一步解決相配套的以下問(wèn)題，滿(mǎn)足未來(lái)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(shì)，避免“露梁露柱”。

（2）研究匹配鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，提升居住建筑對(duì)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(mǎn)足居住建筑對(duì)功能、美觀(guān)、舒適、健康等方面要求，提升居住空間體驗(yàn)感。

1.2 被動(dòng)式超低能耗建筑

《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》（居住建筑）明確了被動(dòng)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(guò)保溫隔熱性能和氣密性能更高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用高效新風(fēng)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(mǎn)足綠色建筑基本要求的建筑。通俗地說(shuō)，即把主動(dòng)供暖和主動(dòng)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(dòng)”地進(jìn)行供暖或供冷。

被動(dòng)式超低能耗建筑設(shè)計(jì)涉及 5 大要素。 ① 保溫隔熱性能更高的非透明圍護(hù)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(wú)熱橋設(shè)計(jì)與施工。④ 建筑整體的高氣密性能。⑤ 高效新風(fēng)熱回收系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式超低能耗建筑目標(biāo)關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)精細(xì)化和施工精細(xì)化。被動(dòng)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(kāi)啟形式、遮陽(yáng)、屋頂保溫、外墻保溫、樓板保溫、氣密性、暖通空調(diào)（HVAC）、無(wú)熱橋設(shè)計(jì)。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(xì)部節(jié)點(diǎn)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(wèn)題，營(yíng)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(dòng)式超低能耗建筑適配性分析

2.1 技術(shù)體系對(duì)標(biāo)分析

結(jié)合 GB/T 51129—2017《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)標(biāo)裝配式建筑評(píng)價(jià)體系和被動(dòng)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(píng)價(jià)體系 VS 被動(dòng)式超低能耗建筑關(guān)鍵技術(shù)需求分析

由表 1 可知，對(duì)標(biāo)裝配式建筑評(píng)價(jià)體系，被動(dòng)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(wú)熱橋設(shè)計(jì)等幾個(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)式超低能耗建筑要求的連接技術(shù)需求分析

3 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系特點(diǎn)，首先需聚焦建筑外部系統(tǒng)開(kāi)展優(yōu)化研究工作，包括主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、建筑外圍護(hù)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(wèn)題，實(shí)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑與被動(dòng)式超低能耗建筑的融合應(yīng)用。其次，還需重點(diǎn)針對(duì)舒適度和建筑外形開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)研究工作，實(shí)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(jí)，滿(mǎn)足未來(lái)建筑的使用和功能需求。