鋼結構被動式超低能耗住宅建筑發展分析

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；.上海犀點建設科技有限公司， 上海006）

隨著市場經濟的快速發展和時代的變遷，我國建筑行業的發展勢頭強盛，裝配式建筑技術得到了廣泛的應用。2016 年 9 月，國務院辦公廳發布《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》（國辦發〔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構住宅體系，住建部接連批復浙江、山東、四川、湖南、江西、河南 6 個省份開展鋼結構裝配式住宅建設試點，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。綠色、節能、可持續等理念也逐步上升至國家戰略層面，成為推進新型城鎮化、建設生態文明、全面建成小康社會的重要舉措。自 2015 年10 月住建部發布《被動式超低能耗綠色建筑技術導則（試行）》（居住建筑）起，被動式超低能耗建筑技術開始逐步在國內推廣和應用，主要集中在北方嚴寒地區，于 2019 年超低能耗建筑推廣再創新高峰。2019 年 1 月 24 日，我國首部建筑節能引領性國家標準 GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術標準》發布。同年上海市住建委發布《關于印發上海市超低能耗建筑技術導則（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向夏熱冬冷地區延伸。被動式超低能耗建筑技術成為根本上提升建筑性能和品質的引領性技術標配。

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

1 兩大建筑體系概述

1.1 裝配式鋼結構建筑

鋼結構建筑作為目前國內主推的 3 大裝配式建筑體系之一，技術體系成熟，產業基礎配套完備，已廣泛應用于工業廠房、大型場館和超高層建筑中。基于其自身產業化程度高、自重輕、抗震性能好、綠色節能、施工周期短等優勢，已逐步由公共建筑向居住建筑延伸，在住宅結構體系中的應用發展勢頭正盛。

鋼結構住宅是以鋼結構系統作為主要受力結構體系、相配套的外圍護系統、設備管線系統和內裝系統集成設計建造的住宅建筑。目前，在國內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、高品質等發展需求。

（1）研究適配房型，充分發揮鋼結構平面布置靈活的優勢，避免“露梁露柱”。

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

（3）研究匹配鋼結構住宅建筑的內裝系統，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構，采用高效新風熱回收技術，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環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計涉及 5 大要素。 ① 保溫隔熱性能更高的非透明圍護結構系統。② 保溫隔熱性能和氣密性能更高的外窗系統。③無熱橋設計與施工。④ 建筑整體的高氣密性能。⑤ 高效新風熱回收系統。

實現被動式超低能耗建筑目標關鍵在于設計精細化和施工精細化。被動式超低能耗建筑 13 大關鍵技術包括舒適度、建筑體型、結構重度、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（HVAC）、無熱橋設計。綜合考慮建筑整體系統方案、產品設備集成優化、細部節點構造處理、施工工藝優化等，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 技術體系對標分析

結合 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鍵技術，梳理和分析關鍵技術需求，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鍵技術需求分析

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鍵技術需求主要體現在結構重度、屋頂保溫、外墻保溫、樓板保溫、氣密性、HVAC 和無熱橋設計等幾個方面，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鍵連接技術需求分析

聚焦裝配式建筑連接技術的應用，梳理和分析符合被動式超低能耗建筑要求的關鍵連接技術需求，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需求分析

3 結 語

結合裝配式鋼結構建筑體系特點，首先需聚焦建筑外部系統開展優化研究工作，包括主體結構系統、建筑外圍護結構系統的連接構造優化，部品選型和施工工藝優化，有效改善保溫隔熱、氣密、水密、熱橋等問題，實現裝配式鋼結構建筑與被動式超低能耗建筑的融合應用。其次，還需重點針對舒適度和建筑外形開展專項研究工作，實現裝配式鋼結構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。