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1、夏热冬冷地:超低能耗建筑装配式外I一 FM-匚护系统设计本项目为苏州城亿绿建科技股份有限公司新建 PC 构 件厂项目的配套综合研发楼，项目位于苏州市相城区望亭镇， 新华村路南侧、姚凤桥路东侧。综合研发楼为 4 层建筑，建筑面积为 9047.49 平方米， 其中地上建筑面积： 5830.64 平方米，地下室建筑面积： 3216.85 平方米。建筑高度为 19.8 米。一层为展览空间， 二到四层为办公、会议空间，采用新型装配式组合结构体系。 结构设计使用年限为 50 年。二匚项目建设目标是实现超低能耗建筑、绿色建筑三星级、装配式建筑三星级，整体预制装配率达到 90% 以上，通过高度工业化的建造方式
2、打造面向未来建筑业发展需求的绿色、健康、智慧、超低能耗的高品质建筑。、02外围护系统方案整体思路是从项目的需求出发，整理市场产品并进行性能调研，进行整体对比并对适用部位进行分析，最终确定项 目产品选型。1项目建筑性能要求作为一栋多层办公楼的外围护系统，首先要满足的是建筑功能方面的要求，即隔 绝外部环境对内部使用人员、设备、活动的影响，具体包括建 筑的保温、隔声、气密性以及抗震、抗风等方面的性能。在外窗的方面，要满足近零能耗建筑技术标准 GBT 51350-2019 表 6.1.5-2 关于夏热冬冷地区外窗传热系数限值最低要求，外窗传热系数不能大于2.2W/( K)。江苏省超低能耗居住建筑技术导
3、则(试行)中对于外窗的要求如下，即要求传热系数K1.6W/( K)，各向外窗在夏季和冬季遮阳系数也做出了要求。 考虑到本项目为多项技 术集成示范工程，所以本项目外窗传热系数要求适当提高，参 考已实施的上海市超低能耗建筑技术导则中关于对外窗传 热系数的要求，外窗综合传热系数定为1.8W/ tf K，同时采用可调节外遮阳控制遮阳系数，南向夏季遮阳系数0.20，冬季遮阳系数0.60，外窗可见光透过率0.50。在确定外墙体传热系数指标方面， 结合 4 月份满足零能耗 建筑目标的能耗模拟计算的边界条件设定值，设定的外墙平均 传热系数要求为 0.4 W/（ m2 K）。这一平均传热系数设定值满 足近零能耗
4、建筑技术标准 GBT 51350-2019 、江苏 省超低能耗居住建筑技术导则（试行）上海市超低能耗建 筑技术导则（试行）的最低限值要求。 零能耗建筑要求建筑必须具有完整连续的气密层，本项目的气 密性能要求不低于建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级 及检测方法 GB/T 7106-2008 所规定的 8 级。 本工程为综合楼建筑，地上部分耐火等级为二级，保温材料的 燃烧性能不应低于 B2 级。项目地区在苏州市，抗震设防烈度为 7 度，建筑抗震设防 类别为标准设防类；苏州地区的基本风压为0.45kN/ m?。分别需要满足在地震、 风荷载作用下的构件承载能力极限状态及 正常使用极限状态验算。2市场
5、产品调研目前根据构造类型，建筑装配式外围护墙板类构件一般可以按 构造分为单一材料墙板、复合材料墙板、骨架类墙板；各自又 可以根据是否带保温、 装饰形成结构装饰保温中间两种或者三 种一体墙板；根据是否采用吊挂连接件，可分为内嵌式或外挂 式两种与主结构的安装方式。在单一材料墙板方面， 目前市场上主要产品为蒸压加气混凝土 墙板( ALC 板)系统。该系统一般由 ALC 条板、背负钢框架 和勾头螺栓构成，也可以选装保温层。自重一般为450550kg/m3，墙板本身导热系数为 0.12W/(mK), 耐火时间为 4 个小时。比较常用的龙骨墙板为轻钢龙骨保温装饰一体化外墙板， 由外 叶装饰板、轻钢龙骨骨架
6、、内叶防火板、保温层、剪力钉和连 墙件组成。轻钢龙骨墙板轻质高强，自重最低可至 120kg/根据需要可以做到十多米的板幅跨度。另一种龙骨墙板是 木龙骨墙板，一般包括木龙骨骨架、 OSB 板、呼吸纸、外叶 装饰面板、防虫网、顺水条、泛水板、保温层和底梁板、内叶 防火板等部件。燃烧性能为难燃型B1，自重最低可至60kg/m2o 在复合墙板中应用比较广泛的是预制混凝土夹心保温墙板， 该 种墙板由连墙件、连接件、内叶混凝土板、外叶混凝土板、保 温层构成，俗称三明治墙板，自重约为 650kg/ mo3外墙板构件选型根据项目超低能耗目标要求，外围护墙体的平均传热系数不超 过0.4 W/( m K)，而木龙
7、骨墙板因为结构骨架采用木料，只有金属龙骨导热系数的 1/100 左右，热工学性能非常优异。除此之外墙板的重量也是影响装配式建造效率的重要因素。 初步根据材料特点进行评价如下：4 4 温能 保性量 重Q 烧能 燃性4 本 成1 Q 造率 建敢阳墙*-* +*+*+*+ *1 *骨 龙 木a*a* +Q*-*P+初选预制外墙板性能评价分析根据以上初步各类墙板构件性能评价，结合项目的整体需求， 优先选用木龙骨装饰保温一体化墙板， 最容易达到超低能耗建 筑的保温要求并且具有比较快捷方便的施工方式；建筑一层因 为容易受潮气影响并且容易被虫蚁蛀蚀， 故采用耐候性更好的 预制混凝土夹心保温外墙板；考虑施工便
8、利性，一层局部采用 轻钢龙骨一体化外墙板。最终形成如下应用方案：南北立面外墙板应用方案|m东西立面外墙板应用方案木龙骨一悻化外堆槻03外围护构件设计一层预制混凝土夹心保温墙板为例，对装配式外围护构件设计进行说明。项目基本数据如下：一层墙板最大标高为 5.4m ，建筑地面粗糙度类别为 B类，苏州地区基本风压 0.45kN/皿 抗震设防烈度为7度（0.10g ）。1荷载计算预制混凝土夹心保温墙板系统由内叶混凝土板、外叶混凝土 板、保温层（ XPS ）及连接件组成。墙板尺寸如图所示。 根据建筑结构荷载规范（ GB50009-2012 ），外围护 结构风荷载计算基本组合 Ql=2.30kN/ m2o
9、墙板裂缝控制等级为二级， 抗裂验算按照荷载标准组合计算效 应设计值。由于墙板上部支座释放了竖直方向的位移，且墙板 两侧均有拼缝，不考虑温度作用。标准组合下的荷载Q2=1.53kN/ tfo2墙板主体设计墙体热工性能设计根据近零能耗建筑技术标准 GBT 51350-2019 、江苏省超低能耗居住建筑技术导则（试行）上海市超低能耗建筑技术导则（试行）要求，外墙平均传热系数应不高于0.4 W/（ K）。在此根据民用建筑热工设计规范GB50176-2016 对预制混凝土夹心保温墙板的平均传热系数 进行计算。材料口厚度（LI）曰导热系数E （xKi 2内叶混凝土0一聘1. *XPS0. 0胸D. 03外
10、叶混凄土P0.知1. 74计算参数可以算出，预制混凝土夹心保温墙板的传热系数为 0.342W/ （tf K），满足超低能耗建筑要求。因此，墙板尺寸确认为外叶板厚 60mm ，内叶板厚 120mm ，XPS 保温层厚80mm 。墙体力学性能设计（1）有限元分析本项目所使用的预制混凝土墙板为非组合夹心保温墙板， 仅考虑内叶混凝土墙板单独承受水平荷载作用。本文使用MIDASGEN 建立内叶混凝土墙板有限元模型，选取单元类型 为板单元，材料为 C30 混凝土，板厚 120mm 。窗口部分板厚1mm，材料弹性模量为零，用于分配荷载。由弯矩计算结果可知，250mm宽板上最大弯矩为 5.lkNm,剪力为4Q
11、3kN。300mm 宽板上最大弯矩值为 5.58 kN m,最大剪力为 2.04kN 。弯矩结果剪力结果W崛I-iMf+ iF士 h*lKQKBUb mu bp:U IXM-s-Wl i imi *-rt-i -IJiwt4-Kee：j2）墙板配筋由有限元分析结果可知， 250mm 宽板跨中及 300mm 宽板 跨中为墙板的最不利位置。因此，需要对这两个位置进行配筋 计算。由于 250 板和 300 板宽度较小，剪力作用较为明显， 配筋计算时将其当做梁来考虑。 剩余板块配双层双向钢筋网片 8200，钢筋均为 HRB400。3墙板转接件设计上部转接件采用长圆孔与预埋哈芬槽的方式释放X、Y 轴方向
12、的位移，通过螺栓和垫片约束 Z 轴方向位移。 根据计算假定得出上部支座节点在荷载下的沿 Z 轴方向反力为 8.1kN 。由有限元结果图可知最大应力值 303MPa ，小于钢材的抗拉抗压抗弯强度值 305MPa 。因此，转接件的尺寸设计满足要求。讷冬5Figure 2Tbf EquL jle-nt n-Misf) Qri强 UriHh-lB.Tn.2I勺 0011血価Mai2MS9M2副 川個 195113&7.745 如翦ONhM归 WiLfi15DJD应力结果、04连接拼缝设计 本项目采用了三种不同的装饰保温一体化墙板。 不同墙板间的 拼接节点是重点与难点，拼缝的质量决定了外围护系统的性 能
13、。连接拼缝的设计是重中之重。由于预制混凝土夹心保温墙 板仅仅在一层使用，上下并没有墙板与之相邻。因此，仅对竖 向拼缝进行计算。综合考虑立面分格、温度变形、风荷载及地震作用下的接缝受 力特点、接缝变形量、密封材料最大拉伸-压缩变形量及施工安装误差等因素的影响，接缝宽度可按下式计算：研究、分析、设计过程的梳理，形成了整套工作流程及具体实 施步骤，并获得了该类项目实施的一些经验：（1）丰富的产品库信息和对既有产品性能的掌握是装配式外 围护设计的基础，在既有资料基础上进行综合评比分析，才能 选择与项目需求最匹配的解决方案；（2）装配式外围护技术解决路线必然是从系统-构件-节点这样一个逐步拆解的过程，系
14、统的选型对于整体影响最大，构 件的设计决定了生产及主要性能，而连接、拼缝节点不仅影响 了安装效率，同时也是超低能耗这类有较高建筑要求建筑的最 终性能成绩的关键一环；（ 3）检测是对建筑性能非常有效的后评估方法，并且通过合 理的策划，可以反向指导设计工作，对于建筑项目设计效果的 评估及更多项目性能的提升有着极大益处。 本项目设定了检测 的目标及分析计划， 是推进建筑全生命周期管理和建设高品质 建筑的有力手段。随着建筑工业化的发展， 建筑业的产业链将更紧密的联系在一 起，横向不同专业的配合以及前后不同环节的衔接也愈加重 要。必须设定整体把控和系统设计，统筹考虑方设计方案、生产加工、施工建造、运维管理等各方面的影响因素并综合评估， 才能选择对项目总体价值最高的技术路线和实施方案， 这也是 未来建筑业发展的核心价值点。数据说被动房【第 75条】邢台市人民政府办公室关于加快绿色建筑产业发展推 进被动式超低能耗建筑建设的实施意见（03）：在办理规划审批（或 验收）时，对于出让、划拨地块中采用被动式超低能耗建筑方式建设 和采用装配式建造方式建设的居住建筑及商业综合体、医院、学校等 公共建筑（含政府投资或以政府投资为主的居住建筑和公共建筑），分 别按其地上建筑面积9%和 3%给予奖励，同时采用的按其地上建筑面 积 12% 给予奖励，奖励的建筑面积不计入项目容积率，不再增收土地
