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      項目介紹
      基于超低能耗建筑(被動式建筑)的裝配式混凝土系統關鍵技術研究與開發
      時間:2022-01-06    來源:CCPA科技工作部    分享:
      2021年12月9日,中國混凝土與水泥制品協會組織召開了由北京市建筑工程研究院有限責任公司、北京建工集團有限責任公司完成的“基于超低能耗建筑(被動式建筑)的裝配式混凝土系統關鍵技術研究與開發”科技成果鑒定會。

      2021年12月9日,中國混凝土與水泥制品協會組織召開了由北京市建筑工程研究院有限責任公司、北京建工集團有限責任公司完成的“基于超低能耗建筑(被動式建筑)的裝配式混凝土系統關鍵技術研究與開發”科技成果鑒定會。鑒定委員會專家們認為,該成果對裝配式超低能耗建筑的相關部品部件進行了技術研究,具有良好的力學性能和熱工性能,并應用于實際工程,形成了設計要點、構件生產工藝和施工工法等技術成果,為裝配式超低能耗混凝土建筑的發展提供了技術支撐,應用前景廣闊。

       

      一、立項背景

       

      為實現“碳達峰”、“碳中和”目標,建筑行業致力于減少建筑使用耗能和碳排放,實現綠色低碳發展、產業轉型。開發被動式建筑與裝配式建筑的復合建筑體系,在被動式建筑的設計、生產和建造中,融入裝配式的理念,進行合理的預制化和模塊化施工,已經成為建筑行業發展的關鍵點。

       

      二、研究內容

       

      本項目進行了滿足超低能耗建筑要求的預制夾心保溫墻板及其連接件,以及懸挑構件熱橋處理技術的研究工作,主要內容如下。

       

      1)滿足超低能耗要求的預制夾心保溫外墻板體系研究

       

      目前市場上常見的預制混凝土夾心板,保溫層厚度一般為60~90mm,連接件長度一般為160~200mm,無法達到超低能耗建筑的熱工要求。為此,課題組研發了適用于超低能耗建筑的超厚型預制夾心保溫墻體的連接件,并開展了連接件的抗拉拔試驗和抗剪試驗,進行了保溫層200-250mm厚的預制夾心保溫墻體的抗彎、組合效應等結構試驗和墻體熱工性能試驗,并進行了有限元模擬分析。結果表明,本項目研發的片狀FRP連接件具有良好的拉拔、抗剪承載力;采用該連接件的預制夾心保溫墻板具有良好的力學性能,其熱工性能可滿足超低能耗技術標準要求,傳熱系數低于采用不銹鋼連接件的墻板。

                      

      保溫墻板抗剪試驗試件類型
      左:棒狀GFRP連接件,中:片狀GFRP連接件,右:不銹鋼連接件

       

      2)超低能耗建筑懸挑陽臺的研究

       

      當前陽臺等懸挑結構一般采用保溫材料全包裹或懸挑梁式斷熱橋做法,施工工序較為復雜。本項目在引進國外產品和技術的基礎上,研發了適用于懸挑構件與主體結構連接的斷熱橋懸挑構件連接件,并進行了采用該懸挑連接件的懸挑構件抗彎試驗,熱工性能試驗及有限元分析。結果表明,研發的斷熱橋懸挑構件連接件可以滿足懸挑構件的承載能力要求;熱工性能好,可以降低約60%的懸挑構件的熱工系數。

       

      懸挑結構斷熱橋連接組件

       

      3)裝配式超低能耗建筑施工技術的研究

       

      通過項目的設計和施工,總結了裝配式超低能耗建筑的施工技術和關鍵工序的操作方法,并給出了部分節點的施工構造詳圖,解決了裝配式夾心保溫墻板的施工和拼縫處理問題。

                    

          

      裝配式低能耗保溫一體化墻板

       

      三、關鍵技術和創新點

       

      1. 研發了適用于超低能耗混凝土建筑的預制夾心保溫外墻板連接件,開展了連接件和保溫層200-250mm厚度夾心墻板的結構承載性能和熱工性能試驗研究及數值模擬分析,采用該連接件的墻板體系具有良好的力學和熱工性能,滿足超低能耗建筑標準要求;

       

      2. 研發了用于懸挑結構構件的斷熱橋連接組件,開展了懸挑構件抗彎承載力試驗和熱工性能試驗研究及數值模擬分析,該連接組件具有良好的承載力和斷熱橋效果;

       

      3. 通過對裝配式超低能耗建筑的相關部品部件的技術研究和工程應用,形成了設計要點、構件生產工藝和施工工法等技術成果,為裝配式超低能耗混凝土建筑的發展提供了技術支撐。

                       

      項目技術應用于秦皇島和信大廈

       

      四、經濟和社會效益

       

      本項目成果裝配式超低能耗建筑夾心保溫預制外墻板及懸挑構件連接技術已在秦皇島市海港區等實際工程中進行應用,總面積約4萬平米。與傳統連接方式相比,本項目成果具有高耐久性、與建筑同壽命的優點,維護和使用成本大幅降低。初步造價核算顯示,采用本項目成果的外墻板連接件及懸挑構件,相對于傳統的全包裹式超低能耗建筑,單個斷熱橋懸挑構件連接組件綜合成本可節省約100元/m2,有效降低建筑結構全生命周期的綜合成本,具有良好的經濟效益。

       

      本項目成果為裝配式超低能耗建筑的發展提供了技術支持,具有廣泛的社會需求。我國幅員遼闊,橫跨多個氣候區,各地區之間氣候差異性較大。本項目成果將多種被動式節能手段與建筑圍護結構高效節能技術相結合,滿足了建筑維護結構的安全性和超低能耗建筑的熱工要求,能夠顯著提高室內環境舒適性,降低建筑對機械采暖和制冷系統的依賴,大幅度減少建筑的運營能耗。本項目成果將超低能耗建筑和裝配式建筑的理念結合起來,符合我國建筑業綠色低碳、轉型升級的發展方向,具有良好的社會效益。

       

      五、總結

       

      本項目成果已獲授權實用新型專利4項,制訂企業標準2項、企業施工工法1項,發表論文6篇,研究成果已在秦皇島和信大廈等2項工程中進行了應用,該項目成果具有良好的社會效益,取得了較好的經濟效益,應用前景廣闊。

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