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超低能耗建筑外圍護結構連接系統(tǒng)
教務部 2021-09-23



前  言

超低能耗建筑作為建筑品質提高手段,亦是建筑領域實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”重要方式??偛课挥诜姨m拉赫蒂的佩克集團,由于北歐地理環(huán)境的苛刻要求,很早便開始研究適用于超低能耗建筑的連接系統(tǒng)。由于北歐地區(qū)利用太陽能生產(chǎn)能源效率非常低,成本又高,因此在北歐的超低能耗建筑的設計中,如何減少能源消耗一直是首要考慮原則。故此,佩克在厚保溫墻連接技術,和斷橋連接設計上很早就開始了產(chǎn)品的研發(fā),并積累了大量的項目經(jīng)驗。



01

關于超低能耗建筑的設計要點


超低能耗建筑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,采用新風熱回收技術,并利用可再生能源,提供舒適室內環(huán)境的建筑。在寒冷的北歐國家超低能耗建筑概念已較為成熟。如下圖所示,超低能耗房屋設計要考慮到如下幾點: 


外墻保溫系統(tǒng)設計:

超低能耗建筑應采用保溫性能更高的圍護結構。在嚴寒、寒冷和夏熱冬冷地區(qū)圍護結構的保溫性能的重要性最為顯著。對于外墻保溫系統(tǒng),保溫層厚度增加,會影響固定的可靠性和耐久性,因此在設計中需要兼顧考慮保溫性能和厚保溫條件下的結構安全性。佩克的保溫墻連接系統(tǒng)在厚保溫材料的三明治墻連接上優(yōu)勢顯著。


規(guī)避冷熱橋設計:

建筑圍護結構中熱流密度顯著增大的部位(如陽臺、空調板、女兒墻等部位),成為傳熱較多的橋梁,稱為熱橋。熱橋對超低能耗建筑的影響更為顯著。在設計時,應更嚴格控制熱橋的產(chǎn)生,對建筑外圍護結構進行無熱橋設計。佩克的EBEA?陽臺連接件主要用于消除連接懸臂陽臺板和內部樓板間的熱橋。


02

佩克厚保溫墻板連接系統(tǒng)


佩克PD型對焦桁架構件,是用以連接三明治內外葉混凝土墻板的單層格式受力承載構件。該構件由不銹鋼對角腹桿與螺紋黑鋼弦桿組成。對角腹桿為連接三明治墻內外頁墻板的主要作用部件。


三明治墻基于“所有構件受力皆由對角腹桿抗拉承載”的原則設計。對于嚴寒寒冷地區(qū)的夾芯保溫外墻板,通常外頁板保護層厚度60~80mm,B1 級中間層隔熱保溫材料,厚度為200mm。同時配套使用涂料型防水隔汽/透氣技術、板縫高氣密性處理技術、外窗無熱橋內嵌式安裝等創(chuàng)新技術,可以實現(xiàn)外墻系統(tǒng)的高性能保溫隔熱、斷熱橋、防潮一體化。值得注意的是,對于保溫材料厚度超過200mm的保溫墻板,配合使用桁架式剪力連接件技術可以實現(xiàn)超低能耗建筑的熱工要求。



在寒冷的北歐地區(qū),幾乎所有的超低能耗建筑都采用桁架式剪力連接件,國內相關項目案例也越來越多。



項目名稱:招商虹口四平路項目

項目時間:2021年

設計院:上海興邦建設技術有限公司

構件廠:江蘇德豐建設集團建筑科技有限公司

上海市首個近100米超低能耗建筑示范項目“虹口區(qū)四平路35號舊改、53號危改地塊”項目位于上海市虹口區(qū)四平路。該項目外墻保溫與結構一體化比例>80%,在5-32層采用佩克預制夾芯保溫外墻系統(tǒng)。保溫層厚50mm,內葉板厚度為250/200mm,外葉板厚度為55mm,選用佩克PD-tie桁架式保溫連接件。



項目名稱:大連正大清源辦公樓

項目時間:2018年

設計院:大連都市發(fā)展設計有限公司

構件廠:大連正大清源建筑材料有限公司

大連正大清源辦公樓項目,共2層,外剪力墻采用三明治墻板,由大連正大清源建筑材料有限公司負責生產(chǎn),大連都市發(fā)展設計有限公司負責設計。該項目建筑面積約2000平方米,內葉墻板200mm、外葉墻板60mm及保溫層厚度200mm,外墻三明治墻連接件采用佩克產(chǎn)品PDM250型連接件。



項目名稱:青海寶恒超低能耗辦公樓

項目時間:2020年

青海寶恒超低能耗辦公樓項目,共5層,為框架結構體系,圍護墻采用三明治墻板,由青海寶恒綠色建筑產(chǎn)業(yè)股份有限公司負責生產(chǎn),河北建研建筑設計有限公司負責設計。該項目三明治外墻面積約3000平方米,內頁墻板100mm、外葉墻板60mm及保溫層厚度190mm,外墻三明治墻連接件采用佩克產(chǎn)品PDM240型連接件。



03

預制混凝土保溫懸挑板連接系統(tǒng)


佩克的EBEA?陽臺連接件主要用于消除連接懸臂陽臺板和內部樓板間的熱橋。陽臺連接件由保溫材料、抗彎鋼筋、帶錨桿的剪力板及附件組成。



EBEA?陽臺連接件是與樓板和陽臺板一起澆鑄,或者可以與預制陽臺板一同預制并連接到現(xiàn)澆板或預制疊合板上。下面的插圖顯示了EBEA?陽臺連接件可以改善和減少熱量傳遞。



EBEA?可適用于60mm-120mm 不同厚度的保溫板材,并且已通過REI 120耐火測試標準以及實現(xiàn)21分貝的降噪效果。整個設計安裝過程在超低能耗建筑中應用中簡單,快捷,高效,經(jīng)濟。



對于樓板配筋復雜程度不高的情況下使用EBEA?陽臺連接件是相當簡單的。下圖為澆筑混凝土前的連接件布置示意圖,兩側的主要配筋已經(jīng)綁扎完畢后,配筋將EBEA?陽臺連接件也固定在正確的位置. 同時, EBEA?陽臺連接件的補充配筋也已經(jīng)安裝完畢。



由于隔熱組件的底部是高強度的壓縮模塊,這意味著隔熱材料不承受任何顯著的荷載。為了支持隔熱材料底部的受壓荷載,在板的邊緣需要配置了額外的加強配筋。頂部的桿處于受拉狀態(tài),連接底部的壓縮模塊與相鄰的板邊緣相互作用。對于較小尺寸的陽臺,不需要配置太多額外的邊緣配筋;但如果陽臺本身帶來較大的懸臂,我們要確保板邊緣足夠的剛度來支撐板底部的組件。



04

結語


中國現(xiàn)有建筑面積超過600億㎡,每年新增建筑面積約20億㎡。到2030年,建筑面積將達到900億㎡。如果我們的建筑成為被動式超低能耗建筑,僅減少供暖和制冷能耗的數(shù)據(jù)就已經(jīng)很可觀了。


同時,超低能耗建筑因其精細化的設計和施工,對建筑材料部品的嚴格要求,對促進行業(yè)轉型升級具有積極的推動作用。發(fā)展超低能耗建筑能夠帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游的發(fā)展,形成新的經(jīng)濟增長點,有利于我國建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)轉型升級。



來源:佩克集團