装配式钢结构绿色建筑产品研发与应用

吕黄兵

中建钢构装配式钢结构绿色建筑产品研发与应用目录第一部分中建钢构简介第二部分中建钢构装配式产品简介中建钢构简介中建钢构有限公司是中国最大的钢结构产业集团，由世界500强企业中国建筑股份有限公司整合集团优势钢结构资源，组建而成的集钢结构研发、设计、制作、安装、检测于一体的大型国有骨干集团企业。公司以承建“高、大、新、尖、特、重”工程著称于世，并创造了国内钢结构施工史上“最早”、“最高”、“最大”、“最快”的业绩。中国建筑金属结构协会副会长单位注册资本11.8亿元钢结构工程专业承包壹级；钢结构制造特级；房屋建筑工程施工总承包壹级；建​筑​金​属​屋​(​墙​)​面​设​计​与​施​工特级​；钢结构工程设计专项甲级。钢结构工程专业承包壹级制造特级房屋建筑工程施工总承包壹级建​筑​金​属​屋​(​墙​)​面​设​计​与​施​工特级经营区域以珠三角、长三角、环渤海湾、华中、西南为重点，并进入港澳、南亚、中东、北非、澳洲等当地主流市场，形成了“东西南北中+海外”的“5+1”区域布局天津厂22万吨江苏厂35万吨武汉厂36万吨阳光厂25万吨西部厂22万吨在江苏、广东、湖北、天津、四川等地投资设立了五大现代化的钢结构制造基地，设计年产能超过120万吨华中（武汉）制造基地——用地880亩，年产能约36万吨实现了研发、设计、制造、安装、检测全产业链一体化运作博士后科研工作站6项“国家科技进步奖”共获国家专利授权达304项，其中发明专利27项主、参编多项国家钢结构相关规范装配式钢结构产品简介以绿色为引领以钢构为核心以集成为手段践行建筑工业化道路打造中建钢构绿色建筑品牌高端承建商产品开发商产业集成商两大系列产品010203GS-Building应用案例ME-House应用案例两大系列GS-BuildingME-HouseGS-Building装配式钢结构绿色建筑模块化生态钢结构绿色房屋ME-House两大系列产品已进入全面推广阶段！绿色商业建筑绿色文卫建筑绿色生态工业园绿色钢结构住宅五大应用领域海洋绿色人居两大系列产品010203GS-Building应用案例ME-House应用案例五大核心系统结构三板连接构造绿色技术信息化管理reenSGteelBuilding—应用案例项目名称：中建钢构天津有限公司2#倒班楼项目地址：天津市西青区王稳庄建筑面积：6000㎡建筑层数：6层天津公寓楼01示范项目绿色钢结构住宅01示范项目项目特点：采用全钢框架体系工业化建造，钢框架+三板装配化施工参照天津市保障房标准户型设计执行天津市四步节能（采暖能耗降低75%）国家绿色建筑三星认证。绿色钢结构住宅采用钢框架结构体系:抗震性能优异装配化率高主体施工周期仅20天全钢结构01示范项目节点形式绿色钢结构住宅01示范项目天津厂实验样板房三板体系相关性能实验报告三板体系安装工艺及相应性能实验实验报告三板体系各项施工工艺以及节点方案都得到了现场检验，对于需要重点解决的抗裂、防水、隔声以及冷热桥的问题都进行了性能测试，同时，针对上述实验结果编制了实验报告。三板体系——选型绿色钢结构住宅01示范项目三板体系——基墙板墙板采用蒸压砂加气混凝土板（AAC板）以600mm为模数建造容重较轻，安装方便施工周期仅30天与钢梁、钢柱连接节点工艺成熟天津厂公寓楼基墙采用100mm/150mm厚蒸压砂加气混凝土板即AAC板(其中山墙及分户墙采用150mm厚），A级防火，保温隔声效果良好，得房率比普通住宅提高6%。绿色钢结构住宅01示范项目三板体系——楼板楼板采用可拆卸式钢筋桁架楼承板绿色钢结构住宅

楼板选用可拆卸的钢筋桁架楼承板，实现立体交叉作业，较大缩短主体结构施工周期。施工现场免支模，底模采用复塑板，可拆除回收循环利用，避免后续吊顶施工，降低综合成本。01示范项目三板体系——外墙一体板外墙保温板采用保温装饰一体板外墙选用保温装饰一体板，其基层为80mm厚石墨聚苯板/岩棉，面层为仿砖材料，保温装饰一体板为兼具保温及装饰功能的一体化成品板，工业化程度高，装配化率较高。绿色钢结构住宅01示范项目AAC板与楼板底部连接AAC板与楼板顶端连接AAC板与钢梁连接AAC板安装示意图AAC板与结构连接节点绿色钢结构住宅AAC板外墙连接01示范项目门窗洞口连接构造措施门窗洞口周围采用扁钢带进行加固门窗洞口连接构造绿色钢结构住宅01示范项目选用AAC板基墙+保温装饰ET板面层，防水采用材料防水和构造防水两种方式。外墙构造绿色钢结构住宅01示范项目钢柱外包钢梁外包钢构件选用薄涂型防火防腐涂料，外包A级防火石膏板。防火构造防火涂料岩棉防火石膏板绿色钢结构住宅01示范项目绿色钢结构住宅01示范项目天津厂公寓楼工时工效比对比分析表1#楼（传统结构）2#楼（装配式钢结构）专业工时（人.小时）专业工时（人.小时）土建专业18560土建专业11465钢结构单位3016钢筋桁架板3510主体结构用工工时18560主体结构用工工时17991二次结构6870AAC墙板4680机电专业1210机电专业1350建筑面积2353㎡建筑面积3647㎡每平米用工工时11.32每平米用工工时6.58天津厂公寓楼工时工效比传统建筑提高42%绿色钢结构住宅02示范项目项目名称：挂绿湖别墅群项目地址：广东省增城市荔城镇建筑面积：63000㎡建筑层数：3层挂绿湖别墅山庄绿色钢结构住宅02示范项目体系构造：采用钢框架全螺栓连接叠合楼板+现浇混凝土板（防水部分）内外基墙板采用ALC屋盖采用轻钢桁架+琉璃瓦绿色钢结构住宅低层装配式绿色钢结构住宅（成都大慈寺、武汉世贸龙湾）高层装配式绿色钢结构住宅（贵阳未来方舟、西部公寓楼）成都大慈寺武汉世贸龙湾贵阳未来方舟西部公寓楼•••示范项目绿色钢结构住宅（系列）绿色钢结构住宅酒钢兰泰苹果园棚户区改造示范项目东区沿街透视图•••示范项目拟建建筑包括：4#楼：29层综合住宅楼，1-4层为商铺，5-29层为住宅，6#楼、9#楼：32层综合住宅楼，1-2层为商铺，3-32层为住宅，12#楼，33层住宅；四栋建筑总高度均在90~100米之间。总平面概况用地面积：2892.5㎡建筑面积：55717.16㎡建筑高度：165m层高：4.5m建筑层数：地上32层/地下4层结构体系：全钢框架结构围护结构：外墙为全玻幕墙内墙为轻钢龙骨墙中建钢构大厦美国LEED-CS金级国家绿色建筑三星深圳市绿色建筑金级绿色商业建筑两大系列产品010203GS-Building应用案例ME-House应用案例odularEMcologicalHouse＆模块化生态—应用案例V1.0：ME-HouseVX.0：高层模块化建筑V1.5：武汉蔡甸保障房V2.0：低层模块化样板房二维模块三维模块发展路径：从低层到高层，从二维到三维，从住宅到其他类建筑47ME-House1.0顶梁模块柱模块底梁模块结构划分为柱模块（一维）、顶梁模块和底梁模块（二维）。ME-House1.0标准化：标准模数、部品化设计等模块化：柱模块、梁模块、墙模块等装配化：主体结构采用全螺栓连接生态化：集成太阳能发电等绿色技术智能化：对住宅进行集成式控制信息化：设计和建造过程运用BIM技术ME-House1.0ME-House1.0建造过程ME-House1.0ME-House1.0ME-House1.0外观ME-House1.0ME-House1.0内装实景ME-House1.5集成管线楼板模块集成管线墙板模块屋面模块ME-House1.0的升级版；二维模块化方式建造；建筑部品均在中建钢构武汉厂制作；装配率达100%；主体结构安装仅32个小时完成。ME-House1.555ME-House1.51-模块化设计楼板设计墙面设计屋面设计墙板、楼板、屋面板（三板）采用整体模块化设计ME-House1.5BIM整体模型BIM装配设计图2-BIM技术模拟建造通过虚拟建造把施工各专业有机统一，避免不同工序产生的问题，提高工程质量ME-House1.5楼板单元墙面单元屋面单元3-模块化单元制作墙板、楼板、屋面板（三板）采用模块化整体制作+安装ME-House1.5工厂管线布置水电集成施工图墙体成型4-水电集成水电集成在楼板及墙板内部，在工厂安装完成，现场在接线盒处组装ME-House1.5结构吊装楼板模块安装墙板模块安装屋面模块安装5-现场组装ME-House1.5外观实景ME-House1.5ME-House1.5外观实景ME-House1.5ME-House1.5内装实景感官体验箱结构性能试验墙体性能试验验证各类型墙板、楼板的感官感受，对比分析各工艺做法及材料优劣，初步了解生产工艺、设备、工期及相关成本。科学分析各复合墙体的保温、隔声性能并进行相关试验，取得试验报告。研究模块化建筑的新型结构和节点，开展力学、抗震等结构性能试验研究。检验试验与重庆大学合作开展钢框架结构ALC外墙板体系抗裂及连接试验研究；与同济大学合作开展模块化连接节点试验及模块化箱体连接试验研究。结构试验在广东省建材所国家级实验室对各材料组合结构进行了隔声、保温试验；在天津市质量检测二十一站进行了吊挂力、抗冲击、空气声隔声性能试验，检测结果均优于规范要求。性能试验在广州及天津分别制作试验箱，验证材料质感以及施工工艺。感官试验在武汉蔡甸进行外墙和楼板试验，验证材料质感以及施工工艺。感官试验以三维模块的思路设计一栋三层高、造型复杂的别墅。1F2F3F正面背面ME-House2.069ME-House2.0异型模块标准模块标准模块各三维模块在工厂集成水电内外装修等，现场仅堆叠后做接缝处理即可。绿色商业建筑绿色文卫建筑绿色生态工业园绿色钢结构住宅四类产品绿色商业建筑CommercialBuilding湖北宜昌求索众创中心一期工程由1栋会务中心和8栋大企业办公社区组成，采用可拆卸钢结构装配式体系建造。前滩国际教育中心（英国惠灵顿学校）绿色文卫建筑PublicBuilding绿色模块化希望小学绿色钢结构住宅DwellingBuilding低层装配式绿色钢结构住宅（成都大慈寺、武汉世贸龙湾）多层装配式绿色钢结构住宅（天津某公寓楼）高层装配式绿色钢结构住宅（贵阳未来方舟、西部某公寓楼）天津某公寓楼成都大慈寺武汉世贸龙湾贵阳未来方舟西部某公寓楼绿色生态工业园Eco-FactoryPark湖北十堰国际物流中心成都绿色生态工业园绿色认证加工厂房：国家绿色建筑二星办公楼：国家绿色建筑二星公寓楼：国家绿色建筑二星绿色认证加工厂房：国家绿色建筑三星办公楼：国家绿色建筑三星公寓楼：国家绿色建筑三星惠州绿色生态工业园绿色建筑发展的必由之路1、绿色建筑的定义绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度节约资源，节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染，提供健康适用、高效使用，与自然和谐共生的建筑。绿色建筑的基本内涵可归纳为：

a、减轻建筑对环境的负荷，即节约能源及资源；

b、提供安全、健康、舒适性良好的生活空间；

c、与自然环境亲和，做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展。2、国家对绿色建筑的要求在中共中央、国务院印发的《国家新型城镇化规划2014-2020年》中，明确提出城镇新建建筑中，绿色建筑比例从2012年的2%提高到2020年的50%。国务院总理李克强在今年两上明确提出：积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑标准和质量。3、绿色建筑的几种模式比较

目前国内研发的绿色建筑模式主要有两种：PC建筑：预制装配式混凝土，以混凝土预制构件为主要构件，经装配、连接以及部分现浇而成的混凝土结构。PS建筑：预制装配式钢结构，以钢结构预制构件为结构主要构件，经现场装配、连接而成的钢结构建筑。PC建筑主要产品：梁、柱、楼板、墙板、阳台、楼梯PC建筑阳台楼梯墙板PC建筑主要特点PC建筑叠合现浇，存在一定量湿作业PS建筑PS建筑主要产品：梁、柱、墙板、阳台、楼梯、屋面PS建筑结构构件楼梯墙板屋面传统住宅混凝土结构的优点及不足名称类别分项内容混凝土优点材料成本混凝土是传统建筑材料，成本相对略低缺点基础设计混凝土结构自重大，对基础设计要求较高现场湿作业需要现场扎钢筋，浇混凝土，湿作业较多环保混凝土构件不可回收利用，会产生大量建筑垃圾抗震性混凝土抗压性能较好，抗拉性能较差，不利于抗震施工工期混凝土现场作业量较大，混凝土养护时间较长，导致混凝土结构施工工期一般较长PC与PS建筑优点

1.品质均一：由于的工厂严格管理和长期生产，可以得到品质均一且安定的构件产品。

2.量化生产：根据构件的标准化规格化，使生产工业化成为可能，实现批量生产。

3.缩短工期：住宅类建筑，主要构件均可以在工厂生产到现场组装，比传统工期缩短1/3。

4.施工精度：设备