基于装配式集成体系的公共配套绿色建筑设计

王 岚

（陕西省西咸新区泾河新城管理委员会，陕西 西安 713700）

0 引言

随着城镇化进程及城市建设快速发展，社会化公共配套服务系统的改进需求也随之增强，公共配套用房因其特殊属性在控制建设成本的同时要求服务性的增值。合理建设公共配套用房，事关住宅小区业主的切身利益，也关系到房地产开发企业建设及运营成本问题，本文聚焦这一民生保障热点话题，通过合理规划及建筑设计平衡核心矛盾。

1 公共配套用房建设现状

“十三五”以来，各省对于居民小区配建公共综合服务用房的重视程度日渐提升，各省、市土地主管部门已明确将公共配套用房建设纳入各开发企业土地使用权出让公告及土地出让合同补充条款中，在规划条件书中已明确住宅项目公共配套用房建设标准，并将公共配套用房的建设品质要求列入项目设计方案审查，实施建设质量监管及规划验收审查，同时，要求与该项目首开楼盘工程同步交付，建成后无偿移交给所在地人社部门。但对于开发建设单位而言，新出让土地在办理商品房预售许可证时，公共配套用房由于不得纳入可销售范围，在成本核算时就不得不将该成本分摊至可销售住宅面积部分，意味着该项目楼面价格无形中提升，即开发建设单位为此消耗的建设成本由选择该项目的业主在购房时一并承担。这一矛盾和问题在近年来为解决刚需住房国家提倡各地政府建设的保障性安居工程项目中更加凸显。建设租购同权的保障性住房要求房源性质及基础配套符合商品房项目建设标准及配置，在有效解决城镇中低收入住房困难群众住房保障的同时，兼顾教育卫体各项民生配套保障，如果无形增加该项建设成本，对于本来就不足5%利润空间的项目承建单位来说是无法承担的，必然导致建设质量标准下降或成本单价上涨，这对于定向解决的中低收入购房者来说也是难以负担的。

基于目前市场已使用较为成熟的MB轻钢轻板房建筑体系，已逐步实现装配式建筑的集成化生产线，结合BIM技术在装备环节的推演设计，可首先优化公共配套建筑，实现具备选择功能性的装配式轻钢轻板被动房设计。将绿色环保、节能减排建筑实现极大优化，可实现采暖、供电不用外界供给能源，至少可以比普通建筑节省80%以上的能源。同时，在相同建筑占地面积条件下优化房源实际可使用面积，增加或节省35%以上。一方面，可解决不断增长的公共配套建筑需求所带来的能耗刚性增长压力；另一方面，满足人们对学校、医院、幼儿园等公共配套建筑舒适度及室内硬件环境条件的需求，同时可有效降低室内建筑使用造成的能耗。

2 装配式集成设计策略

为方便群众的日常生活，公共用房需设计在住宅小区内部。由于面积需求与占地配比要求空间利用率的最大化，对于区域设置要求相对独立且内部空间功能区集中、配置完备，外部环境还要留有空地。单独在小区内部建设商业用房耗费较大，可在小区中央空地区域设置单层占地不大于1 000m2的3层装配结构建筑，设计策略采用MB轻钢轻混凝土装配式建筑结构，可独立设置出入口及特殊需求使用通道，利用Low-e玻璃集成化全嵌入设计，满足老年人日间照料中心对于日照的需求，同时阻隔热传导；地面、墙体、门窗采用STP建筑真空绝热板施工技术，可极大地提升建筑内外墙体保温性、阻燃隔热性及防水气密性；由地平层向上设置1～3层符合稳定性即抗震要求的建筑，单层面积同用地面积占比较普通建筑或商业裙房而言可增加实际利用面积约1/4。利用BIM 5D技术个性化功能区设计，结合集成化生产技术和BIM 5D装配推演，可完全实现高效率、低损耗的公共配套用房建筑一体化标准装配产业服务链条。

屋顶采用STP建筑真空绝热板加装高效平板太阳能，可保障用房整体集成供电，减少电力负荷的闲置及路径损耗。预制结构内部完全可实现内置配备智能系统和换热率＞75%的新风系统，通过内置回收装置对室内废气中的热（冷）能量回收加以高效利用。加之真空绝热板能量损耗较低，可有效降低建筑的冷热制动交换所产生的损耗，在保证恒氧和恒静条件下的公共用房耗电是普通房屋的1/4～1/10，可极大缓解夏季用电高峰时的供电保障，降低小区热岛效应。智能控制水蒸气的进出，在全热回收过程中不易产生霉菌，可保持恒温、恒湿且恒净。

3 实际应用中的优势对比

自1992年MB轻型房屋钢结构建筑体系被原建设部列入85-20大开间灵活隔断重点科技攻关项目以来，薄壁轻钢结构集成建筑体系技术已经实现5轮创新优化，完全适用于标准化程度要求较高的社区幼儿园、卫生医疗服务站、老年人日间照料中心等住宅项目配套用房建设，最大限度地减少公共配套用房的资源占用，同时，集成预制装配式施工方式对周边环境负面影响降到最低。本文在设计策略中大量选用了STP真空绝热板。技术的进步源自材料性能的革新。各类保温墙板性能数据指标对比如表1所示。

表1 各类保温墙板性能对比

综上所示，采用STP真空绝热板可实现保温装饰一体化，有效解决建筑外墙保温及防火两大难题。

将传统夹芯保温墙板同STP真空绝热板装配式施工进行对比，可大大降低工程材料成本和施工成本。如图1所示，STP真空绝热板在原材料选用方面以无机材料为芯材，利用复合阻气膜包裹，经过抽真空封装工艺，有效解决了热桥（冷桥）问题；在施工技术方面取消外叶墙板，加之集成化生产，自身厚度较薄，在减轻主体结构荷载的同时降低了墙体厚度，增加可利用空间面积3%～5%；取消连接件和外墙配筋，可大幅提高建筑物的安全性、耐久性和水密性。

图1 STP一体化保温墙构造与夹芯保温墙板对比

4 设计方案与施工技术

基于MB轻钢轻板房与STP真空绝热板在装配式集成体系的公共配套建筑设计策略可分为2类：①采用预制STP免拆模板外墙保温承重墙板结合MB轻钢框架结构基础的一体化设计；②MB轻钢结构集成建筑结合预制STP内墙保温非承载装饰板。两类的共同优势为均可以在工厂内完成集成一体化设计生产，采用免拆模板实施简单的装配式施工即可完成。

4.1 方案1

由钢筋混凝土、STP真空绝热板及装饰面层组成（见图2），主要用于混凝土剪力墙结构中的承重外墙，为集承重、围护隔热、阻燃防火及外立面装饰为一体的预制承重墙板，采用预制STP免拆模板外墙保温承重墙板与装饰墙板错缝施工做外墙、屋顶等结构，特别寒冷地区可采用装饰型一体STP真空绝热保温板做外墙装饰，既可以降低脱落风险，又可以增强保温效果，错缝黏合可有效增强外墙水密性和抗冻抗开裂性能。

图2 方案1墙体构造

预制STP免拆保温装饰模板选用20cm厚的定制水泥基薄板制作，和预制承重墙板有良好的结合性；外模板免拆除，采用多吊点与托架结合进行吊装，省去外脚手架的支设；自身外侧附带保温（装饰）层可以让剪力墙外墙板保温（装饰）结构一次成型，节省人工费和安装费。预埋对拉螺栓螺母固定预制承重墙板和预制免拆装饰模板，双组分喷涂界面剂，黏合剂选用聚氨酯胶，黏合面积不低于80%，防裂保护砂浆铺玻璃纤维防裂网，最后进行表面处理即可完成养护。

4.2 方案2

在预制MB轻钢集成建筑结构内部，由加气混凝土墙板或其他非承重板材、STP真空绝热板和装饰面层组成（见图3）。主要用于框架结构内部围护，可由保温隔热结构、防火及室内内置系统构建隐蔽性保护，并且承担内立面装饰作用，但不参与承重。可有效解决目前MB轻钢建筑气密性和水密性不足问题，尤其是在南方潮湿地区和北方寒冷地区，能够防霉、防潮和抗开裂。

图3 方案2墙墙体构造

4.3 防火被动窗设计策略与施工技术

按照最新建筑设计防火规范要求，以100m2外围护结构为例，本设计方案为防火被动窗，窗的比按照25%计算，玻璃选取低辐射（Low-e）玻璃。Low-e玻璃可利用真空沉积技术形成玻璃表面具有光谱选择性的低辐射涂层。利用调整调节涂层指标工艺，生产出具有不同遮阳系数、透光率等光学特性的产品，满足不同的光照要求。利用涂层调节技术即可控制反射长波红外辐射穿透率，降低玻璃的传热，同时也可以根据所在地区日照情况选择不同的透光系数指标。选用Low-e玻璃的缺点是，较普通玻璃窗而言，成本上升约500元/m2。设计窗户安装施工技术如图4所示。

图4 防火被动窗设计策略与施工技术

5 结语

本文利用材料性能技术革新优化了现代绿色建筑装配式集成体系设计。随着节能减排建筑施工技术的革新，被动式建筑已被广泛接受及应用，更多的学校、医院、图书馆、运动场馆等单体建筑选用被动房作为更新迭代的首选，但目前想要将住宅项目等大体量建筑转型升级为被动式住宅仍有许多需要攻克的技术壁垒，只有不断降低综合成本、解放劳动力、提升可转化利用率指标，才能解决日益加剧的不可再生能源消耗，标本兼治，打造真正的宜居环境。