模块化建筑｜模块化装配式住宅体系-钢结构镶嵌式绿色节能建筑体系（国家建筑材料展贸中心）

模块化建筑｜模块化装配式住宅体系-钢结构镶嵌式绿色节能建筑体系（国家建筑材料展贸中心）

模块化建筑｜模块化装配式住宅体系-钢结构镶嵌式绿色节能建筑体系（国家建筑材料展贸中心）,

　　建筑节能风向,重庆建川节能,上海节能胡建一装配式建筑产业的发展是全球未来建筑业发展的必然趋势。装配式建筑的诞生，彻底颠覆了传统建筑模式，同传统建筑形式相比，装配式建筑拥有集约化程度高、建筑能耗低、建筑质量高、低碳节能环保、施工周期短、人工依赖少等众多优势。在“劳动力紧缺、环保趋严、钢铁产能过剩”的国家大环境背景下，钢结构装配式建筑的应用与发展更是必然趋势，在促进建筑产业转型升级，推动现代化城乡建设，低碳高质量发展方面将起到至关重要的作用。

　　由此，国家建筑材料展贸中心及其下属子公司国材（北京）建筑科学研究院，自主研发了一套钢结构镶嵌式绿色节能建筑体系（简称BTS体系），该体系是由钢结构与镶嵌式组合墙体紧密结合的装配式建筑技术体系，并将房屋拆解为六大基础模块，经多个项目不断优化，BTS体系目前已可以为甲方与消费者提供，综合成本具备价格优势且性能优异的绿色装配式建筑体系成套解决方案。

　　BTS体系房屋具有良好的基础向下兼容性，在力学设计符合标准的情况下，可根据实际项目情况，在基础模块中实现传统混凝土体系与螺旋地桩体系的自由切换。在基础的节点设计上，基础模块中既有提高传统混凝土基础施工精度的集成式预制钢筋笼技术，可有效降低上层结构安装难度；又有与螺旋地桩完美契合的钢结构预制对接件，对螺旋地桩具有更强的适应性与适配性，可大幅利用螺旋地桩的多项优点。

　　螺旋地桩是一种经过热锻后，金属管表面焊接缠绕螺旋叶片的管桩，基本工作原理相当于木螺丝，由专用的螺旋地桩旋紧设备旋入地下，代替传统混凝土基础。

　　螺旋地桩在施工过程具有诸多优势，例如，基础施工无需损坏周围环境，无需挖掘土地和灌水泥，螺旋地桩可以直接打进地面，因此施工过程无泥浆污染，渣土外运和建筑扬尘，并且大大降了工程造价；基础在下雪、冷冻等恶劣天气可照常施工，受环境影响极小；基础采用GPS或全站仪精确定位，施工正向反向旋转简单可控可调，定位精度高；螺旋地桩日后使用完毕，只需反向旋转，就可拔出，100%节能环保，可循环使用，可以随心所欲移动，减少对环境的影响，移剩余污染物为零，取出后，绿地环境不破坏，符合节能，低耗，环保新理念。螺旋地桩作为基础施工的新型解决方案，无需开挖浇筑，对环境零破坏，人工便捷施工，经济快速，生态环保，符合装配式建筑的设计理念，并且通过独创钢结构预制对接件，能完美融入至BTS结构体系中。

　　装配式钢结构模块采用国家建筑材料展贸中心自主研发的钢结构镶嵌式绿色节能建筑体系（简称BTS装配式体系），该体系是钢结构与镶嵌式组合墙体紧密结合的装配式建筑技术体系，经多年技术研发以及多个项目不断优化后，BTS体系目前已形成综合成本具备价格优势且性能优异的绿色装配式建筑体系成套解决方案，可用于独栋别墅及高端地产、联排别墅、文旅民宿、小型办公楼等多种用途。

　　在BTS体系中的钢结构部分采用矩形管框架体系，连接节点采用自主研发全螺栓刚性节点连接，目前节点连接形式已完成申报多国专利。钢结构节点施工全程安装快速，使用全螺栓连接，无需现场焊接就可达到刚性连接强度。自研全螺栓节点在北京建筑大学工程结构与新材料实验室已经完成多轮实验，实验结果远超规范中的常规标准数值。同时矩形管框架结构体系拥有实际工程案例，反复证明了其结构强度。

　　BTS体系中的装配式钢结构模块具有抗震性能优、结构自重轻、施工精度高、使用寿命长、施工速度快等诸多优点：

　　（1）矩形管框架体系的柔韧性能、强抗震性能好，可以通过一定的允许变形，吸收、消耗掉大量的地震力，从而减小地震力对建筑物的破坏；

　　（2）与传统的混凝土结构相比，由于矩形管构件截面小，与同等混凝土框架的用钢筋用量相当，省去了框架梁柱的砼重量。钢结构是钢筋砼重量的1/2~1/3，大大减轻基础的荷载，减少砼用量；

　　（3）大量的标准化钢构件采用机械化作业，均在工厂完成，所以构件的施工精度与现场浇注的砼结构相比，精度高、质量好；

　　（4）所有钢结构构件采用全镀锌抗腐蚀保护，镀锌含量在200g/㎡以上，结构使用寿命可达到百年以上；

　　（5）由于钢构件为装配化生产，构件精度高，并且现场施工无需焊接，装配式钢结构模块速度快工期短，而且过程可控度比较高。

　　装配式钢结构模块在拥有上述优点的同时，在工程造价方面同样具有很强的竞争力。在BTS装配式体系的结构优化下，2层建筑用钢量为35kg/㎡，相较传统钢结构二层用钢量约为45kg/㎡，大幅节约工程造价；同时由于结构自重较轻，对地基要求不高，地基不用处理或适当处理就能够满足建筑对地基的承载力要求，从而节约地基处理费用和基础造价的费用；并且基础施工、楼板施工与钢构件加工可以采用平行作业的方式交叉或同时进行，从而大大地缩短现场的施工工期，与传统砼结构的施工工期相比，能缩短约1/4~1/3的工期，从而大幅降低施工造价。

　　墙板模块采用内嵌式蒸压加气混凝土墙板（同ALC板），与展贸中心自主研发的新式ALC板墙体卡件相结合，使墙板模块与装配式钢结构模块紧密连接，对主体钢结构起支撑性作用并协同受力，既提高了整体建筑的侧向稳定性，同时又能降低钢结构的用量，为整个建筑的安全性设置了第二道防线。

　　ALC板是以粉煤灰（或硅砂）、水泥、石灰等为主原料，经过高压蒸汽养护而成的多气孔混凝土成型板材（内含经过处理的钢筋增强）。在安装方法与使用性能上相比于混凝土墙或砖墙具有许多突出优势：

　　（1）轻质高强ALC板的干体积密度≤530kg/m3，它的自重约是混凝土的1/5，砖的1/3.5，同时立方体抗压强度≥3.8mPa。可降低建筑物自重，减少基础、梁柱结构造价。

　　（2）保温隔热性能优良，ALC板的绝干导热系数λ=0.14W/m.K（单一墙体设计取值0.23w/m.k），仅为混凝土的1/7.5，实心砖砌体的1/3.5，是一种高效保温隔热围护结构材料，在确保必要的隔热保温性能的前提下，ALC墙可比其它材料做成的墙体薄得多。

　　（3）隔音性好，100厚、150厚、200厚表面未粉刷的ALC墙体平均隔声量分别为36db、43db、47db，100厚双面粉刷墙可达46db。

　　（4）耐火性优良，ALC板是一种不燃的无机材料，具有优良的耐火性，采用不同的板厚就可满足不同防火等级建筑物的耐火要求。100厚的ALC墙体耐火极限3小时，150厚耐火极限4小时。同时，ALC板在高温和明火下均不产生有害气体，是一种安全的防火材料，可以用作防火墙使用。

　　（5）耐久性好，ALC板是一种以硅酸盐为主要成分的材料，不存在老化问题，也不易风化，是一种耐久的建筑材料，其正常使用寿命完全可以和各类永久性建筑物的寿命相匹配。

　　（6）既有良好的可加工性，施工方便，降低劳动力成本，可很方便地在现场锯、刨、切割、开槽等加工作业。

　　在BTS体系的装配式钢结构模块与墙板模块的相辅相成下，建筑主体施工可冲破80%装配率，并且与传统工艺施工效率相比提升40%以上，同时结构用钢量比同等建筑规模的其他体系用钢量节约6—12%，环保性能提升45%，是主体框架建造体系的优秀选择。

　　外墙装饰模块分为保温部分与装饰层部分，其设计与选择基于设计师设计效果、客户需求、以及建筑当地的热工规范。由于墙板模块采用ALC板材，单点吊挂力大于120kg，并且是良好的粘接基材，具有良好的材料兼容性，所以保温和装饰层部分可采用多种做法与材料供客户及设计师选择。

　　保温部分可根据建筑当地的热工规范以及75节能标准，同时结合客户需求，由设计师设计及选择保温层厚度及材料，常规设计为50mm厚EPS保温板，配合ALC墙板的隔热性能，可满足绝大部分南方地区以及部分北方地区的建筑75节能规范标准，其他可使用保温材料包括但不限于岩棉、玻璃棉、XPS保温板等等，施工简单快捷，施工工艺大致相同。

　　装饰层部分根据客户对于外表面的装饰材料质地与外观效果需求，可采用木纹PVC挂板、装饰水泥板、真石漆等各种外装饰材料。常规设计中采用木纹PVC挂板作为外墙装饰，挂板是由乙烯基高分子聚合物作为基层，耐候不饱和树脂作为表层，它具有耐磨、抗老化、不褪色的特性，同时又有很好的柔韧性以及抗冲击能力。PVC挂板体系针对别墅建筑应用拥有完备的配件系统，包括望板、窗套、内外角柱、通风屋檐板、滴水帽等。在施工过程中，采用外挂形式、物理连接，全程无湿作业。挂板为倒扣结构，安装过程中上下环环相扣、紧密连接，水无法渗入墙面，可起到防雨水、不渗透的效果。同时挂板及配件均为标准化产品，产品精度高，施工方式简单快捷，可大幅提高施工效率，缩短施工周期，从而降低工程造价。

　　由于装配式钢结构模块具有优秀的向下兼容特点，楼板模块可使用不同的材料与技术进行搭建，并可根据客户要求以及现场实际情况进行替换，例如钢筋桁架楼承板、水泥纤维压力楼板、ALC楼板等各种形式楼板在体系内的兼容程度都很高。

　　在楼板模块中，钢筋桁架楼承板是传统做法再创新的代表，在改进过后具有诸多优势：

　　从经济角度，相较于传统现浇混凝土，钢筋桁架楼承板产品可以提高铺设的质量和效率；帮助用户节省装修的费用；同时还能够降低工期，减少了现场的安装成本。

　　从便捷角度，钢筋桁架楼承板方便运输、安装简易方便，能够减少现场绑扎钢筋的工作量，并且减少现场拆卸的工作量。

　　从可靠性角度，钢筋桁架楼承板受力分布更加的合理，所以施工的质量容易得到保证。钢筋桁架楼承板里的钢筋材料排列的非常的均匀，钢筋的间距以及所铺设的混凝土的厚度都能够有所保证，提高了建筑的整体使用寿命。

　　从力学性能角度，钢筋桁架楼承板与传统建筑的楼板不同，楼板的抗裂性能更好。使用组合楼板，耐火性提高很多。

　　除此之外，中心下属的国材（北京）建筑科学研究院进一步研发了钢筋桁架楼承板与钢结构的连接件，使楼板与框架结构形成刚接，进一步加强整体结构的刚度。

　　在楼板模块中的另一种楼板形式，水泥纤维压力楼板，是装配式楼板无湿作业的代表。水泥纤维压力板是以天然纤维和水泥为原料，经制浆、成型、切割、加压、养护而成的一种新型建筑板材，在BTS装配式体系下具有以下优点：

　　（1）水泥纤维压力楼板是装配式预制构件，在工厂进行批量生产直接运输至现场，现场施工采用螺栓进行快装连接，基本没有湿作业，施工周期短，施工工艺简单，施工效率高。

　　（2）水泥纤维压力楼板自重只有同等混凝土板的30%，同时承重能力符合规范设计要求，且具有较好的强度。

　　（3）水泥纤维压力板为A级不燃材料，耐火大于2小时，且主要材料无机材质构成，不易老化，使用寿命较长。

　　（4）水泥纤维压力板的加工及二次装修性能好，可根据实际情况进行锯切、钻孔、钻钉等等。

　　屋面模块采用装配式钢结构-沥青板屋面，以装配式钢构件为主要承重构件，各节点均以新型螺栓节点形式进行有效连接，屋面受力一体化，整体形成框架结构，提升了屋面承重结构的稳定性，同时构件均在工厂进行一体化生产，现场施工无需焊接，仅使用螺栓连接，大幅提高了安装精度，降低安装难度，提高施工效率，从而进一步减少工期。

　　屋面模块的基础板材采用集承重、防水与一体的新式材料波形沥青防水板，它是用优质单层厚置矿植物纤维板，在高温高压下浸渍沥青而成。由于在高温下成型，因此具有很高的抗压强度和优异的防水性能，具有超长的使用寿命，可以起到防水、透气、隔热、除湿等多种功效。从施工角度来讲，板材安装方式均为物理连接，全程无湿作业也无复杂施工工艺，保温层、波形沥青防水板及挂瓦条一次性安装完成，不会相互影响，避免交叉作业，施工方便快捷，维修也比较方便。施工工期为传统坡屋面系统的1/3左右，同时由于使用材料少，节省二次搬运、垂直运输等费用，可有效降低总体屋面施工成本。

　　屋面模块的装饰材料基于屋面系统的良好兼容性，可根据客户需求以及设计师方案进行改变及替换，几乎可以满足所有类型的屋面装饰材料，例如陶瓷瓦、沥青瓦、金属瓦、铝镁锰板等各种类不同风格的装饰材料，以满足不同风格的设计需求。

　　屋面模块安装完成后具有良好的力学整体协同性以及优秀的防水透气性能，同时还可以保证外观的美观性。除此之外，屋面模块还拥有其他众多优势：

　　（1）装配式钢结构-沥青板屋面自重轻，自重只有混凝土结构的1/4左右，钢筋混凝土结构的1/8左右，同时力学承重复合建筑设计要求。

　　（3）保温层放置于内部夹层中，既节省结构高度，又可根据各地75节能标准，任意调整保温层厚度及保温层材料，从而实现长期使用并且冬暖夏凉的效果。