图8.11.1 设计效果图

图8.11.2 建筑实景图

山东建筑大学教学实验综合楼项目位于山东建筑大学新校区内图书信息楼南侧，紧邻雪山东麓，总建筑面积9721.05平方米。本工程为地上6层，其中1、2层主要是实验室，3-6层主要为研究室。本工程为多层公共建筑，地上耐火等级为二级，混凝土屋顶耐火等级为二级。建筑结构形式为钢框架结构，合理设计使用年限为50年，抗震设防烈度为六度设防。

该项目是国内第一个装配式钢结构被动式（近）零能耗绿色建筑，被评为山东省科技示范工程、住建部科技示范工程和中美清洁能源示范项目，引领了国内被动式钢结构装配式建筑发展方向。该项目采用钢框架结构外挂蒸压加气混凝土墙板的整体装配式形式，项目遵循被动式超低能耗建筑的基本原则，采用了高隔热保温的围护结构体系、无热桥处理技术、气密性保证技术、高效新风系统、室内舒适性控制技术、温度湿度独立控制技术等关键技术。项目技术指标如下：

年供暖需求：≤15kWh/(㎡·a)

年制冷需求：≤25kWh/(㎡·a)

一次能源需求：≤120 kWh/(㎡·a)

（包括：采暖、制冷、除湿、热水、照明、设备辅助用电和电气设备用能。）

室内温度：20-26℃

相对湿度：40-60%

CO2含量：≤1000ppm

气密性：n50≤0.6次/小时

新风要求：≥30m³/(h·人)

外墙传热系数：0.14W/(㎡·K)；

屋面传热系数：0.14W/(㎡·K)；

外窗及外门采用传热系数不大于1.0W/(㎡·K)

（1）钢结构装配式被动式建筑气密性处理技术研发与应用

在同一建筑中同时实现被动式超低能耗和装配式，因两者面向点不同，而具有一定的难度。难度之一就是气密性的处理：被动式超低能耗建筑要求高气密性，装配式建筑的围护层难免会存在大量的安装和拼接缝隙，包括装配式建筑需要一定的弹性或扰度，气密性不会很好。且目前国内尚无钢结构装配式被动式建筑案例可以参考。面对这一技术挑战，中建科技技术团队采取了一系列的技术手段，并通过试验验证，最终实施在项目中。

首先进行气密层薄弱点识别，包括：外墙挂板板间横竖板缝、外墙挂板与楼板、顶板之间的缝隙、脚手架拉结点位置。经过设计团队和施工团队共同研究，制定具有施工操作性的方案。

项目提出在预制墙板板缝常规处理的基础上（如图8.11.3所示），于室内外侧板缝间增设一道加强玻纤网格布，在室内侧设置砂浆气密层，气密层采用钢丝网做抗裂保证，并翻边铺设至楼面部位（如图8.11.4所示）保证其连续性等具体的解决方案。

图8.11.3 外墙垂直缝节点图（局部展示）

图8.11.4 外挂墙板与楼板交接处气密性处理构造图

由于钢梁材质与抹灰材质不同，抹灰在钢梁上的粘结强度不够，而且钢梁与抹灰之间膨胀系数差异较大，因此温度变化过程中容易造成抹灰开裂，从而产生通缝形成泄露点。项目采用S50防火板充当过渡层，S50防火板为水泥基材料，与抹灰层之间有很好的相容性。H型钢梁外包S50防火板后，将构成气密层的外墙内侧抹灰由ALC板部位延伸至S50防火板上形成连续的气密层。为保证质量，抹灰层与楼板接触部位做倒角处理。图8.11.5为钢结构气密性处理构造图，左为梁外板构造，右为梁下板构造。梁下板钢梁腹部填充岩棉以减少热桥作用，岩棉不具备气密性。

图8.11.5 钢结构气密性处理构造图（左为梁外板，右为梁下板）

项目外保温施工使用脚手架，因此外墙上留下较多脚手架的拉结点。拉结点贯穿外墙，形成了长20cm、宽20cm的方形洞口。由于外墙ALC板参与热工计算，不良的处理方式将形成热桥，因此拉结点处理要同时满足气密性和热工性能双重要求。项目拉结点处理构造如图8.11.6所示。拉结点洞口靠近室外一侧使用100mm厚石墨聚苯板填充，石墨聚苯板与墙体间的空隙采用发泡聚氨酯填充，并以石墨聚苯板为模板，在室内侧使用具有良好流动性的灌浆料灌实。为防止开裂，在拉结点洞口室内侧和室外侧均挂增强型网格布后再抹灰，网格布搭接外墙100mm。

图8.11.6 拉结点气密性处理构造图

为保障上述技术实施的可靠性，在正式实施上述技术措施之前，项目管理团队在施工现场甄选典型房间作为试验房，在甲方、监理、施工、设计等多方监督下，请专业检测机构完成了试验房的气密性测试，检测结果显示试验房建筑气密性结果完全可以满足N50≤0.6次/h的要求，该解决方案得到了实践的验证，因此得以在项目上全面的实施。

（2）独创被动式建筑外窗内嵌于蒸压加气混凝土外墙安装结构

目前，建筑节能成为当今行业炙手可热的话题，被动式建筑则是建筑节能的典型代表，而被动式建筑外窗是其关键部位，其具有比普通外窗更好的保温隔热功能、更高的气密性，也因此增加了窗的自重，对其安装提出了更高的要求。国内在施的被动式建筑外窗普遍采用外挂式安装，外窗通过安装角钢固定在外墙外侧，这样窗框和外保温在同一平面上，有效的保证了保温的连续性。但是，若外墙采用蒸压加气混凝土板、砌块，因其强度有限，不宜承受悬挂荷载，这时外窗若选用外挂式安装则会影响结构安全、破坏外墙的使用功能。

因此，项目在上述背景下，提出内嵌于蒸压加气混凝土外墙安装被动式建筑外窗的结构形式，属国内被动式建筑项目首创，目前已经在申请专利。

项目设计的被动式建筑内嵌式外窗节点构造先在窗框底部安装附框，窗框和附框之间需加设预压膨胀密封带。在窗框边侧粘贴一圈防水隔汽膜，并按照不大于450mm的间距将热镀锌连接件固定在窗框上，再缠绕一圈预压膨胀密封带。然后将窗框放入外窗洞口中，水平和竖直放线定位后，采用自攻螺钉将热镀锌连接件的另一端与洞口处的加固角钢固定，再将防水隔汽膜富余的部分粘贴在洞口内侧，并包住热镀锌连接件。待窗框与洞口间的预压膨胀密封带膨胀充分后，从外侧向窗框与洞口间的缝隙灌注发泡剂，发泡剂硬化后将其与窗立面刮齐平，然后在窗与墙体的缝隙处粘贴防水透汽膜，采用密封胶将防水透气膜与窗框、墙体粘贴严实；最后进行玻璃安装，从而外窗安装完毕。构造节点图如图8.11.7所示。

图8.11.7 外窗安装构造节点图（局部展示）

（3）温湿度独立控制技术的应用

本项目的主要区域包括实验室、研究室及门厅走廊室内新风量设计值均为30m³/(h·人)。项目采用双冷源温湿分控调节技术。在该系统中，夏季高温冷源为主冷源，负责承担全部室内显热负荷和全部新风负荷，低温冷源（新风机组自带压缩机），对新风进行深度除湿，除湿后的新风承担室内湿负荷。

在项目一、三、五层分设一台6000m³/h的内冷式双冷源新风机组（内置冷源，全热回收利用排风冷凝），机组自带板式热回收，热回收效率不小于75%。夏季利用15~19℃的高温水进行预处理，再由机组自带的压缩机进行深度除湿，负责室内湿度控制；冬季，新风经全热回收装置预热，经汽化式加湿器加湿后，可直接向室内送风。在机组排风侧，排风在经全热回收后，直接排向室外。新风系统支管设电动调节阀，可根据室内二氧化碳浓度调节控制新风量和新风机组的启动。末端系统采用干式风机盘管机组，全年只进行显热交换，负责室内温度控制。

2014年山东省首批确立了11个被动房试点示范项目，山东建筑大学装配被动式超低能耗实验楼是唯一一个装配式被动房项目。该项目于2016年度同时申请了山东省技术创新项目及中建总公司科技推广示范工程，均获得立项通过。项目为国内首个钢结构装配式被动式公共建筑，在实施过程中 受到了各级领导的关心关注。

目前，针对山东建筑大学教学实验综合楼的技术特点，梳理以下科技成果：