中国首个钢结构装配式被动式建筑实践探索
——山东建筑大学教学实验综合楼

李栋 樊则森 张少彪 浦华勇 楚洪亮 吴自敏 / LI Dong, FAN Zesen, ZHANG Shaobiao, PU Huayong, CHU Hongliang, WU Zimin

中国首个钢结构装配式被动式建筑实践探索
——山东建筑大学教学实验综合楼

李栋 樊则森 张少彪 浦华勇 楚洪亮 吴自敏 / LI Dong, FAN Zesen, ZHANG Shaobiao, PU Huayong, CHU Hongliang, WU Zimin

图1 设计效果

本文系统地介绍了我国第一个钢结构装配式被动式超低能耗建筑的设计及建造方法，拓宽了被动式超低能耗建筑的领域和范畴，并结合具体的实施情况进行大胆的研究和创新，其中被动式超低能耗建筑钢梁的保温及气密性处理方法、外窗内嵌式安装方法等均属于国内首次应用实践，是被动式超低能耗建筑在我国发展中的重大突破，为今后的类似工程提供了可借鉴的参考。

被动式超低能耗建筑 钢结构 装配式 建造施工 内嵌式安装

1 引言

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，总建筑面积9 721.05m2。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（图1）。该项目是被动式超低能耗建筑在我国发展中的一次创新性尝试，是国内首个钢结构装配式的被动式建筑，为中德合作的被动式超低能耗示范项目、中国建筑股份有限公司科技示范工程，同时也是山东省第一批入选的被动式超低能耗绿色建筑示范工程。

该建筑为钢框架结构，采用60mm厚钢筋桁架预制板和70mm厚现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配式楼板。外墙外保温方案为200mm蒸压加气混凝土（Autoclaved Lighweight Concrete，ALC）外挂墙板，导热系数λ=0.18W/（m·K）；外覆200mmGPS（Graphite Enhanced Polystyrene，石墨聚苯板）保温层，导热系数λ=0.033W/（m·K）。

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。

2 技术指标

年供暖需求：≤15kWh/（m2·a）；

年制冷需求：≤25kWh/（m2·a）；

一次能源需求：≤120kWh/（m2·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：≤1 000ppm；

气密性：n50≤0.6次/小时；

新风要求：≥30m3/（h·人）；

外墙传热系数：0.14W/（m2·K）；

屋面传热系数：0.14W/（m2·K）；

外窗及外门传热系数：≤1.0W/（m2·K）。

3 设计

3.1 建筑设计

（1）体形系数

本工程建筑体形系数为0.18，整体造型规整紧凑，无大型凹凸变化，无装饰性构件，体型设计合理。

（2）建筑朝向

建筑主体朝向接近南北向，朝向设计合理。

（3）窗墙比

建筑主要朝向的平均窗墙比和单房间最大窗墙比均在0.10～0.25范围内。

（4）平面设计

在建筑内部形成了一个25.00m×4.65m的室内中庭，中庭采用符合被动式超低能耗建筑要求的天窗，从而打破了传统单廊式的办公模式，不但丰富了室内空间，而且为建筑内部提供了自然通风和采光（图2）。

3.2 非透明围护结构设计

本项目的围护结构严格按照技术指标的性能要求进行设计，并遵循被动式超低能耗建筑设计原则，进行无热桥构造设计和气密性构造设计。

屋面的传热系数为0.14W/（m2·K），其结构由外向内依次为：40mm厚C20细石混凝土、3mm厚SBS（Styreneic Block Copolymers，苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物）改性沥青防水卷材一道、30mm厚C20细石混凝土找平、220mm厚XPS（Extruded Polystyrene，挤塑聚苯板）、4mm厚SBS改性沥青防水卷材一道（需隔汽）、20mm水泥砂浆找平层、30mm水泥憎水型珍珠岩找坡、20mm水泥砂浆找平层以及100mm钢筋砼屋面板（图3）。

外墙的传热系数为0.14W/（m2·K），其填充结构由外向内为：透气性好的水性外墙涂料、外墙专用柔性腻子、5mm抗裂砂浆、200mm厚GPS、专用饰面防水材料、200mm蒸压加气混凝土板、15mm水泥砂浆抹灰层以及海吉布（图4）。

本项目为非透明围护结构，会产生热桥的节点是墙角、阳台与外墙交界处，屋顶与外墙交界处，楼板与外墙交界处，外墙和内墙交界处，外墙柱基、穿墙管、雨水管支架、外遮阳支架、保温钉等。对于结构性热桥墙角、阳台与外墙交界处，屋顶与外墙交界处，楼板与外墙交界处，外墙和内墙交界处，外墙柱基等处，采取的方式均为保温层包覆，使结构性热桥系数小于0.01W/（m·K）。对于穿墙管道、雨水管支架、外遮阳支架等不可避免穿透保温层的构造，可根据无热桥设计要点进行设计（图5）。

图2 中庭位置示意

图3 屋面构造节点（局部展示）

图4 外墙构造节点（局部展示）

按照被动式超低能耗建筑气密性设计原则，本项目设计了一个包裹整栋建筑围护结构的气密层，为15mm水泥砂浆抹灰层。项目采用钢框架结构外挂蒸压加气混凝土墙板的形式，预制墙板间缝隙是气密性处理的难点。因此，提出在预制墙板板缝常规处理的基础上，于室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并采用钢丝网进行抗裂处理，同时翻边铺设至楼面部位以保证其连续性等具体的解决方案（图6、7）。

3.3 建筑外门窗及外遮阳设计

建筑门窗均满足被动式要求，三层中空玻璃暖边处理，选用高性能塑料型材，整窗（门）传热系数设计要求为1.0W/（m2·K），0.40≤SHGC（Solar Heat Gain Coefficient，玻璃太阳得热系数）≤0.45，外门窗均为平开形式，气密性等级不低于8级，水密性等级不低于4级。

被动式超低能耗建筑外门窗重量较大，基于结构安全的考虑，将安装方式设计为外窗内置于墙板上、外门外挂在墙板上。但这增大了外窗的安装热桥，因此设计了外保温覆盖住大部分固定窗框，外窗与结构墙之间的缝隙采用预压密封带密封，并在室内外两侧分别粘贴防水隔汽膜及防水透气膜。带滴水线的外窗台板避免了雨水侵蚀对保温层的破坏，窗台则选用耐久性好的铝合金板，窗台板与窗框之间采用结构性连接，并用密封材料密封（图8、9）。

西侧外窗外侧设计了电动百叶遮阳，以降低夏季西晒对室内舒适性的负面影响及制冷负荷。外遮阳的安装节点设计充分考虑了无热桥和气密性设计要求。锚固件为专用塑料锚栓，与基墙连接处采用石棉垫，遮阳盒与墙体间采用预压膨胀密封胶带密封（图10）。

3.4 新风、末端及辅助供冷供热系统设计

综合楼主要区域（包括实验室、研究室及门厅走廊）的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，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1、3、5层分设一台6 000m3/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，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。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CO2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。

夏季设计冷负荷378kW，冬季设计热负荷140kW，供冷、供热采用地源热泵系统。夏季和冬季采用一台高温螺杆式地源热泵机组，机组额定工况制冷量406kW，冷冻水供回水温度16/21℃；过渡季或负荷较小情况下，可利用土壤余冷直接对末端设备制冷，机组额定工况制热量369kW，空调热水供回水温度40/35℃。

4 装配式被动房施工技术

4.1 非透明外围护结构

被动式超低能耗建筑的非透明外围护结构主要包括外部墙体、屋面、女儿墙、地面等，主要施工内容为外保温系统的施工及与透明外围护结构的交叉作业等工序。

图5 部分无热桥构造节点（局部展示）

图6 外墙垂直缝节点（局部展示）

图7 建筑围护结构气密层

图8 外窗安装构造节点（局部展示）

图9 外门安装构造节点（局部展示）

图10 外遮阳安装构造节点（局部展示）

图11 EPS保温板从拐角处粘贴

图12 EPS保温板平面粘贴

4.1.1 外墙外保温

长期实践证明，由保温材料、粘结砂浆、加强网格布和饰面砂浆等多层材料复合而成的外墙外保温系统是一种能有效提高外墙保温隔热性能的系统解决方案。被动式超低能耗建筑外墙采用双层保温板分层错缝敷设，基础至+0.300m之间采用XPS粘贴；外墙标高+0.300m之上采用GPS粘贴，楼层间设置一圈防火隔离带。

保温板施工前，为保证墙面的平整度和垂直度，需从屋顶在窗户两侧吊竖直通线并在每层拉水平直线。同时根据外立面设计尺寸进行保温板排版，以节约材料、提高效率。阴阳角部位吊垂直线，保温板起始、收口部位弹线并在粘贴过程中全程保留水平线。施工时，相邻板应挤紧齐平。根据排版尺寸裁割保温板，从拐角处垂直错缝连接，沿建筑物全高顺直、完整（图11）。保温板以长边水平铺贴，以确保连续结合，上下两排板尽可能竖向错缝1/2板长（图12），避免两层板出现通缝，产生热桥。

保温板抹灰后应及时粘贴，轻揉滑动就位，避免局部按压受力。按上述要求粘贴完成后，用2m靠尺检查其平整度（图13）。每粘贴一块保温板后，应及时清除板四周挤出的粘结剂，以避免该部位形成冷桥。所有洞口的板材均在地面统一裁割，使窗侧保温板形成平面的同时上下层错缝（图14）。保温板粘结必须打边灰，第一层采用点框法，第二层采用满粘法（条粘法），且在第一层粘贴完成24h后，方可进行第二层作业。

敷设保温材料的外墙，通常应在每层窗户的上沿及楼层处设置宽度≥300mm的防火隔离带，环绕一周，与窗框/门框上沿间的距离应≤500mm，也可以直接（紧贴）设置于窗口的上方。防火隔离带采用岩棉带双层错缝满粘，错缝间距100mm，每层隔离带宽度为450mm，缝隙灌注发泡剂填充。岩棉带粘贴前，需6面涂抹防水界面剂以增强其防水性能，粘贴完成后需在其上抹护面砂浆并在中间压入一道耐碱玻纤网格布，以对防火隔离带补强。

保温板与保温板、各种墙体檐线、各种预埋件、进出户管件之间的缝隙中需尽量深地灌注聚氨酯发泡剂（图15），使之稍凸出于墙面并保持平整面至干燥。当第二层保温板粘贴砂浆达到强度后，即可用断热桥保温锚钉对保温板进行固定，固定位置宜选取板与板相交或板角等处，整板宽度方向居中，长度方向1/3、2/3处分别钉入锚钉，锚钉密度≥6个/m2（图16）。

图13 靠尺检查平整度

图14 保温板上下层错缝粘贴

图15 板缝处灌注发泡剂

图16 断热桥锚钉效果

图17 雨棚节点构造

图18 雨棚支撑梁方钢龙骨安装

图19 雨棚支撑梁外包S50保温板

图20 防水卷材铺设

图21 双层错缝铺设XPS

图22 找坡层施工

图23 排气管及防水卷材铺设

图24 挤塑板敷设和发泡剂填缝

图25 屋面岩棉防火隔离带敷设

保温板粘贴完毕24h且锚钉施工完成，确保表面平整、干净、干燥，在阳角处安装护角条，而后即可进行防护面层施工。外墙护面砂浆硬化后对整个立面用腻子找平、磨平，再选用专用柔性腻子进行分遍批刮2～3遍作业，在腻子干燥后依次涂刷优质透气性好的水性外墙底漆和面漆，若有分隔缝要求需粘贴分隔缝。

4.1.2 外墙上雨棚

外墙上雨棚为悬挑结构，其支撑梁一端与结构钢梁焊接固定，另一端悬挑于室外，该部位极易产生热桥，需做特殊处理（图17）。雨棚悬挑支撑梁安装完成后，需在其上焊接安装方钢龙骨（图18），并采用自攻螺钉与外包S50防火保温板固定。然后，在S50防火保温板上双层错缝铺设30mm×2厚的STP（Super-Slim Thinsulate Panel，超薄绝热板）保温板并使之完全包裹雨棚表面。雨棚保温施工完成后，即可在其上进行涂料及面层施工。雨棚上部需安装朝向悬挑端流水坡度2%的钢盖板（图19）。

4.1.3 地面

为增强抗裂性和整体性，在完成基础填土施工后铺设C6@250单层双向钢筋，然后浇筑120mm厚的C25刚性地面，并以塑料薄膜覆盖养护。在完成养护后，依次于其上抹素水泥浆一道和20mm厚的1:3水泥砂浆找平，再铺设4mm厚的SBS改性沥青防水卷材（搭接宽度＞100mm，图20）。防水卷材施工完成后，在上面浮铺一道0.4mm厚的塑料膜，随后双层错缝铺设2×110mm厚XPS（图21）。

每层保温板粘贴完成后，需仔细检查板间缝隙，若缝隙宽度＞2mm则需灌注发泡剂并在其硬化后及时清理多余的发泡剂，达到与保温板表面齐平。在保温板上浮铺一层0.4mm厚塑料膜，并铺设C6@250单层双向钢筋，浇筑40mm厚C20细石混凝土保护层，并进行表面收光处理。细石混凝土养护完成后，抹一道素水泥浆和20mm厚1:3干硬性水泥砂浆，铺贴地砖并采用稀水泥浆擦缝。

4.1.4 屋面

屋面热损较大，因此其保温层厚度应大于外墙的保温层厚度，在设计和施工中均需注意气密性构造并避免热桥。

屋面刚性楼板养护完成后，在其上抹20mm厚的1:2.5水泥砂浆对整个屋面进行找平。然后，将水泥和憎水型膨胀珍珠岩材料按照1:6的重量比加水拌合均匀，满铺于找平层上，由北向南设置2%朝向雨水口的坡，南侧起坡最薄处为30mm，拌合物达到强度则表明找坡层施工完成（图22）。

由于珍珠岩和水泥硬化过程中会产生一定量的气体，需每隔3m设置一个半嵌入排气管以避免气体隆起破坏找坡层。找坡层达到强度后，再抹20mm厚的水泥砂浆对整个找坡层做找平处理。然后，在找平层上敷设4mm厚的隔汽SBS改性沥青防水卷材（图23），进行第一道防水施工。

随后，在防水卷材上双层错缝敷设XPS，若XPS板件缝隙宽度＞4mm，需灌注泡沫发泡剂进行填缝处理（图24）。此外，屋面与女儿墙相接的部位，亦需紧贴女儿墙内侧敷设一圈厚度500mm、上下两层错缝100mm的水平岩棉防火隔离带（图25），并沿屋面边缘围绕一周。

在完成保温板敷设的屋面上，采用30mm厚的C20细石混凝土进行找平处理，并在找平层上加铺一层塑料薄膜，防止屋面与女儿墙衔接处的水平岩棉防火隔离带因浸水而被破坏。混凝土浇筑完成后，及时进行养护和表面收光处理。然后在找平层上铺设3mm厚的改性沥青防水卷材，完成第二道防水施工，最后浇筑细石混凝土面层。

图26 女儿墙施工节点图

4.1.5 女儿墙

女儿墙内侧应与屋面同步施工，首先将屋面第一道防水卷材搭接至女儿墙体并使之延伸至墙顶，与屋面相交处需做防水附加层，并敷设水平岩棉防火隔离带（图26）。

屋面第一层岩棉板需紧贴女儿墙面，并在其上依次紧挨女儿墙敷设两层GPS保温板，两层保温板错缝110mm，并与屋面岩棉防火隔离带分层错缝互锁，若板间缝隙＞4mm需灌注发泡剂。屋面第二层防水应上翻至女儿墙第二层保温板，上翻高度＞250mm，保证女儿墙上的防水搭接宽度。粘贴时需吊竖直通线并拉水平直线，以保证保温板粘贴在同一竖直平面上（图27）。

保温板粘贴砂浆达到强度后，在其上抹护面砂浆并在中间压入一道耐碱玻纤网格布。将防水卷材与底部上翻的防水搭接，一直上延并上翻至女儿墙顶部压顶保温板上，而后进行女儿墙内侧的第二道防水施工（图28），最后涂抹涂料并做面层。女儿墙外侧与外墙是一体的，具体施工做法与外墙一致。

内外侧保温板粘贴完成后，即可进行保温板压顶施工。首先采用膨胀螺栓在女儿墙顶固定金属托架，承托其上的压顶结构，托架与墙体之间加设石棉垫块以阻断热桥（图29）。女儿墙顶部粘贴保温板压顶时，需设置10%朝屋面的坡，压顶在水平方向上需超出女儿墙内外两侧完成面50mm以上，然后在压顶上抹护面砂浆，并在中间压入一道耐碱玻纤网格布（图30）。将女儿墙内侧防水上翻至压顶上，以防止雨水从女儿墙顶渗入内部，而后在压顶上盖成品铝合金盖板，其两端需设有滴水构造。

4.2 外露钢结构

目前，国内许多建筑采用钢框架结构，因而出现了由钢柱、钢梁等钢构件与其他材料墙体共同组成的外围护结构，由于钢结构的导热系数大于混凝土等材料，所以需对被动式超低能耗建筑的外露钢结构进行特殊处理，以保证外围护结构的整体气密性和保温隔热性能。

图27 女儿墙保温板粘贴

图28 女儿墙内侧第二道防水上翻至压顶

图29 压顶托架下垫石棉垫块

图30 女儿墙保温板压顶施工

图31 外露钢梁角钢安装及填充岩棉板

图32 外露钢梁外包S50保温板

图33 外露钢梁室内侧粘贴防水透气膜

图34 外露钢梁室外侧粘贴保温板

钢结构安装完毕后需及时喷涂防水涂料，然后在其（如钢梁、钢柱等）长度方向的翼缘内侧定距焊接安装角钢，并在H型两侧凹槽内填充岩棉（图31），而后采用自攻自钻螺栓将S50保温板与安装角钢固定，用镀锌铁片将翼缘平面两侧的S50板连接固定（图32）。最后，在S50保温板上进行挂网抹灰施工，抹灰厚度10～20mm，阴阳角处需加设护角条。

图35 外挑阳台节点构造

图36 阳台支撑钢梁外包S50防火板

图37 外挑阳台底部STP保温板粘贴

外露钢结构室内侧饰面施工完成后，需在其与贯穿墙板的钢梁相交处粘贴防水透气膜，以保证外围护结构的整体气密性（图33），与其内侧相交的钢构件按照室内做法施工。外露钢结构室外侧抹灰，并双层错缝敷设保温板（与外墙做法相同），需与整个外墙立面形成整体，最后进行外墙外饰面施工（图34）。

4.3 外挑阳台

外挑阳台的大部分结构置于室外，且与外围护结构连通，因此可能是热桥最为集中的部位。被动式超低能耗建筑的外挑阳台通常采用悬挑支撑梁连接而板断开的结构断热桥设计方法，或者将阳台设计在围护结构里面，以尽可能地减少热桥。若外挑阳台梁板未采取结构断热桥设计，则需采用保温性能较好的保温材料严密包裹整个外挑部分，避免产生热桥（图35）。

外挑阳台底部悬挑支撑钢梁需外包S50防火保温板，梁侧采用自攻螺钉将保温板与内侧L40×4角钢固定，梁底钉入直角镀锌铁片将其固定（图36）。阳台上部采用1.3mm厚的专用粘结料，满粘0.7mm厚聚乙烯丙纶（PE-PP）防水卷材。而后进行阳台保温施工，采用A级防火等级的STP保温板双层错缝铺设，包裹整个外挑阳台，每层厚度30mm，并需与外围护结构上的保温材料紧密连接（图37）。STP还可充当防火隔离带，需保证阳台两侧的STP与没有阳台部分的层间防火隔离带（岩棉）紧密连接，连接的有效高度为300mm。最后，在阳台底部抹护面砂浆，中间压入一道耐碱玻纤网格布，并进行涂料面层施工。

而后进行找坡层施工，采用C20混凝土边浇筑边抹平，找坡层的最薄处为30mm，坡度为2%，朝向悬挑端的雨水排水口；采用1:3的20mm厚水泥砂浆进行找平层施工；待硬化后，用合成高分子防水涂料在其上涂刷1.5mm防水层；防水涂料干燥后，抹30mm干硬性水泥砂浆，并铺设8～10mm厚的地砖。

图38 窗框底部与附框间粘贴预压密封带

图39 防水隔气膜、预压密封袋粘贴

图40 防水隔汽膜粘贴

图41 防水透气膜粘贴

图42 窗台板安装剔槽

图43 外窗台板与外墙缝隙处打胶

图44 管道室内防水隔汽膜粘贴

图45 管道室外防水透气膜及保温施工

图47 透气管防水施工

图48 透气管周边缝隙灌注发泡剂填充

图49 红外热像仪检查渗漏部位

图50 鼓风门气密性测试

4.4 被动式外窗安装

综合楼外墙的蒸压加气混凝土板强度有限，不宜承受悬挂荷载，若选用外挂式安装外窗会影响结构安全、破坏外墙的使用功能；但蒸压加气混凝土板具有一定的保温性能，外窗选择内置在外墙板上安装不但可以满足保温的连续性，且经计算符合被动式建筑节能要求。

窗户和洞口之间操作空间狭小，因此需提前在操作间完成附框、固定锌片的安装及防水隔汽膜、预压密封带的粘贴。附框支立于洞口的底边上，是窗户的支垫结构。

首先在附框与窗框接触面上粘贴预压密封带，其缓慢膨胀后能较好地封堵两者之间的缝隙，从而保证接触面的密闭性，而后采用螺栓将附框与窗框底部固定（图38）。

附框安装完成后，沿窗框室内侧周圈缠绕并粘贴宽度＞30mm的防水隔汽膜。此外，需采用预压密封带缠绕并粘贴窗框一周，窗框在洞口中固定后，预压密封带缓慢膨胀，能够将两者间的空隙封堵严实（图39）。安装窗框时，采用螺栓在窗框侧面居中安装若干热镀锌固定片，而后将窗户放至洞口中并调整定位，采用自攻自钻螺栓将固定锌片的另一端与洞口加固角钢连接固定。另外，在防水隔汽膜上均匀涂抹专用密封胶并挤走空气，以封堵其与洞口侧面的缝隙，保证整窗的防水密封性。以“打补丁”的方式覆盖并紧密粘贴露出的固定锌片和螺帽（图40），然后进行窗洞口内侧抹灰收面施工，完成窗框室内侧的处理。

窗框室外侧的主要处理工序为打发泡剂和粘贴防水透气膜。当窗框和洞口之间的预压密封带充分膨胀后，从室外向窗洞与窗框之间的空隙灌注发泡剂，应避免窗框变形；将硬化的发泡剂刮至与窗框齐平，粘贴外侧防水透气膜，涂抹专用密封胶，将窗框和墙体粘接牢固并覆盖间隙，窗角部位需打补丁加强密封（图41）。

窗户安装完成后，在外墙上粘贴保温板包裹窗框，使未被覆盖的部分≤10mm。窗台处需预留一定的坡度，以便安装外窗台板；窗户室外侧左、右两下角处剔槽以便嵌入窗台板两端的凹槽（图42）。安装外窗台板时，一端卡入窗框底部，采用螺钉将其与附框固定；另一端伸出外饰面＞20mm，并设滴水构造。采用中性耐候密封胶封堵外窗台板与外墙之间的缝隙（图43），外窗台板底部与保温板之间的缝隙则采用预压密封带填充密实。

4.5 贯穿部位施工

管道等贯穿墙或楼板会破坏保温层和气密层的完整性和连续性，产生缝隙和热桥。在设计初期应尽可能地减少管道贯穿，对于无法避免贯穿的部位，需格外谨慎设计，严格保证现场施工质量，并对暴露在围护结构最外侧的贯穿部位进行防水处理。管道、风井贯穿楼板处室内侧需进行防水隔汽处理，使保温气密层严密包覆整个结构，避免产生热桥。

图46 透气管出屋面节点

4.5.1 管道穿外墙

管道穿外墙施工是被动式超低能耗建筑的一个关键技术，其施工质量直接关系到外围护结构的保温隔热性能。外墙施工时，应在设计位置预留出大于管道直径且≥100mm的洞口，管道居中放置并用岩棉填塞与洞口间的缝隙。管道的室内部分用防水材料包裹严实，与墙体进行有效搭接后，用专用密封胶将防水隔汽膜与管道、墙体粘贴严实（图44）。管道室外部分的做法与之相同。施工完成后在管道上周圈缠绕多道预压膨胀密封带，以封堵两者间的缝隙，然后在管道外双层错缝粘贴保温板（图45），而后进行室外面层施工。

4.5.2 透气管出屋面

透气管出屋面施工亦是被动超低能耗建筑的关键施工环节，直接影响到屋面的保温隔热性能及屋面防水等使用功能。透气管与屋面板洞口间的缝隙采用岩棉环密实填塞，其与岩棉之间的缝隙灌注发泡剂。然后套入外筒，用水泥砂浆将外筒底部与楼板抹灰固定（图46）。

屋面铺筑膨胀珍珠岩找坡层时，需将透气管外筒周边拍击压实并收面；进行防水卷材施工时，需缠包透气管外筒，并使泛水高度＞250mm（图47）。透气管与外筒之间的空隙填充聚氨酯发泡剂，并采用塑料薄膜保护外筒上口，以免杂物进入。透气管处保温板应切割成圆形并套入外筒，并灌注发泡剂将外筒与保温板之间的缝隙填充严实（图48）。透气管处在浇筑细石混凝土保护层时应以人工小心压实，不得碰撞和扰动透气管，然后安装顶部风帽，并将盖板与透气管顶部粘结牢固，防止雨水浸入透气管。

5 气密性测试

气密性是被动式建筑的重要指标、施工质量验收的关键部分。在整个施工过程中，被动式建筑必须进行不少于两次的正式测试并出具报告。鼓风门法是检测建筑物气密性的主要手段，检测的核心参数是每小时的换气次数n50，即室内外正负压差为50Pa时，每小时的空气渗透量占建筑物内部总空间的比率。鼓风门实验之前，需将室内的其他门、线盒、线箱等洞口渗漏源封堵严实，并利用红外热像仪检查整个空间的渗漏部位，而后进行细部封堵（图49）。本项目选取多个室内房间进行鼓风门气密性测试的结果n50为0.26次，远小于技术指标中要求的0.60次，气密性能优良（图50）。

6 结语及思考

该项目是我国钢结构、装配式与被动式建筑结合的首次创新实践，将被动式建筑技术与钢结构装配式建筑技术一体化设计与应用结合，钢结构件及围护结构均采用工厂化生产和装配式施工，形成了成套技术体系，整体性地解决了气密性、无热桥、保温连续性等技术难题。通过项目的工程实践和技术创新，积累了大量的工程实践经验，为今后的类似工程提供了可靠的借鉴。

（1）本工程充分考虑了钢结构与被动式、装配式与被动式的技术特点，并将其有效地融合在一起，其中，钢梁的保温及气密性处理方法、外窗内嵌式安装方法等属于国内首次应用实践，突破了被动式超低能耗建筑的相关技术瓶颈。

（2）项目实施的关键在于完善的设计、精细的施工及成熟完善的工程管理团队，此外，样板培训房的实施也至关重要，这个过程能让技术人员和操作人员最快地领悟被动式超低能耗建筑的设计理念和实施方法，从而显著提高工程质量。

（3）由于被动式超低能耗和装配式的着眼点不同，二者结合会产生一定的冲突。气密性是被动式超低能耗建筑的关键指标，而装配式建筑的围护层难免会存在大量的安装和拼接缝隙，且需要一定的弹性或扰度，气密性不会很好；在保证结构安全的前提下，被动式超低能耗建筑要求高保温隔热性能，而装配式建筑围护层会产生一些热桥，这些都是需要进一步深入研究的重要课题。

（4）本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，相比于现浇混凝土结构被动式建筑有诸多技术创新与挑战，且无同类案例参考，在实施中具有很大困难。具体包括：外挂预制墙板板间通缝、与楼板间通缝等保温连续以及确保气密等处理，被动式外窗与主体结构连接处理，穿外墙钢梁钢柱保温气密处理等，这些都需要进行不断的研究及实践经验总结。

李栋，中建科技集团有限公司总经理

樊则森，中建科技集团有限公司

张少彪，中建科技集团有限公司

浦华勇，中建科技集团有限公司

楚洪亮，中建科技集团有限公司

吴自敏，中建科技集团有限公司

2017-02-27

CHINA'S FIRST STEEL STRUCTURE FABRICATED PASSIVE BUILDING: AN EXPLORATION ON LABORATORY-TEACHING COMPLEXES OF SHANDONG JIANZHU UNIVERSITY

The design and construction method of the first steel structure fabricated passive building in China is presented in this paper. The practice of the project expands the field and category of the passive ultra-low energy consumption building. Many bold researches and innovations are carried out during the construction of the building. And among these ideas, the steel beam insulation and air tightness treatment and the embedded installation method of the windows are both the first time used in passive and ultra-low energy building. For this, it is a great breakthrough in the development of passive ultralow energy buildings and will provide a reference for the similar projects in the future.

Passive Ultra-Low Energy Building, Steel Structure, Fabricated, Construction, Embedded Installation