鋼結構“產業化節能建筑”住宅試驗房屋

科技成果通過技術鑒定

 

      以建筑一體化的構思，由我公司發起和主導，聯合組織生產企業、高校、科研等共八家單位，借鑒國內一些地區開展鋼結構產業化住宅實踐經驗，共同開展鋼結構“產業化節能建筑”住宅試驗房屋的研發試驗工作。2004年提出構思理念后，進行從工程設計、構件生產、施工安裝、節點連接、元件研發試驗、模擬施工實踐、局部的足尺結構體系荷載試驗、抗震性能試驗測試等一系列研發工作，歷時4年。2009年4月，由容柏生工程院士為主任委員的鑒定委員會進行科技成果鑒定，取得了預期和滿意的結果，后續的工作是將科研成果向現實生產力轉化，進行試點示范工程和推廣應用。本項成果已申請專利。

內容簡況：見科技成果鑒定證書及研發過程實物照（圖）片。

 

簡 要 技 術 說 明 及 主 要 技 術 性 能 指 標

      上世紀末，國家推出“積極發展鋼結構建筑，推廣鋼結構產業化住宅”等多項技術政策和指導性文件，國內一些地區開展了試點示范工程，取得了許多寶貴的實踐經驗。但是，它的推廣應用較滯后。我們分析其原因，借鑒過去的經驗，結合國情，在現實的基礎上，立足于實踐應用，以建筑一體化及創新思維，系統全面地提出鋼結構“產業化節能建筑”住宅房屋建筑的構思理念，即：以產業化方式的新型房屋建造體系。除基礎工程外建筑物地上部分的建造施工，系在專業工廠中生產（制成）各種建筑物構件、成品件或半成品件，運抵施工現場進行安裝，作相應節點連接、構件拼縫處理和修飾后，即完成房屋的建造。建筑產業化是一項系統工程，跨專業、跨學科，涉及設計制造、施工、選材、裝備、經濟、試驗等方面的技術課題。為此，從2004年開始，建筑一體化由設計主導，組織了相關業務的八家企業著手循序漸進地開展各項研發工作。歷時四年，于2008年12日完成結構足尺試驗模型的抗震試驗工作，階段性地完成房屋主體部分（受力結構，樓蓋板、外墻板）的研發試驗工作，取得預想成果。通過對試驗階段的各項成果組織鑒定后，將推進至試點工程應用。繼續深入地研發、制定有關技術文件，為推廣應用打好基礎。

      鋼結構主體受力結構體系，技術成熟，綜合性能好和高度產業化，可依需要組合成各種類型的結構體系。實現產業化及建筑節能的關鍵環節，是與鋼結構體系相應的樓蓋板結構體系及外墻板體系。對此，按構思理念，研發試驗成功預制配筋輕集料砼空心條板疊合板樓蓋板結構（簡稱：“輕質疊合板樓蓋板”）及整體預制復合外墻板體系，為推進鋼結構“產業化節能建筑”住宅房屋，邁出了重要的一步。

“輕質疊合板樓蓋板”是在預制輕集料空心條板內隔墻板的基礎上，置入鋼筋，提高水平放置時的承載力，作疊合樓蓋板中的基層板，在板的間隙和板面，置入工廠生產的點焊成型鋼筋骨架片和網片，吊模后澆細石砼，形成疊合板樓蓋板。后澆砼的樓板部分，實質是密肋樓蓋板，具有好的承載能力和整體剛度。由兩種不同性能材組合成的疊合板，強地震時在地震力作用下，填充的輕集料砼部分先行破壞起到消能作用，延遲受力密肋板的破壞，提高抗震安全度。預制配筋輕集料空心條板基層板，能夠承受樓蓋板進行施工產生的荷載，并為樓蓋板中的填充部分，以減輕樓板的重量有一定的隔聲吸音、減震、消能功效。其創新處及技術經濟指標：

1、  產業化工作量70%以上，現場施工為板的安放，置入鋼筋骨架片及網片，現場泵送澆砼，砼量

為普通鋼筋樓板澆砼量的1/3。

2、不需架設頂撐支模板，不需在現場挷扎鋼筋。

3、減輕樓板結構重量，輕質疊合板樓蓋板自身重量為250kg/㎡，約為普通鋼砼樓蓋板（含：梁、

柱）重量的50%，并由此減少地震產生的作用力。

4、  每一樓層施工時間約為3天，最可取的是樓蓋板施工不占主導施工工序和現場吊裝機械。

5、  樓板鋼筋耗鋼量為9kg/㎡，普通鋼筋砼樓板耗鋼量為12—14 kg/㎡，而壓型鋼板組合樓板耗

鋼量為20 kg/㎡（其中壓型鋼板為10 kg/㎡）。

6、輕質疊合板樓蓋板結構（連同受力框架、柱、梁）的單方造價與鋼筋砼結構（含：柱、梁、板）的單方造價，初步計算大體持平，通過試點工程實踐作準確細微測算。

      “整體預制復合外墻板”由配筋砼結構而候層，擠塑泡沫板隔熱層輕集料砼填充層三種不同的材料復合而成，在工廠的生產線上，采用定型鋼模整體預制，連同嵌在墻體上的門、窗、表面飾面等工序，一并在工廠生產完成，整體運至現場安裝，墻板采用外掛式固定在鋼結構受力框架柱、梁上，作墻體拼縫防水密封處理后，即完成外墻體的施工。其創新處及技術指標：

1、整體墻板在工廠制作，產業化工作量90%以上。

2、不需搭設外墻板施工腳手架，采用輕便移動升降吊架進行嵌縫處理作業。

3、配筋的砼結構耐候層，有很好防水耐候性，同時具有很好的整體強度，與主體的連結點處置入

阻尼墊起消能作用，提高房屋建筑的抗震性能。

4、不需后續進行墻面飾面的施工期，縮短房屋建造施工總體的施工周期。

5、調整擠塑泡沫板的厚度，達到不同地區所要求的節能指標，而不需加厚外墻體的厚度。

以鋼結構受力體系，輕質疊合板樓蓋板，整體預制復合外墻板，組成房屋建筑主體部分的鋼結構“產業化節能建筑”住宅房屋建筑，系國內外首創，通過試驗階段研發總結初步分析，其創造性、先進性及技術經濟指標、社會意義歸納如下：

1、  產業化工作量（程度）達85%以上，地上部分建筑物整體重量減輕約40%。

2、  采用輕質隔熱材料用于外墻體及樓層板，提高建筑綜合節能率，按深圳地區（夏

熱冬暖南區）節能計算，綜合節能率為61%，調整隔熱防寒層的厚度，能滿足不同地區的節能要求，如擠塑泡沫板厚80㎜時，能滿足北京地區（寒冷地區）的節能要求。另外也減少施工過程的能耗，總體上達到節能減排的要求。

3、  地上部分房屋建造周期縮短2/3，現場澆注砼量（地上部分）減少60%～75%。

4、  不需架設頂撐支模板，不需搭設外墻施工腳手架，少占施工用地，減少對生態環境的污染及影

響，促進建筑技術發展。

5、  鋼材具有好的綜合性能和可循環使用資源，輕集料砼可使用再生物料，使建筑物具有好的抗震

性能，大震下不倒無損，確保居者安全，有利于實現循環經濟。

6、  房屋建造費用：目前鋼筋砼與結構房屋的建造費用持平，減輕建筑物自身重量，施工周期所帶

來的經濟效益，其值可觀，需通過試點工程進一步核算。技術經濟指標比較見表1。

社會意義分析有以下幾點：

技術經濟指標，僅反映一組的數據，它的社會綜合效益，更有其現實的和深遠的意義，體現在：

6.1 建筑產業化（鋼結構“產業化節能建筑”）、促進建筑技術的發展和應用，提高房屋建造的效率、質量和創新技術的含量，滿足人們對居住房屋條件日益增高和需求，增加居住的舒適性。

6.2 加速居屋建設和舊城區改造，盡快地解決低收入及工薪階層的廣大人群對居屋的需求，保持并促進社會穩定及社會和諧。

6.3 以科學發展觀和創新思維實現節能減排，保護生態環境，推動循環經濟和可持續發展。改變了房屋建筑建造沿襲在工地施工現場滿搭棚架，慢、差、費、耗能、影響環境的施工模式。以現場文明有序，干凈利落、拔地而起的姿態，在短的時間內，用新的施工模式——綠色施工建造綠色建筑。

6.4 提高居住的安全感，歷次強烈大地震，房屋倒塌造成人身生命大量傷亡的慘痛教訓，在人們的記憶里難以消除，本項研發的房屋，將給人們提供強烈大地震不倒塌無損的居住房屋，讓居者安心。

6.5 時逢金融海嘯，全球性嚴重經濟危機，給我國經濟發展帶來很大的影響。國家采取拉動內需保持經濟平穩快速增長。房屋建造業是拉動內需的重要環節之一，藉此機遇，若能盡早推出市場，加速房屋建筑速度，以減少危機帶來的影響。目前我國的鋼結構加工企業較多，遍布各地，有很大的生產能力。鋼結構“產業化節能建筑”住宅房屋的推廣應用，將為這些企業提供更大的市場，促進其發展。

以上各項通過試點工程實踐進一步核實補充，具體細節的闡述詳見研制技術總結。本項目中的“輕質疊合板樓蓋板”、“工具式承托鋼架”、已獲實用新型專利，專利號：ZL2006·20016460·4、ZL200620016459·1。整體預制復合外墻框板及制造方法，產業化節能建筑房屋專利申請已受理，專利號：2008101416220、2008101422310此項已公示。

 

推  廣  應  用  前  景  與  措  施

1、房屋建筑是人們賴以生存生活的基本條件之一，每年建造住宅的面積將由10億平方米，逐漸遞增至15億平方米，面對全球金融海嘯，經濟發展受到影響情況下，快速增加住宅房屋建設，能拉動內需，保持經濟平穩較快發展，提高廣大民眾的居住水平，實為一舉數得。

2、大地震特別是5·12汶川大地震的余悸，給民眾造成心靈上的創傷，要求建筑物具有好抗震性能。節能減排提高居住的舒適性，減少對生態環境污染破壞，是對建筑物品質一項新的要求。在具體內容和人們心理上滿足上述各項要求，將成為樂為人需的，實現以產業化現代化建造的一種房屋建筑。

3、減輕建筑物自身的重量，節省建造用材，加快房屋建造的速度，縮短施工周期，有利于建筑新技術應用。在與鋼筋砼結構房屋建造費用大體持平的情況下，更突顯其綜合經濟效益和深遠的社會效益。它的推廣應用將改進目前建筑施工狀況，推動建筑科技的發展提高。

4、在于國家大力倡導推動，出臺許多相關技術政策和各項技術支持文件。豐厚的物質基礎，是項目推廣應用的有利條件。

綜上所述，在經濟發展的過程中，符合自然規律和技術經濟發展要求的，就是發展的趨勢，如同鋼筋砼房屋建筑逐漸取代磚石房屋建筑，同樣，鋼結構“產業化節能建筑”也將逐漸取代現場施工的鋼筋砼結構房屋建筑。這是發展必然趨勢和前景。

推廣應用的主要措施：目前僅完成試驗階段的各項研發課題并取得預想成果，這是好的開端，突破推廣應用的第一個環節。主要的措施：組織對試驗研發成果的鑒定，推進至試點（示范）工程的應用實踐，落實試點工程項目，在更大的范圍內對構思理念、工程設計、制造、施工、選材、裝備、經濟等環節上進行驗證，進一步改進完善，系統地制定相關的技術標準，規程（范）等基礎技術文件。通過組織對試點工程各項工作的鑒定驗收后，方可進行推廣應用。

由企業為主體開展的研發工作取得的成果，其推廣應用需以政府為產導，給予大力的資助、扶持、推動，方能成正果。這是最有力的措施，是各參與研發的各家企業最大的期望。

主 要 技 術 文 件 目 錄 及 來 源

 

一、研制技術總結報告及附件

二、企業標準（技術依據）為國家現行技術規范，技術標準：

1、鋼結構設計規范（GB52017-2003）

2、鋼筋砼結構設計規范（GB50010-2002）

3、建筑抗震設計規范 （GB50011-2001）

4、建筑物結構荷載   （GB50009-2001[2006版]）              

5、鋼結構工程施工及質量驗收規范（GB50205-2001）

6、混凝土結構試驗立法標準（GB50152-92）

7、建筑抗震試驗方法規程（JGJJ101-96）

8、深圳市居住建筑節能設計標準實施細則（SJG15-2005）

9、民用建筑熱工設計規范（GB50176-93）

10、國家、地區、行業、有關標準、規范、法規、通過試點工程實踐總結，補充完善與項目相結合的標準、規范、規程、為推廣應用之依據。

三、檢測報告（詳見研制技術總結報告附件）

1、工具式承托鋼架荷試驗報告（JG-JS-2005-007）

2、預制輕集料鋼筋砼空心條板靜試驗報告（JG-JS-2005-025）

3、預制配筋輕集料砼空心條板疊合板樓蓋板結構（簡稱“輕質疊合板樓蓋板”荷載試驗報告（JG-JS-2005-105）

4、輕質疊合板樓蓋板破壞荷載試驗（JG-JS-2007-003）

5、墻體傳熱系數檢測報告（報告編號：2007研發1）

6“產業化節能建筑”住宅房屋結構模擬地震振動臺試驗報告（報告編號：報告GU-EERTC-2008-012-振動）

四、經濟效益和社會效益分析報告（詳見研制技術總結報告附件的相關部分）

五、用戶使用報告——通過試點示范工程實踐，進行總結鑒定后核定

六、科技查新報告

主 要 研 制 人 員 名 單

序號	姓  名	性別	出生年月	技術職稱	文化程度 （學位）	工作單位	對成果創造性貢獻
1	黃振熙	男	1934．11	副高	大本	清華苑建筑設計有限公司新技術所	研發項目構思理念提出人，主持并具體組織總體研發工作
2	賈文文	男	1965．12	中級	大本	清華苑建筑設計有限公司新技術所	試驗房屋后期校審
3	余文英	女	1941．10	正高	大本	深圳市勝德意高新技術有限公司	預制配筋輕集料砼空心條板研發
4	陳澤廣	男	1965．04	副高	碩士	深圳市建筑科學研究院有限公司	負責建筑節能、荷載試驗測試
5	冼巧玲	女	1963．08	正高	博士	廣州大學工程抗震研究中心	結構足尺試驗模型抗震性能試驗
6	余克強	男	1968．11	副高	大本	深圳海龍建筑制品有限公司	整體預制復合外墻板研發、試驗房屋建造實施
7	林振倫	男	1957．06	中級	大本	星聯鋼網（深圳）有限公司	點焊鋼筋骨架片及網片
8	蘇祥駒	男	1953．07	技師		……龍熙金屬結構廠	工具式承托鋼架結構件加工
9	王好軍	男	1973．06	中級	大本	普賽達密封粘膠有限公司	外墻板縫密封處理
10
11
12
13
14
15

注：主要研制人員超過15人可加附頁

鑒 定 委 員 會 名 單

序 號	鑒定會職務	姓 名	工  作  單  位	所 學 專 業	現 從 事 專 業	職 稱 職 務
1	主任委員	容柏生	容柏生結構設計事務所	結構	結構	工程院院士
2	副主任委員	魏 璉	泛華集團建筑設計研究院	結構	結構	正高
3	委員	邱學武	深圳住宅產業協會	結構	結構	副高
4	委員	王彥深	深圳市建筑設計研究總院有限公司	結構	結構	副高
5	委員	支國禎	深交所營運中心管理有限公司	結構	結構	副高
6	委員	邵曉光	深圳大學建筑與城市規劃學院	建筑	建筑	副高
7	委員	劉維亞	華僑城地產公司	結構	結構	正高

主持鑒定單位：深圳市土木建筑學會主持會議。

由容柏生院士為主任，魏璉教授、博導為副主任等7位專家組成的鑒定委員會。

申請鑒定單位:深圳市清華苑建筑設計有限公司，項目主持人匯報研發情況。

鑒定委員會的專家們聽取研發工程匯報的情況。

鑒定委員會主任容柏生院士及副主任魏璉教授、博導對項目進行鑒定發言。

會議結束后，鑒定委員會各位專家及與會人員合影。

以下為研發過程的圖片：