低層模塊化生態(tài)鋼結(jié)構(gòu)（Me-house）產(chǎn)品介紹一背景情況二研發(fā)思路三關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)四科技成果五綜合效益及推廣應(yīng)用前景匯報提綱1

立項背景立項背景近年來，我國經(jīng)濟(jì)高速增長的同時，也帶來巨大的生態(tài)環(huán)境危機(jī)。我國建筑業(yè)能耗占全社會總能耗的1/3，是名副其實(shí)的能耗黑洞，因此政府將可持續(xù)發(fā)展列入核心發(fā)展目標(biāo)，因而催生了國內(nèi)對模塊化裝配式建筑的研究與應(yīng)用。水質(zhì)污染溫室氣體空氣污染建筑垃圾50％空氣污染40％建筑垃圾50％水質(zhì)污染42％溫室氣體國外對模塊化裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的相關(guān)研究國外研究較多的有模塊與板體結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)體系、鋼模塊結(jié)構(gòu)體系、帶有鋼板的鋼框架結(jié)構(gòu)體系等。1.鋼框架體系優(yōu)點(diǎn)：空間利用率高，結(jié)構(gòu)安全可靠，可建造高層，工期較短。缺點(diǎn)：用鋼量較大，造價高，節(jié)點(diǎn)連接容易出現(xiàn)問題。國外對模塊化裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的相關(guān)研究采用鍍鋅C型鋼或方通作為結(jié)構(gòu)骨架，現(xiàn)場下料裝配，墻體填充保溫隔音材料，現(xiàn)場逐層填充并蒙皮。2.輕鋼龍骨住宅體系優(yōu)點(diǎn)：用鋼量少，地基簡單，現(xiàn)場全裝配全干作業(yè)。缺點(diǎn)：房屋舒適度一般，模塊化程度不高，現(xiàn)場裝配量大。我國對模塊化裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的相關(guān)研究1.遠(yuǎn)大可建可持續(xù)建筑優(yōu)點(diǎn)：裝配率高，工期較短。缺點(diǎn)：用鋼量較大，造價較傳統(tǒng)建筑高，采用了“強(qiáng)梁弱柱”的結(jié)構(gòu)體系。我國對模塊化裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的相關(guān)研究2.集裝箱式建筑優(yōu)點(diǎn)：造價低廉，施工便捷。缺點(diǎn)：舒適度較差，不適宜長久的居家居住。我國對模塊化裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的相關(guān)研究威信廣廈引進(jìn)英國的建筑模塊體系，利用3D模塊體系將建筑空間根據(jù)功能的不同，將建筑劃分為若干個模塊，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程，在流水生產(chǎn)線上制作完成室內(nèi)精裝修、水電管線、設(shè)備設(shè)施、衛(wèi)生器具以及家具安裝。3.三維模塊裝配式住宅優(yōu)點(diǎn)：工廠預(yù)制率高。缺點(diǎn)：需以混凝土為核心筒，濕作業(yè)多。課題概況低層模塊化生態(tài)鋼結(jié)構(gòu)示范項目，是中建鋼構(gòu)承擔(dān)的中建總公司重點(diǎn)課題《低層模塊化生態(tài)鋼結(jié)構(gòu)建筑研究與應(yīng)用》中所屬的試建項目。創(chuàng)新技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及成果綜述1.被動式節(jié)能技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用①保溫墻②屋面集熱系統(tǒng)③三層玻璃被動窗戶④創(chuàng)新的建筑技術(shù)⑤保溫隔熱基礎(chǔ)底板在建筑規(guī)劃設(shè)計中通過對建筑朝向的合理布置、遮陽的設(shè)置等手段實(shí)現(xiàn)對自然資源的充分利用，使建筑物達(dá)到冬暖夏涼的效果。本課題重點(diǎn)研發(fā)如何在300平方米住宅中合理的優(yōu)化組合多項被動式節(jié)能技術(shù)。國外技術(shù)：創(chuàng)新技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及成果綜述中國國際太陽能十項全能競賽國內(nèi)主要產(chǎn)品與技術(shù)：陽光房、中水系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及成果綜述2、建筑模塊化設(shè)計與施工技術(shù)應(yīng)用國外的模塊化建筑研究與應(yīng)用較早，英國伍爾弗漢普頓學(xué)生公寓——建筑共25層，主要是砼核心筒外掛模塊技術(shù)。我國因成本和技術(shù)局限等原因未得到廣泛的應(yīng)用。因此研發(fā)一種適宜我國國情的、生態(tài)宜居的模塊化建筑成為本研究主要方向。創(chuàng)新技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及成果綜述3、BIM技術(shù)在建筑全生命周期中的應(yīng)用BIM技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外一些大型建設(shè)項目中得到廣泛應(yīng)用。國外應(yīng)用較為普遍，效果較好。在我國，BIM技術(shù)在浦江基地保障房項目、中國博覽會會展綜合體育、中國尊等項目的設(shè)計階段中得到一定應(yīng)用。BIM如何幫助實(shí)現(xiàn)建筑的高效建造是我們研究的主要方向。2

研發(fā)思路研發(fā)路線調(diào)研設(shè)計試建總結(jié)通過對材料、建筑方案的調(diào)研，設(shè)計和試建符合我國國情的模塊化生態(tài)鋼結(jié)構(gòu)建筑，并總結(jié)形成成套技術(shù)成果。調(diào)研情況雅致箱房成品杭蕭鋼構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)大可建桁架樓板體系輕鋼龍骨復(fù)合墻體擠塑聚苯乙烯+硅鈣板水泥基條板設(shè)計原則1、造型簡潔，利于工廠化規(guī)模生產(chǎn)和市場推廣2、結(jié)構(gòu)骨架為鋼結(jié)構(gòu)，其余部品進(jìn)行模塊化設(shè)計，盡量在工廠預(yù)制3、既考慮二維模塊，也考慮三維模塊，將來為客戶提供多元選擇4、應(yīng)用被動式節(jié)能設(shè)計5、應(yīng)用太陽能和智能家居等設(shè)備設(shè)計過程方案一方案二√方案研討邀請專家教授專題評審指導(dǎo)試建過程屋面安裝墻體安裝樓板模塊安裝鋼結(jié)構(gòu)框架安裝總結(jié)情況查新調(diào)研報告專利提交文件建筑名稱：模塊化生態(tài)鋼結(jié)構(gòu)示范項目層數(shù)：2層建筑面積：303㎡用鋼量：25噸

層高：3.2m項目概況結(jié)構(gòu)體系：雙梁雙柱鋼框架截面：□150*150材質(zhì)：Q345B㎡節(jié)點(diǎn)：工廠焊接、現(xiàn)場栓接3

關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)項目重難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)一、被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)1、“服務(wù)帶”包圍“生活帶”的空間熱緩沖設(shè)計2、架空式中庭采光及熱壓通風(fēng)設(shè)計3、外墻“雙層隔熱通風(fēng)表皮”設(shè)計4、濾光格柵折疊門設(shè)計二、梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)1、金屬屋面模塊化設(shè)計與安裝技術(shù)2、木塑格柵模塊化設(shè)計與安裝技術(shù)三、基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)1、鋼結(jié)構(gòu)制作安裝階段可視化監(jiān)控技術(shù)2、BIM施工過程模擬演示技術(shù)被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)整體建筑面積為303平方米，共分為上下兩層。1.“服務(wù)帶”包圍“生活帶”的空間熱緩沖設(shè)計一層平面布置圖被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)1.“服務(wù)帶”包圍“生活帶”的空間熱緩沖設(shè)計二層平面布置圖被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)2.架空式中庭采光及熱壓通風(fēng)設(shè)計中庭通風(fēng)效果圖底部架空400mm，建筑中庭底部與地面拉開，形成通風(fēng)井和采光筒，有利于解決建筑進(jìn)深較大的采光問題和促進(jìn)建筑的熱壓通風(fēng)。被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)2.架空式中庭采光及熱壓通風(fēng)設(shè)計中庭通風(fēng)效果圖中庭采光對比分析被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)2.架空式中庭采光及熱壓通風(fēng)設(shè)計中庭通風(fēng)對比分析中庭提升采光和通風(fēng)效果，增加建筑通透性。被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)3.外墻木塑格柵“雙層通風(fēng)隔熱表皮”設(shè)計格柵實(shí)景圖格柵截面為40mm*25mm，格柵之間的間隔與格柵寬度保持1:1配比，保證在實(shí)現(xiàn)半透明狀的輕盈質(zhì)感的同時不阻擋室內(nèi)使用者的觀景視線。被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)3.外墻木塑格柵“雙層通風(fēng)隔熱表皮”設(shè)計二層無格柵熱導(dǎo)分析二層有格柵熱導(dǎo)分析從有限元分析結(jié)果可以直觀看出，外墻的第二層表皮對建筑的隔熱效果是明顯的。通過在原有圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻的外側(cè)架空木格柵,形成內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻,即“雙層通風(fēng)隔熱表皮”，而中間構(gòu)造出流動空氣間層,大大改善建筑圍護(hù)墻的熱工性能,實(shí)現(xiàn)美學(xué)與節(jié)能的高度統(tǒng)一。被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)3.外墻木塑格柵“雙層通風(fēng)隔熱表皮”設(shè)計格柵實(shí)景圖格柵熱導(dǎo)情況對比分析被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)4.濾光格柵折疊門設(shè)計折疊門可以根據(jù)不同的時段、季節(jié)或者使用需求而自由開閉。每個箱體所屬的陽臺上的折疊門為兩扇，由中間向兩側(cè)鋼柱折疊開啟。走廊頂部配以玻璃采光屋頂，玻璃下部設(shè)置格柵，過濾部分陽光。整體上合理調(diào)節(jié)和利用陽光，給建筑帶來較好的采光效果。外墻模塊（水泥基實(shí)心條板+外掛保溫板+裝飾木格柵）外掛保溫板水泥基實(shí)心條板被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)5.保溫墻體設(shè)計復(fù)合剖面內(nèi)墻模塊（一層）：水泥基空心條板水泥基空心條板被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)5.保溫墻體設(shè)計內(nèi)墻模塊（二層）：輕鋼龍骨復(fù)合墻板（輕鋼龍骨+兩側(cè)埃特防火隔音層）輕鋼龍骨復(fù)合墻板被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)5.保溫墻體設(shè)計墻體緊固件被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)5.保溫墻體設(shè)計水泥基墻板節(jié)點(diǎn)處理保溫墻板節(jié)點(diǎn)處理墻體施工照片被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)6.節(jié)能門窗利用一層采用木鋁復(fù)合窗，二層采用斷橋鋁合金窗。通過在玻璃表面貼附Low-e膜，可以有效過濾紫外線。在耐火性、抗風(fēng)壓、抗空氣滲透、抗雨水滲漏方面有良好的性能，大大提高保溫、隔熱性和美觀性，并通過了檢測。木框玻璃門能耗檢測檢測報告被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)7.節(jié)能屋面設(shè)計綜合考慮各種屋面的性能，本課題選取了金屬屋面作為屋面系統(tǒng)。通過計算，在武漢地區(qū)對屋面板隔熱要求較高因此采用了密度16Kg/m3，厚100mm的玻璃保溫棉進(jìn)行隔熱保溫處理。實(shí)踐證明，在武漢氣溫為38℃的夏天其隔熱效果較好，在氣溫為0℃的冬天保溫效果良好。屋面類型抗壓強(qiáng)度抗沖擊性防水性防火性氣密性綜合評級柔性防水卷材屋面柔性卷材，適應(yīng)性強(qiáng)，抗壓較好柔性卷材，抗沖擊較好不易積水，防水性良好良好良好

混凝土屋面內(nèi)有鋼筋增強(qiáng)，抗壓性強(qiáng)良好一般，需要做防水措施良好較好

金屬復(fù)合板屋面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗壓性強(qiáng)良好含防水透氣膜，溢水可防良好密封無縫，氣密性良好

鋁合金屋面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗壓性強(qiáng)合金較軟，抗沖擊性一般無鉆孔，防水性好良好可焊接提高密閉性

被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)7.節(jié)能屋面設(shè)計鋁鎂錳金屬屋面模塊（金屬底板+巖棉+玻璃棉+防潮隔氣層+防水透氣膜+表面金屬板）屋面板結(jié)構(gòu)分層被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)8.新風(fēng)系統(tǒng)利用全熱交換中央新風(fēng)系統(tǒng)，即新風(fēng)+空調(diào)的方式。通過智能家居系統(tǒng)實(shí)時顯示室內(nèi)空氣狀況，根據(jù)需要既可更換室內(nèi)空氣，也可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)9.透水地面利用本課題選用了較為常見的低成本透水磚，圍繞建筑鋪設(shè)了步道。經(jīng)過武漢夏季多雨天氣實(shí)際驗證，透水地面的透水效果良好。梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)模塊化組合及拆分建筑功能分區(qū)：根據(jù)總面積與使用功能首層：客廳，廚房，餐廳（可擴(kuò)充），衛(wèi)生間，設(shè)備房，儲物房，車庫梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)模塊化組合與拆分二層：主臥（配衛(wèi)生間），次臥，兒童房，書房，衛(wèi)生間，露臺梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)模塊尺寸考慮運(yùn)輸基本長寬高限制，箱體結(jié)構(gòu)選用了寬3.4m，高3.2m。箱體長度的選擇與建筑方案和房間的進(jìn)深有關(guān)，為滿足人體舒適感，以及建筑的陽臺和內(nèi)廊設(shè)計，箱體尺寸選擇長9.8m，排除兩側(cè)走廊的寬度后，臥室的長度為6米，符合人的舒適感需求。其中1.4m寬走廊可根據(jù)需求在模塊中進(jìn)行增減。三板體系選材性能樓板預(yù)制混凝土樓板隔音、高強(qiáng)ALC板輕質(zhì)、保溫、隔音、防火、施工便捷

灌漿縫預(yù)制混凝土樓板梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)樓板模塊預(yù)制梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)模塊預(yù)制照片梁框架焊接框架涂裝柱涂裝屋面框架涂裝梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)水電模塊化箱體與箱體之間的水電管斷開并預(yù)留接頭和必要的接線長度，以便箱體與箱體安裝時，在接觸面進(jìn)行水電管線的接駁。電線管網(wǎng)在模塊與模塊之間斷開，并預(yù)留500mm的線管長度，每個模塊的電線接口處都留有接線盒，便于接線處理。水路管網(wǎng)在模塊與模塊之間斷開，斷口向模塊內(nèi)縮進(jìn)200mm，便于模塊的整體安裝。待各箱體模塊安裝就位后，另取一段400-500mm的水管進(jìn)行接駁。梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)水電模塊化在屋頂共設(shè)置了面積為140㎡的單晶硅光伏，其光電轉(zhuǎn)化率為15%，額定發(fā)電功率可達(dá)21KW，年發(fā)電量可達(dá)2.1萬度。24塊光伏太陽能板為建筑提供源源不斷的電力，并與國家電網(wǎng)并網(wǎng)，可以享受余電上網(wǎng)的電價（標(biāo)桿電價0.457元/度）和補(bǔ)貼（國家0.42元/度+湖北省0.25元/度）。梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)附屬結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計顛覆金屬屋面散件逐個高空安裝的作業(yè)模式，屋面鋼梁與屋面板在工廠合并預(yù)制成屋面模塊。每個屋面模塊上共需鋪設(shè)8塊金屬屋面板，在地面先安裝完7塊。現(xiàn)場施工時，屋面模塊就位后，再安裝第8塊金屬屋面板，并與相鄰兩側(cè)的金屬板相互緊扣，縫隙處涂防水膠。梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)附屬結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計格柵與龍骨梁在地面預(yù)制成片狀格柵模塊，現(xiàn)場僅進(jìn)行片狀單元的安裝。墻面格柵表皮標(biāo)準(zhǔn)模塊為1m*3.2m，均在工廠進(jìn)行模塊化預(yù)制。格柵用三排木龍骨打底，在木龍骨上彈墨線，格柵之間的間距均勻，采用鍍鋅的L型連接角件和用自攻螺絲固定。基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)1.設(shè)計階段-建立BIM模型創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)、給排水等可視化信息模型，將部分三維碰撞檢測結(jié)果和RFI(信息邀請書)進(jìn)行聯(lián)動，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計階段的部分碰撞問題，實(shí)現(xiàn)了RFI中的2D圖片與3D模型進(jìn)行鏈接，查看3D模型中的碰撞點(diǎn)和及時獲取相應(yīng)的信息。建立BIM模型基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)1.設(shè)計階段-能耗模擬分析人工照明分析太陽輻射分析基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)1.設(shè)計階段-能耗模擬分析自然采光分析逐月能耗分析基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)2.制造階段-鋼結(jié)構(gòu)全生命周期管理平臺管理平臺重點(diǎn)推廣數(shù)據(jù)可視化的表達(dá)方式，同時兼顧了對數(shù)控設(shè)備文件的統(tǒng)一管理，面向數(shù)控設(shè)備、排版軟件、掃描槍等專項識別要求。傳統(tǒng)二維平面圖紙數(shù)字化NC模型可視化深化設(shè)計模型基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)2.制造階段-鋼結(jié)構(gòu)全生命周期管理平臺通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將虛擬的BIM模型與現(xiàn)實(shí)中的原材料聯(lián)系起來。現(xiàn)場采集的材料及構(gòu)件位置信息實(shí)時上傳系統(tǒng)后，通過系統(tǒng)可視界面精確查找廠內(nèi)材料及構(gòu)件的堆放位置，降低出錯率，提高操作效率基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)2.制造階段-鋼結(jié)構(gòu)全生命周期管理平臺構(gòu)件制造過程中，對施工的零構(gòu)件粘貼系統(tǒng)自動生成的零構(gòu)件標(biāo)簽，在完成相應(yīng)工位的施工后，進(jìn)行條碼掃描，可將構(gòu)件當(dāng)前狀態(tài)反饋到系統(tǒng)中。基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)2.施工階段-預(yù)演仿真與反演仿真施工過程模擬可以在實(shí)際施工過程開始之前，就對施工過程在電腦上進(jìn)行預(yù)演和反演，從而發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題和疏漏，可以在實(shí)際施工開始之前加以消除，為論證與優(yōu)化施工方案提供了非常便利的條件，從而提升施工過程的執(zhí)行效率。基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)2.施工階段-預(yù)演仿真與反演仿真工程施工時，項目管理人員每周對進(jìn)度完成情況進(jìn)行核對，修改進(jìn)度計劃。由于進(jìn)度計劃已經(jīng)與模型關(guān)聯(lián)，修改后的結(jié)果能直接在模型上反應(yīng)。創(chuàng)新點(diǎn)1、被動式節(jié)能技術(shù)高度集成設(shè)計技術(shù)。2、梁板組合模塊化設(shè)計技術(shù)。3、基于BIM的模塊化高效建造技術(shù)。4科技成果取得的成果查新報告1：低層模塊化生態(tài)鋼結(jié)構(gòu)建筑被動式節(jié)能集成技術(shù)1、被動式節(jié)能技術(shù)集成設(shè)計2、“服務(wù)帶”包圍“生活帶”的空間熱緩沖設(shè)計3、架空式中庭采光及熱壓通風(fēng)設(shè)計；4、外墻木塑格柵“雙層通風(fēng)隔熱表皮”設(shè)計5、濾光格柵折疊門設(shè)計結(jié)論：取得的成果查新報告1：低層模塊化生態(tài)鋼結(jié)構(gòu)建筑模塊化裝配式施工技術(shù)1、兩層建筑被動式節(jié)能集成設(shè)計技術(shù)2、兩層鋼結(jié)構(gòu)梁板組合模塊化設(shè)計與建造技術(shù)取得的成果專利:4項實(shí)用新型專利已受理，3項發(fā)明專利正在申報中取得的成果工法:公司級工法1項取得的成果論文:各級別論文共計2篇5

綜合效益及推廣應(yīng)用前景綜合效益工期:本課題根據(jù)實(shí)際建造情況實(shí)時動態(tài)統(tǒng)計了主體結(jié)構(gòu)制作及施工時間。項目選擇的是二維板式單元的制作與安裝，制作周期為47天，現(xiàn)場安裝周期為15天，不包含室內(nèi)裝修的時間。序號階段工序人工數(shù)時間（小時）工時1工廠制造一二層梁框架制作31364082柱制作3802403屋面板框架2701404屋面模塊預(yù)制4341365油漆216327壓型鋼板鋪設(shè)616968鋼筋綁扎35159混凝土澆筑31442小計/47天110910現(xiàn)場安裝一層鋼樓板安裝6127211一層鋼柱安裝621212二層樓板安裝684813樓梯安裝21214二層柱安裝42.51015屋面框架及屋面板安裝63.52116水泥實(shí)心墻體安裝63219217外墻埃特結(jié)構(gòu)保溫板安裝54020018輕鋼龍骨隔墻安裝41248小計/15天533合計/62天1642綜合效益?zhèn)鹘y(tǒng)的2層約300平方米的混凝土建筑，施工時間約為20-25天。綜上所述，無論將來客戶選擇本課題的何種建造方式，低層模塊化生態(tài)鋼結(jié)構(gòu)建筑的