中建科技總部研發辦公樓位于天府新區成都直管區新興工業園,業主作為中建旗下的科技研發公司,對當下熱門的新型建造技術、新型材料有濃厚的興趣,希望將研發辦公樓這個不足5000平米的小建筑作為一個示范。業主希望依托其剛建成運行的混凝土預制廠房,將裝配式技術、被動式技術、智能化建筑技術等在本項目中進行一個集成設計,并完成設計研發、建造培訓,為未來的課題研發形成基礎數據。彼時,我院在裝配式建筑的實踐中已有若干項目落成的經驗,在綠色建筑技術更是有著多年的本土化設計研究。雙方一拍即合,整合了各自的高端技術資源開始了一場研發設計之旅。
裝配式建筑技術正處于發展階段,需要探討的內容尚多;而被動式建筑作為一個新興舶來品,在國內的應用實例寥寥無幾。同時應用兩個技術體系在國內則尚屬首例,需要攻克的技術難點非常之多。因此在項目開始之后,針對成都本地氣候特點及項目真實需求,合作團隊多次修正了項目目標,排除了一些研發議題,最終將工作內容落實在了“用裝配式建筑技術實現被動式建筑能效”這樣一個核心目標下。
節能減排、低碳發展的思路已經是當下業界的共識。國外發達國家的實踐和嘗試各有所長,不同國家地區也有各自不同的認證標準和技術體系。被動式建筑的概念來自瑞典、德國,其主要思路是:盡可能減少主動式的建筑能耗就達到房屋內部的人體舒適性。其設計的要點主要為:建筑保溫良好且連續,建筑構造、門窗洞口密閉無縫,通過構造方式減少建筑病害,盡可能使用可再生能源,最終達到減少主動能耗的目標。
以此概念為基礎,設計需要在前期擬定一個能耗目標值,通過論證對可采用的技術體系進行選擇,最終落實到建筑設計和建造中。建成后通過若干年的實際檢測驗證設計數據是否合理,并反饋到被動式建筑的技術數據庫中,為其他項目提供經驗。
中建科技作為一個實驗性項目,設計從論證到開實施花了兩年,項目組也幾乎是全部精力攻克難點。項目雖小,但是參與咨詢單位眾多,工作嚴謹而細致。不同專業均有各自的重點難點需要逐一攻克,作為項目的執行建筑師之一,給我留下最大的印象是被動式建筑中對建筑構造的嚴苛與科學。
建筑構造的氣密性在被動式建筑的理念中具有非常重要的作用。建筑的防水層是防護外來水體的侵蝕;氣密性的重要之處則是防止內部水汽對建筑構造的侵蝕,是保證建筑持久耐用的基本構造。兩者功能不同,其材料選用標準和構造位置就有本質的區別。而裝配式建筑是將一塊塊預制好的混凝土構件拼裝在一起,防水本身的處理就比較復雜,氣密性構造方式的更是不易。最終,我們利用混凝土外墻本身氣密性良好的特征,在建筑內部的斷縫處采用隔汽材料密封,預制板縫之間成為構造斷縫、排出材料水汽的方式解決了問題。
建筑保溫的連續性是被動式的另外一個要點,冷橋的出現會明顯降低建筑的熱工性能,隨之也會產生結露、構造退化等病害問題。
作為一個展示性的裝配式建筑,清水混凝土的表觀效果自然而然是設計的首選,項目在裝配式技術的運用和效果表達在一定程度上已經超出了預想。但是這就意味著建筑的外立面材質必須是混凝土,構造體系必須采用內保溫,這又與被動式建筑提倡的外保溫構造有所不同。尤其在門窗洞口處的連續保溫構造有較大的困難。
經過項目組多次研討,設計最終采用了陶粒混凝土復合材料的預制外掛板解決問題:陶粒混凝土具有較好的保溫性能,其復合在鋼筋混凝土板材之后,保證建筑的基本保溫性能。同時,這層堅實的保溫構造層緊緊包裹住門窗構件,保護門窗型材不暴露在外部環境,避免了其變成建筑構造冷橋的可能性。再者,配合以建筑內裝的保溫材料,使建筑保溫連續無斷橋,達到了被動式建筑的技術需求。
項目中還有諸多類似的技術挑戰,此中不再贅述。不管是被動式建筑還是裝配式建筑,它們可能聽起來高端另類遙不可及,但通過這個項目,我卻認為這些建筑理念對人、對社會充滿著樸素的關懷。作為一個參與其中全程的建筑師,固然對項目最終的落成效果感到欣慰,但更深切感受到建筑設計本身的復雜和嚴謹,以及需要我們不斷探索的激情。
文 / 設計八院副總建筑師 楊揚
欄目編輯 / 群團工作部王璐瑤
編輯:未知
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