張博華

(中鐵四局設(shè)計(jì)研究院, 合肥 230023)

受到我國(guó)人口和環(huán)境問題影響,建筑行業(yè)人力成本快速上升、現(xiàn)澆施工污染浪費(fèi)嚴(yán)重、現(xiàn)澆質(zhì)量通病較多等問題制約了建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)家相繼出臺(tái)了《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》,推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)。裝配式建筑利用構(gòu)件工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)裝配的特點(diǎn),不僅減少建筑材料浪費(fèi)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、削減能耗,還可以提高構(gòu)件尺寸精度及工程質(zhì)量,滿足建筑工業(yè)化需求[1]。

2020年9月我國(guó)提出“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略,在此大背景下,推動(dòng)建筑行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)變革,也不能只依據(jù)傳統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),還應(yīng)包含人力、材料、機(jī)械的碳排放量?！吨袊?guó)建筑能耗研究報(bào)告2020》[2]中的數(shù)據(jù)顯示,全國(guó)建筑過程碳排放總量為49.3億t CO2,占全國(guó)碳排放比重的51.3%,建筑業(yè)碳排放量巨大,計(jì)算評(píng)估并降低建筑行業(yè)的碳排放已經(jīng)刻不容緩。但目前對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)碳排放的研究還不夠充分,多數(shù)研究?jī)H從全局化、整體化角度出發(fā)進(jìn)行計(jì)算[3-4],未能精細(xì)化、量化到連接方式的層次評(píng)估碳排放量。

裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的抗側(cè)能力和室內(nèi)空間的規(guī)整性,是目前中高層裝配式建筑中最普遍的結(jié)構(gòu)形式[5-7]?，F(xiàn)階段裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系繁多,較為普遍的有灌漿套筒連接剪力墻[8]、漿錨裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)[9-10]、豎向分布筋不連續(xù)剪力墻結(jié)構(gòu)[11-13]、疊合剪力墻結(jié)構(gòu)[14,15]、螺栓連接剪力墻結(jié)構(gòu)[16-17],無黏結(jié)后張拉裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土剪力墻[18-20]等不同連接方法的預(yù)制剪力墻。但眾多研究?jī)H從性能角度驗(yàn)證不同連接下裝配式剪力墻的適用性[21-38],未深入分析不同形式裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)之間的碳排放量與性能,不利于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的方案比選及推廣應(yīng)用。

基于此,創(chuàng)新性地從裝配式剪力墻性能與碳排放兩個(gè)方面探究裝配式剪力墻構(gòu)件的綜合效益評(píng)價(jià),收集整理了豎向分布筋不連續(xù)、灌漿套筒連接、干法螺栓連接、約束漿錨連接、雙面疊合、后張預(yù)應(yīng)力預(yù)制共6種形式的裝配式剪力墻相關(guān)研究數(shù)據(jù),以剪力墻構(gòu)件物化階段碳排放計(jì)算模型為基礎(chǔ),計(jì)算對(duì)比了不同裝配式剪力墻之間的碳排放與性能,對(duì)裝配式剪力墻的應(yīng)用推廣提供了理論支持和工程價(jià)值。

1 研究邊界與量化方法

1.1 界定研究范圍

界定研究范圍是裝配式結(jié)構(gòu)碳排放計(jì)算的首要問題。目前較為統(tǒng)一的觀點(diǎn)[3]是從建筑壽命周期的角度將建筑物生產(chǎn)分為建筑物化階段、建筑運(yùn)行維護(hù)階段和建筑拆除處置階段,如圖1所示。裝配與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)建造方式具有較大差異,其碳排放量區(qū)別主要存在于物化階段,該階段占據(jù)了建筑全壽命周期內(nèi)50%以上碳排放量[2]。為研究不同連接形式對(duì)剪力墻碳排放量與性能的關(guān)系規(guī)律,重點(diǎn)計(jì)算了剪力墻構(gòu)件物化階段碳排放。

圖1 建筑全壽命周期能耗相關(guān)概念范圍界定

1.2 碳排放量計(jì)算方法

目前建筑碳排放的測(cè)算方法有3種:實(shí)測(cè)法、質(zhì)量平衡法和排放因子法。其中排放因子法以物化階段的活動(dòng)數(shù)據(jù)和不同能源的排放因子為基礎(chǔ),計(jì)算時(shí)主要考慮活動(dòng)數(shù)據(jù)的搜集和排放因子的使用,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查監(jiān)測(cè)人、材、機(jī)的使用情況,獲得排放源所消耗的能源和資源數(shù)據(jù),查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)以及地方各級(jí)單位的統(tǒng)計(jì)報(bào)告來獲取材料和能源的排放因子。排放因子法相較于其他兩種方法適用性更強(qiáng),因此采用該方法進(jìn)行碳排放測(cè)算。在已有研究的基礎(chǔ)上,運(yùn)用碳排放系數(shù)法計(jì)算不同連接式的預(yù)制剪力墻構(gòu)件生產(chǎn)階段碳排放量,依據(jù)調(diào)查結(jié)果估算預(yù)制剪力墻運(yùn)輸過程的碳排放量,針對(duì)不同形式剪力墻的施工難易程度,實(shí)地考察施工消耗的材料、人工工時(shí)和機(jī)械臺(tái)班數(shù),計(jì)算出不同形式剪力墻施工階段碳排放量。相關(guān)碳排放因子通過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51366—2019)、《建筑產(chǎn)品物化階段碳足跡評(píng)價(jià)方法與實(shí)證研究》《建材產(chǎn)品碳足跡-產(chǎn)品種類規(guī)則》以及其他國(guó)內(nèi)成熟的數(shù)據(jù)庫或文獻(xiàn)中的相關(guān)研究獲取,具體見表1。

表1 常用建筑材料及能源碳排放因子

2 裝配式剪力墻物化階段碳排放模型

2.1 生產(chǎn)階段的碳排放計(jì)算

裝配式建筑在生產(chǎn)階段需要消耗原材料,加工時(shí)需要耗費(fèi)能源,將生產(chǎn)階段碳排放分為兩部分:材料消耗所產(chǎn)生的碳排放和制造過程的碳排放。計(jì)算公式為

(1)

(2)

式中:Cm1為原材料消耗的碳排放總量;i=1,2,…,n分別代表不同種類的原材料;Mi為第i種原材料的使用量;Fi為第i種原材料的碳排放因子;Cm2為預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程中的碳排放總量;Wi為生產(chǎn)第i種預(yù)制構(gòu)件所消耗的用電量;Ed為電力碳排放因子。

2.2 運(yùn)輸階段的碳排放計(jì)算

裝配式建筑運(yùn)輸階段的碳排放是指使用運(yùn)輸工具將預(yù)制構(gòu)件從預(yù)制工廠運(yùn)輸?shù)浇ㄖ?chǎng)地過程中,車輛所產(chǎn)生的碳排放。在計(jì)算運(yùn)輸階段的碳排放時(shí),需要統(tǒng)計(jì)預(yù)制工廠到建筑現(xiàn)場(chǎng)的距離。由于運(yùn)輸工具返程階段會(huì)造成空載現(xiàn)象,考慮其返程空載系數(shù),具體的碳排放計(jì)算公式為

(3)

式中:Ct為運(yùn)輸過程中總的碳排放;Eti為運(yùn)輸車輛運(yùn)輸構(gòu)件i的碳排放因子;Wti為構(gòu)件i的運(yùn)輸質(zhì)量;Dti為構(gòu)件i的運(yùn)輸距離;Ky為空載系數(shù),假定運(yùn)輸車輛滿載運(yùn)輸,空載返回,根據(jù)文獻(xiàn)[4],空載返回時(shí)的環(huán)境負(fù)荷是滿載時(shí)的0.67倍,空車返回系數(shù)Ky取1.67。為統(tǒng)一計(jì)算,參考相關(guān)研究,采用30 t重型牽引柴油車,并考慮施工場(chǎng)地和預(yù)制廠房的推薦距離30 km作為運(yùn)輸距離,取單位體積單位運(yùn)距碳排放因子為0.098 1 kg/(m3·km)。

2.3 施工階段的碳排放計(jì)算

裝配式建筑施工階段的碳排放主要是指預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)施工機(jī)械耗能所排放的碳排放,計(jì)算公式為

Cc=TiREd

(4)

式中:Cc為施工階段的單位體積預(yù)制構(gòu)件碳排放量;Ti為施工階段吊裝單位體積第i種預(yù)制構(gòu)件所耗費(fèi)的機(jī)械臺(tái)班數(shù);R為單位機(jī)械臺(tái)班能源消耗量;Ed為電力碳排放因子。通過相關(guān)調(diào)研,常用吊裝機(jī)械為塔式起重機(jī),單位臺(tái)班能源消耗量為266.04 kW/h。經(jīng)過實(shí)際考察,不同剪力墻節(jié)點(diǎn)連接形式的不同會(huì)導(dǎo)致施工工藝的差異,在一定程度上影響了安裝操作難度和現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間。通過考察不同形式裝配式剪力墻的安裝施工流程,得到不同形式裝配式剪力墻的人工和機(jī)械工程量,從而計(jì)算施工階段的碳排放。

3 裝配式剪力墻連接形式分類

在目前的研究中,裝配式剪力墻存在許多不同的連接方式,連接形式的差異在一定程度上影響其物化階段的碳排放,同時(shí)不同的連接形式會(huì)影響裝配式剪力墻的抗震性能?？紤]不同連接形式的構(gòu)造差異,對(duì)裝配式剪力墻進(jìn)行劃分,并且考慮在不同連接形式下,材料消耗和施工過程差異對(duì)裝配式剪力墻物化階段的碳排放影響。

3.1 連接方式差異性

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)是我國(guó)高層住宅常用的結(jié)構(gòu)形式之一,其可靠的豎向連接是保證結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵,按照豎向分布鋼筋在樓層處連接數(shù)量(連接程度)不同,裝配式剪力墻豎向連接可分為不連接、部分連接和全部連接3類?；诖罅康难芯拷Y(jié)果,系統(tǒng)總結(jié)了6種裝配式剪力墻的豎向分布鋼筋連接形式、構(gòu)造特點(diǎn)與受力性能,將裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)分為圖2所示的幾種類型。豎向分布筋不連續(xù)裝配式剪力墻的水平接縫不設(shè)置豎向灌漿套筒、漿錨措施,采用水平縫坐漿連接,結(jié)構(gòu)投入成本降低,施工效率提升,綜合經(jīng)濟(jì)效應(yīng)更優(yōu),連接形式如圖2(a)所示;灌漿套筒連接是通過套筒連接豎向分布筋,套筒內(nèi)灌注有高強(qiáng)度、微膨脹的灌漿材料,利用硬化后灌漿料的黏結(jié)力和約束效應(yīng)使豎向分布鋼筋緊密連接,連接形式如圖2(b)所示;干法螺栓連接是采用高強(qiáng)度螺栓與預(yù)埋鋼板焊接相結(jié)合,形成栓焊混合連接作為剪力墻豎向應(yīng)力傳遞部件,該種連接方式完全擺脫濕作業(yè),連接部位受力機(jī)理明確,充分發(fā)揮裝配式的優(yōu)勢(shì),連接形式如圖2(c)所示;約束漿錨連接是在預(yù)制混凝土構(gòu)件預(yù)埋鋼筋底端預(yù)留豎向孔,吊裝安裝時(shí)將被連接鋼筋插入預(yù)留的孔洞內(nèi)并留有一定的搭接長(zhǎng)度,再將灌漿料灌入預(yù)留孔洞內(nèi),凝結(jié)硬化后預(yù)埋鋼筋與被連接鋼筋形成穩(wěn)固連接[8],連接形式如圖2(d)所示;預(yù)制雙面疊合剪力墻的2片預(yù)制墻板在工廠預(yù)制,在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中充當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆混凝土的模板,可以減少支設(shè)模板、拆除模板等工序。該類剪力墻體[14-15,31]是通過鋼筋桁架將兩側(cè)鋼筋混凝土板聯(lián)系在一起,水平連接處設(shè)置搭接鋼筋,最后在板件空腔內(nèi)澆筑混凝土形成組合剪力墻,連接形式如圖2(e)所示;后張預(yù)應(yīng)力預(yù)制墻板在墻體內(nèi)使用連續(xù)的混凝土無黏結(jié)的后張拉鋼絞線、不連續(xù)的耗能鋼筋完成豎向荷載的傳遞以及地震能量的消耗,其連接形式如圖2(f)所示。

圖2 裝配式剪力墻連接方式分類

3.2 連接方式對(duì)碳排放計(jì)算的影響

在計(jì)算裝配式剪力墻物化階段碳排放時(shí),需要對(duì)裝配式剪力墻的生產(chǎn)階段、運(yùn)輸階段和安裝階段進(jìn)行劃分,不同的連接形式在一定程度上影響材料的使用,并且考慮施工工藝的差異會(huì)影響安裝階段碳排放量。因此對(duì)不同連接形式的施工工藝進(jìn)行討論如下:

豎向分布筋不連續(xù)剪力墻混凝土與鋼筋用量將包含預(yù)制剪力墻體的邊緣構(gòu)件,并且按照施工流程的要求,其邊緣構(gòu)件是現(xiàn)場(chǎng)支模后澆段。對(duì)國(guó)內(nèi)裝配式混凝土剪力墻灌漿套筒連接現(xiàn)場(chǎng)施工的調(diào)查發(fā)現(xiàn),該類套筒造價(jià)較高,施工連接對(duì)孔慢,灌漿質(zhì)量難以保障,從而使得加工的材料損耗和施工的工程量增大。因此,在計(jì)算此類裝配式剪力墻的物化階段碳排放量時(shí),相比較其他形式裝配式剪力墻,需要考慮生產(chǎn)套筒和灌漿材料的碳排放。螺栓連接對(duì)構(gòu)件的精度要求更高,空洞位置的微小誤差累積,可能導(dǎo)致整個(gè)剪力墻安裝初始就處于不利應(yīng)力狀態(tài),誤差更大時(shí)將無法完成安裝。因此,在螺栓連接預(yù)制剪力墻成型階段需要投入更多的物力和人力保障其精度。約束漿錨連接剪力墻多筋多孔的特點(diǎn),導(dǎo)致其預(yù)制精度要求較高,施工吊裝難度也較大,因此在計(jì)算此類裝配式剪力墻的物化階段碳排放量時(shí),需要額外考慮約束灌漿內(nèi)使用的搭接鋼筋長(zhǎng)度,同時(shí)由于較大的施工難度,在實(shí)際工程中會(huì)導(dǎo)致人員的工時(shí)和機(jī)械使用時(shí)間增大,需要考慮約束漿錨在施工過程中增加的工程量。雙面疊合剪力墻可縮短安裝時(shí)間,減輕預(yù)制墻體體積和運(yùn)輸質(zhì)量,但實(shí)際應(yīng)用中暴露出一些缺點(diǎn),預(yù)制墻板間需布設(shè)桁架筋,這不僅導(dǎo)致該墻體用鋼量增大,還影響混凝土的澆筑振搗,需要額外考慮運(yùn)輸過程和現(xiàn)場(chǎng)施工在其預(yù)制和后澆部分中的權(quán)重影響,對(duì)預(yù)制部分和后澆部分分開計(jì)算。無黏結(jié)后張預(yù)應(yīng)力剪力墻相比較其他形式裝配式剪力墻,由于使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)需要額外采用張拉設(shè)備,需要對(duì)實(shí)際工程中的預(yù)張拉設(shè)備進(jìn)行考察,在計(jì)算中增大機(jī)械使用的耗能量和人工量。此外,耗能鋼筋也要計(jì)算在剪力墻施工安裝階段的材料用量中。

因此在進(jìn)行不同連接形式剪力墻的碳排放計(jì)算時(shí),主要考慮不同形式剪力墻使用的材料差異,如附加套筒、螺栓、灌漿料、后澆段漿料等材料。其次考慮實(shí)際工程中不同連接形式對(duì)工程量的影響,考慮施工階段人、材、機(jī)用量的增加。

4 不同裝配式剪力墻的碳排放與性能

4.1 建立數(shù)據(jù)庫

已有研究中裝配式剪力墻的試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)及低周往復(fù)試驗(yàn)下剪力墻的破壞荷載、破壞位移,每篇文獻(xiàn)選取的試驗(yàn)組為軸壓比相同、高寬比相同的單層單片裝配式剪力墻,且必須具有現(xiàn)澆對(duì)照組。

采用排放因子法計(jì)算裝配式剪力墻物化階段的碳排放量。由于在物化階段涉及多種建材,一些重量和成本較低的材料,碳排放因子較難獲得,對(duì)整體碳排放影響不大,因此本研究?jī)H將累計(jì)重量、成本和能源消耗占總量80%以上的材料和機(jī)器設(shè)備納入碳排放計(jì)算。其次,對(duì)于單獨(dú)構(gòu)件的運(yùn)輸階段和裝配階段,沒有詳細(xì)的運(yùn)輸距離和裝配消耗能源量,因此,對(duì)運(yùn)輸和施工過程的碳排放進(jìn)行相關(guān)調(diào)查,搜集相關(guān)工程項(xiàng)目,假定運(yùn)輸距離為30 km,利用調(diào)研區(qū)分6種形式的裝配式剪力墻的施工難度和機(jī)械使用情況。

4.2 碳排放及性能歸一化系數(shù)

由于收集的相關(guān)數(shù)據(jù)剪力墻的設(shè)計(jì)參數(shù)差異較大,不同文獻(xiàn)數(shù)據(jù)難以比較,因此,以現(xiàn)澆式剪力墻的碳排放量為基準(zhǔn),將不同形式裝配式剪力墻和其對(duì)照組現(xiàn)澆式剪力墻進(jìn)行歸一化處理,提出單位體積裝配式剪力墻碳排放系數(shù)NCi、破壞承載力提升系數(shù)NFi以及破壞位移提升系數(shù)NDi,各系數(shù)定義如式(5)～式(7)所示?；诖藢?duì)比分析不同連接方式裝配式剪力墻的碳排放量和性能提升量。

(5)

(6)

(7)

式中:C預(yù)制剪力墻i為單位體積預(yù)制剪力墻i的碳排放量;C現(xiàn)澆剪力墻i為單位體積現(xiàn)澆剪力墻i的碳排放量;F預(yù)制剪力墻i為預(yù)制剪力墻i的破壞荷載;F現(xiàn)澆剪力墻i為現(xiàn)澆剪力墻i的破壞荷載;D預(yù)制剪力墻i為預(yù)制剪力墻i的破壞位移;D現(xiàn)澆剪力墻i為現(xiàn)澆剪力墻i的破壞位移。計(jì)算結(jié)果如表2[12,14,39-60]和圖3所示。

表2 剪力墻收集數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果

圖3 碳排放及性能歸一化系數(shù)

4.3 不同連接方式間的對(duì)比分析

4.3.1 單位體積裝配式剪力墻碳排放

在本文調(diào)研的運(yùn)輸、安裝條件下,通過計(jì)算得到的物化階段下建造單位體積預(yù)制剪力墻碳的排放量大小排序?yàn)?無黏結(jié)后張預(yù)應(yīng)力剪力墻>干法螺栓連接剪力墻>現(xiàn)澆剪力墻>約束漿錨連接剪力墻>雙面疊合剪力墻>灌漿套筒連接剪力墻>豎向分布筋不連續(xù)剪力墻。

在物化階段,部分裝配式剪力墻比現(xiàn)澆剪力墻碳排放量高,主要原因分為3個(gè)方面:①在建筑材料方面,干法螺栓連接剪力墻,約束漿錨連接剪力墻和灌漿套筒連接剪力墻由于使用額外的連接材料,導(dǎo)致材料碳排放量增加;②在裝配式構(gòu)件運(yùn)輸方面,考慮預(yù)制構(gòu)件需整體運(yùn)輸,因此其單位體積運(yùn)輸效率小于現(xiàn)澆材料,運(yùn)輸距離的增加會(huì)增加碳排放,如圖4所示,且根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),目前預(yù)制廠數(shù)量不足,分布不夠廣泛,導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸距離較長(zhǎng);③不同連接施工過程方面,無黏接后張預(yù)應(yīng)力剪力墻、干法螺栓連接剪力墻、約束漿錨連接剪力墻和灌漿套筒連接剪力墻安裝過程中施工難度較大,需要消耗更多的人工和機(jī)械,從而導(dǎo)致碳排放的增加,不同連接形式導(dǎo)致其各階段碳排放比例也不盡相同,如圖5所示,在材料用量一定的情況下,提升安裝效率減少安裝過程人力、材料、機(jī)械的消耗,可以減少碳排放量。

圖4 運(yùn)輸距離對(duì)預(yù)制剪力墻碳排放量的影響

圖5 物化三階段碳排放量比例

不同連接形式下裝配式剪力墻碳排放量系數(shù)差異不大,其中無黏接后張預(yù)應(yīng)力剪力墻體積碳排放量最高,平均高于現(xiàn)澆式5.5%左右;豎向分布筋不連續(xù)剪力墻體積碳排放量最低,平均低于現(xiàn)澆式剪力墻2.8%左右。但考慮到裝配式結(jié)構(gòu)減少了人工數(shù)量,施工成本,提升了構(gòu)件產(chǎn)品的質(zhì)量。在目前人口及環(huán)境壓力下,隨著裝配技術(shù)的提高,可以有效提升裝配結(jié)構(gòu)的性價(jià)比,這將使裝配式剪力墻體系在建筑領(lǐng)域上將更具優(yōu)勢(shì)。

4.3.2 不同連接裝配式剪力墻的碳排放與性能

對(duì)比分析不同類型裝配式剪力墻的破壞承載力提升量系數(shù)NFi、破壞時(shí)位移量提升系數(shù)NDi與碳排放量之間的關(guān)系?？傮w而言,碳排放量與剪力墻性能并不是正比關(guān)系,而與采用的連接形式相關(guān)。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在破壞位移、耗能性能方面的提升量較為明顯,不同連接方式所帶來的性能提升方向不相同,應(yīng)根據(jù)碳經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、工程需求和抗震設(shè)防條件妥善選取適用的裝配式剪力墻。

由圖6可以發(fā)現(xiàn):以現(xiàn)澆式剪力墻為基準(zhǔn),豎向分布筋不連續(xù)剪力墻和套筒灌漿剪力墻排放更少的CO2,得到較優(yōu)異的破壞位移,但豎向分布筋不連續(xù)剪力墻承載力降低過大,應(yīng)格外注意抗震設(shè)計(jì)要求;無黏結(jié)后張預(yù)應(yīng)力剪力墻破壞承載力和破壞位移均得到明顯提升,但其碳排放量系數(shù)最大;約束漿錨連接和雙面疊合剪力墻承載力和位移沒有明顯的提升,但碳排放量系數(shù)相較現(xiàn)澆剪力墻有所下降;干法螺栓連接剪力墻具有最好的破壞位移,即耗能性能優(yōu)越,但碳排放和破壞承載力不夠讓人滿意,建議使用于高烈度區(qū)中低層建筑中。

圖6 碳排放系數(shù)與性能系數(shù)對(duì)比

同時(shí),碳排放量基本一致的豎向分布筋不連續(xù)、套筒灌漿連接和雙面疊合剪力墻,將其NF和ND簡(jiǎn)單加和用以考慮綜合性能提升,3類剪力墻總和系數(shù)分別為2.096、2.027、1.862,其性能差異仍然較大,且與碳排放量系數(shù)NC呈負(fù)相關(guān),說明碳排放一定的情況下,連接方式很大程度影響了其性能表現(xiàn)形式。

5 結(jié)論

選取不同形式裝配式剪力墻為研究對(duì)象,通過收集不同連接形式裝配式剪力墻相關(guān)研究,計(jì)算了單片單層剪力墻構(gòu)件物化階段的碳排放量,同時(shí)基于現(xiàn)澆剪力墻比較不同裝配式剪力墻之間的碳排放及性能。主要結(jié)論可歸納如下:

1)不同連接形式的裝配式剪力墻抗震性能均能滿足要求,其碳排放計(jì)算差異主要體現(xiàn)在工藝流程方面,需要考察裝配的材料消耗和安裝流程,得到該類墻體的人工量、材料量和機(jī)械工程量,從而計(jì)算碳排放量。

2)利用收集的數(shù)據(jù)和調(diào)研的運(yùn)輸、安裝條件,得到物化階段建造單位體積裝配剪力墻的碳排放量順序?yàn)?無黏結(jié)后張預(yù)應(yīng)力剪力墻>干法螺栓連接剪力墻>現(xiàn)澆式剪力墻>約束漿錨連接剪力墻>雙面疊合剪力墻>灌漿套筒連接剪力墻>豎向分布筋不連續(xù)剪力墻。

3)裝配式剪力墻連接方式較大程度決定了其碳排放量和性能提升方向。大部分裝配式剪力墻在破壞位移、耗能性能方面的提升量較為明顯,應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求妥善選取適用的裝配式剪力墻。