基于工序的裝配式鋼結構樓板施工碳排放研究

黃祖堅 周 浩 余 娟 林波榮

基于工序的裝配式鋼結構樓板施工碳排放研究

黃祖堅1,2周 浩2,3余 娟1,2林波榮1,2

(1. 清華大學建筑學院，北京 100084；2. 清華大學生態規劃與綠色建筑教育部重點實驗室，北京 100084；3. 清華大學城市治理與可持續發展研究院，北京 100084)

基于裝配式鋼結構工程施工過程特點，提出基于工序的施工碳排放計算方法，以某多層鋼結構數據中心項目為例驗證方法的可行性，獲得鋼結構樓板樓承板、剪力釘、鋼筋和混凝土工程共10項工序施工碳排放基礎參數。以單位平方米樓板面積碳排放為計量單位，所得鋼結構樓板施工總碳排放為0.759 5 kgCO2/m2，該值相當于樓板建材隱含碳排放的1.64%。碳排放貢獻由大到小依次為混凝土工程（0.477 8 kgCO2/m2）、鋼筋工程（0.181 5 kgCO2/m2）、剪力釘工程（0.067 1 kgCO2/m2）、樓承板工程（0.033 1 kgCO2/m2）。施工過程能源/物料消耗產生碳排放分別占比72.6%、27.4%，產生的直接、間接、隱含碳排放分別占比62.9%、9.7%和27.4%?；谘芯刻岢龅挠嬎惴椒?，所得結果可呈現主要碳排放源，有助于追溯鋼結構工程施工碳排放熱點并制定減排措施。對于文中案例，單項碳排放占比超過5%的施工工序有混凝土預拌、鋼筋綁扎、混凝土泵送和剪力釘焊接，這4項共產生了樓板施工總碳排放的88.9%。

鋼結構；裝配式；樓板；施工；工序；碳排放

0 引 言

根據清華大學建筑節能研究中心報告，我國2021年民用建筑建造碳排放約16億t CO2，占全社會總碳排放的14%[1]。建筑建造是我國落實“雙碳”目標的重要領域。2021年10月，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》（國發〔2021〕23號），部署推動碳達峰行動的重點任務，其中在城鄉建設領域強調“推廣綠色低碳建材和綠色建造方式，加快推進新型建筑工業化，大力發展裝配式建筑，推廣鋼結構住宅……”[2]。根據住房和城鄉建設部統計，2021年，全國新開工裝配式建筑面積7.4億m2，較2020年增長18%，占總新建建筑面積的24.5%。其中裝配式鋼結構新開工建筑面積2.1億m2，占新開工裝配式建筑面積的28.8%[3]。根據中國鋼結構協會統計，我國2020年鋼結構產量為0.89億t，相比于2015年的0.51億t增長了74.5%，生產的鋼結構中，60%用于房屋建筑，主要為高層和超高層的文旅、公共建筑和工業建筑[4]。2021年，全國裝配式鋼結構構件企業數量達1 122家，比2020年的946家增長了18.6%。反映出我國裝配式鋼結構產品生產和工程應用均呈較快發展的態勢[5]。

建筑全生命周期碳排放涉及建材生產、運輸建造、運行、拆除及回收再利用的各個階段。已有研究表明裝配式建筑在特定階段的低碳優勢。Mao等對比深圳兩棟中高層住宅，結果表明裝配式建筑隱含碳排放336 kg（CO2e）/m2，低于傳統現澆方案的368 kg（CO2e）/m2，除構件運輸外，裝配式建筑在構件生產、建筑施工及拆除、建筑垃圾處理等階段均更低碳[6]。Dong等的案例則表明減碳效果與裝配率存在正相關關系[7]。相比于建材生產和建筑運行階段，建筑建造階段對建筑全生命周期碳排放總量的貢獻比重較小，但由于在相對較短的時間內集中排放完，因此其單位時間碳排放強度高[8]，對實現建筑低碳轉型也具有重要作用。

當前，業界普遍定性地認為裝配式鋼結構在現場施工階段可減少能耗、施工垃圾和污染物排放，并降低碳排放。但由于缺乏統一的計算方法和系統邊界，各案研究定量結果存在大幅差異。作者梳理了國內外7項研究共18個鋼結構施工碳排放計算案例，統一以單位建筑面積碳排放量對計算結果進行比較，發現案例提供的最大值和最小值之間存在2個數量級的差異。具體地，Su等研究中國多層和高層鋼結構住宅案例，所得施工碳排放為30～38 kgCO2/m2[9]。Li等針對中國低層鋼結構住宅的研究案例，所得施工碳排放為0.7～3.59 kgCO2/m2[10]。Balasbaneh等在馬來西亞的低層鋼結構住宅案例研究中，所得碳排放計算結果為0.65 kgCO2/m2[11]。Vitale等對意大利低層鋼結構住宅的研究案例，所得施工碳排放計算結果是8.62 kgCO2/m2[12]。Moncaster等計算英國多層鋼結構住宅案例，所得施工碳排為0.22～14.67 kgCO2/m2[13]。Scheuer等對美國一棟多層鋼結構教育建筑進行施工碳排放的計算，結果為18.49 kgCO2/m2[14]。Nadoushani等計算美國3組共9項低層和高層鋼結構的原型建筑，所得施工碳排為8.4～10.6 kgCO2/m2[15]。

造成上述不同案例之間計算結果存在巨大差異的原因，一方面在于各案例建筑功能、結構設計、以及所在地施工所消耗能源、物料的碳排放強度存在客觀不同；另一方面在于各案計算方法不一致。例如，加拿大Cole的案例研究中，應用建筑碳排放計算軟件AthenaTM，并通過案例數據調研，計算施工階段CO2、CO、NOx和CH4溫室氣體排放量，調研數據項目包括現場機械設備能耗、建材及機械設備運輸、工人往返交通、以及現場混凝土模板等臨時項目，所得鋼結構施工碳排放為0.4～ 1.0 kgCO2/m2[16]，該值在建筑總隱含碳排放中占比3%～6%。但同樣是在北美針對鋼結構施工碳排放的研究，美國Guggemos等在其案例中，計算結果大幅高于Cole的上述值，對于施工能耗，其計算結果為418 MJ/m2，遠高于Cole的3～7 MJ/m2；對于這一差異，Guggemos認為Cole僅統計了壓縮機、鉆頭、焊接等輕型機器，而Guggemos還統計了重型機械如起重機和叉車的能耗[17]。

系統量化建筑碳排放是其低碳轉型的前提，我國計算建筑施工碳排放的依據是國標GB/T 51366—2019《建筑碳排放計算標準》。該標準針對一般性建筑，提出以機械臺班數量乘以各機械單位臺班能源用量的方法，計算各分部分項工程和措施項目實施過程產生的碳排放[18]。該方法要求在施工過程中，投入大量人力對工地進行數據跟進和統計分析。相比于傳統現澆體系，裝配式鋼結構在構件生產和現場施工方面具有明顯的工序分類和構成，且經過多年發展已形成相對成熟和標準化的做法，作者團隊致力于探索基于工序的碳排放計算方法，以工序為基本單元為裝配式鋼結構產品生產和工程應用進行碳排放計測，前期完成了裝配式鋼結構產品制作階段的碳排放測試，獲得了鋼結構制作階段工序碳排放基礎參數[19]。本研究進一步探索現場施工工序的碳排放計測方法，在一個鋼結構樓板施工項目中驗證這一方法的可行性，獲得施工工序碳排放參數，為相關研究提供方法參考和基礎參數支持。

1 案 例

1.1 鋼結構工程概況

項目為某數據中心，為多層丙類廠房，位于內蒙古自治區烏蘭察布市，建筑面積約3.9萬m2，平面尺寸133 m× 91.6 m，地上3層，高度23.9 m。項目于2023年4月開工，2023年6月完成結構封頂。

1.2 樓板工程

樓板的實施設計樓承板、剪力釘、鋼筋和混凝土4項工程。樓承板工程通過汽車吊和塔吊吊送至相應樓層，通過樓承板班組進行樓層內運輸、擺放、對位、扣合、校正等，而樓承板就位后，采用手把焊在其兩端與主梁交接、及中間與次梁對位的位置通過點焊固定。樓承板固定后，在其與主梁、次梁交接部位，由剪力釘班組以穿透焊的方式固定剪力釘（又稱焊釘）。完成剪力釘焊接后，由鋼筋工程班組鋪設鋼筋，采用直筋，與樓承板鋼筋正交方向插縫串聯樓承板，并通過鐵絲綁扎固定。最后，由混凝土攪拌站通過混凝土罐車運輸預拌混凝土到工地，由停留在工地的泵車負責泵送至相應樓層，工人通過遙控將輸送管指定到工作部位，傾注混凝土并由工人完成整平、磨平及后續澆水養護等操作。

2 方 法

2.1 碳排放測試對象和邊界界定

測試對象為1.2節所述鋼結構樓板工程施工工序碳排放，其系統邊界界定為施工現場因鋼結構樓板建造需要而發生的能源和物料消耗所產生的碳排放，既包括由于柴油、電力消耗產生的直接和間接碳排放，也考慮焊接、鋼筋綁扎等物料消耗帶來的隱含碳排放（圖1）。

2.2 碳排放數據采集方法

基于2.1節對碳排放源的梳理，對各類能源、物料消耗，采用相應的數據采集方法。其中電力的采集，使用了自主研發的能耗監測系統（power monitoring system，PMS）；柴油在混凝土預拌和泵送工序中消耗，這部分由于工序外包，使用的混凝土攪拌車不固定用于本工地，而是根據送貨單要求往返于不同工地和混凝土攪拌站，為此，前往混凝土攪拌站調研攪拌車油耗經驗數值；物料包含多種類型，在現場記錄相應物料類型、規格和使用量（表1、圖2）。

2.3 能源、物料碳排放因子取值方法

能源、物料消耗量須通過其碳排放因子換算為相應碳排放，本研究中，電力碳排放因子采用生態環境部公布的2022年度全國電網平均碳排放因子；柴油和汽油的碳排放因子根據國標GB/T 51366—2019提供的參考值進行換算；物料無法從數據庫或規范中找到參考值，因此根據其主要化學成分進行推算。本案例消耗的能源、物料的碳排放因子取值方法和結果如表2所示。

圖1 樓板施工工序、碳排放源及碳排放類型

表1 碳排放源及數據采集方法

圖2 施工現場碳排放數據采集照片

表2 能源、物料碳排放因子取值方法與結果

3 結 果

3.1 樓承板工程

采用鋼筋桁架樓承板，樓承板由底模作為承托混凝土和鋼筋的底面，在樓承板生產階段，已在底模之上、縱向方向安裝有上弦鋼筋、下弦鋼筋和腹桿鋼筋，同時在兩端焊接有支座水平和豎向鋼筋。樓承板由工廠運輸至施工工地后，由汽車吊或塔吊提升至相應樓層，工人通過人力將樓承板運輸到指定安裝位置進行安裝。如圖3所示，樓承板安裝過程涉及對位、對扣、調平、焊接等不同布置，其中產生碳排放是通過手把焊進行的焊接工序。該工序的任務在于將樓承板兩端支座豎向鋼筋的底端固定于與其交接的鋼結構主梁上表面，同時也在樓承板與次梁交接部位，將腹桿鋼筋底部與鋼結構次梁上表面進行連接固定。

圖3 樓承板工程施工照片

樓承板兩端支座豎向鋼筋與主梁、及腹桿鋼筋與次梁之間通過手把焊進行點焊。測試現場共記錄焊條消耗70根，與PMS記錄的耗電量進行匹配，所得每根焊條耗電量的中位數（第一分位數～第三分位數）Q2（Q1～Q3）值為0.107 0（0.092 8～0.126 0）kW·h/根，相當于1.06（0.92～1.25）kW·h/100個焊點（圖4）。按國家電網電力平均碳排放因子0.570 3 kgCO2/（kW·h）換算，所得樓承板焊接工序碳排放Q2（Q1～Q3）值為0.60（0.52～0.71）kgCO2/100個焊點。樓承板焊接過程使用電焊條，導致部分隱含碳排放。在現場記錄的70根焊條樣本中，每根用于5～15個焊點，焊條使用量Q2（Q1～Q3）值為10.1（9.09～12.5）根/100點，根據前述表2的焊條碳排放因子取值，可得電焊條消耗帶來的隱含碳排放為0.72（0.65～ 0.90）kgCO2/100點。

再以100 m2樓板面積作為功能單元，樓承板每榀間隔20 cm，考慮主梁之間有3根次梁，主梁之間間距10 m，次梁之間間距2.5 m，可得100 m2樓板所需手把焊250個。據此計算所得單位面積樓板樓承板焊接電力消耗產生的碳排放為0.015 1（0.013 1～0.017 8）kgCO2/m2樓板。樓承板手把焊導致的隱含碳排放為0.018 0（0.016 3～0.022 5）kgCO2/m2樓板。測試結果如表3所示。

圖4 PMS記錄的焊條焊接耗電量測試結果

表3 鋼結構樓板樓承板工程施工工序碳排放測試結果

樓承板支座豎向鋼筋間距按20 cm計算，主梁之間按3根次梁計算，每榀樓承板桁架需手把焊5點；按次梁間距2.5 m計算，每m2樓板需手把焊2.5點；Nr.為樣本數，即記錄的焊條數；Gr.為樣本組數。

3.2 剪力釘工程

剪力釘又稱焊釘、螺柱，用于加強鋼結構主、次梁與混凝土之間的連接，該工序在樓承板安裝完成之后，在樓承板底模之上，通過熔透焊方式連接剪力釘底部與鋼結構主、次梁的上表面，這一過程也同時強化樓承板與鋼結構主、次梁之間的連接（圖5）。

焊接方式為熔透焊，焊接過程與瓷環配套使用。測試現場共記錄剪力釘851個，每個剪力釘在數秒內完成焊接，考慮PMS數據采集時間間隔為1 min，將剪力釘進行分組，所得100組樣本。與PMS記錄的耗電量進行匹配，所得每個剪力釘焊接的耗電量的Q2（Q1～Q3）值為0.020 5（0.017 8～0.022 0）kW·h/個（圖6）。換算所得剪力釘焊接工序碳排放Q2（Q1～Q3）值為1.17（1.02～ 1.26）kgCO2/100個剪力釘。

同3.1節，以100 m2樓板面積作為功能單元，可得100 m2樓板所需剪力釘400個。據此計算所得單位面積樓板剪力釘焊接電力消耗產生的碳排放為0.046 8（0.040 7～ 0.050 3）kgCO2/m2。每根剪力釘焊接消耗一個瓷環，根據前述表2的瓷環碳排放因子取值，導致的隱含碳排放為0.020 3 kgCO2/m2樓板。測試結果如表4所示。

圖5 剪力釘工程施工照片

表4 鋼結構樓板剪力釘工程施工工序碳排放測試結果

樓承板支座豎向鋼筋間距按20 cm計算，主梁之間按3根次梁計算，每榀樓承板桁架需剪力釘8個；按次梁間距2.5 m計算，每m2樓板需剪力釘4個；Nr.為樣本數，即記錄的剪力釘數；Gr. 為樣本組數。

圖6 PMS記錄的剪力釘焊接耗電量測試結果

3.3 鋼筋工程

鋼筋工程涉及鋼筋調直與定長、螺紋剝肋、折彎和連接的不同工序，其中連接包含綁扎和焊接兩種方式。對于本項目的樓板工程，鋼筋用于串聯和加固樓承板，使用的工序包含鋼筋調直和綁扎（圖7）。鋼筋直徑=8 mm，通過鋼筋調直機調直，并同時定長為8 m的直筋。工人通過人力將直筋正交串聯樓承板，并通過鐵絲與上、下弦鋼筋綁扎。在鋼筋調直過程，現場記錄了43根鋼筋調直過程，歸為12組，測試結果表明：調直每根鋼筋耗電量Q2（Q1～Q3）值為0.016 5（0.016 2～0.022 0）kW·h/根，相當于2.06（2.03～2.75）kW·h/km。按國家電網電力平均碳排放因子0.570 3 kgCO2/kW·h換算，所得鋼筋調直工序碳排放Q2（Q1～Q3）值為1.18（1.16～1.57）kgCO2/km鋼筋。

鋼筋綁扎采用的扎絲為火燒鐵絲，20號，直徑0.9 mm，長40 cm。鋼筋在與鋼桁架樓承板的上、下弦交界處進行綁扎，節點間距為20 cm，因此1 000 m鋼筋消耗扎絲約5 000條，計算所得鋼筋綁扎由扎絲導致的隱含碳排放為16.97 kgCO2/km。

再以100 m2樓板面積作為功能單元，考慮鋼筋連接鋼筋桁架樓承板的上、下弦鋼筋，鋼筋間距為20 cm，相當于在樓承板自帶鋼筋的基礎上，每m2補充鋼筋2×5= 10 m鋼筋。據此計算所得單位面積樓板鋼筋調直和綁扎工序的碳排放分別為0.011 8（0.011 6～0.015 7）kgCO2/m2樓板和0.169 7 kgCO2/m2樓板。測試結果如表5所示。

3.4 混凝土工程

混凝土工程涉及施工機器包括混凝土攪拌車、泵車、混凝土整平機（濕作業）、混凝土磨平機（干作業），其中攪拌車和泵車消耗柴油，而整平機和磨平機消耗汽油（圖8）?；炷翑嚢柢嚭捅密嚨臉I主均為20 km外的混凝土攪拌站，其中，攪拌車根據送貨單任務，每次去往不同工地，因此無法具體跟蹤由于本工地導致的油耗量。為此，前往攪拌站調研經驗數值，調研所得攪拌車每次加油300 L，每完成15單任務需加一次油，每次運輸15～20 m3混凝土，據此計算攪拌車油耗量為1.00～1.33 L/m3。泵車停留在工地，通過柴油產生動力驅動液壓泵，通過布料桿和運輸管將混凝土輸送到預定位置，根據經驗值油耗量約為0.5～0.6 L/m3。

混凝土澆筑過程中使用平衡式激光混凝土整平機，消耗柴油，作業過程中單層平面（面積12 182.8 m2）共加2次油，每次30～40 L，據此計算所得混凝土整平機油耗量為4.925×10–3～6.567×10–3L/m2?；炷翝仓稍镞^程中采用混凝土磨平機打磨面層，消耗柴油，作業過程中每次加油2 L，可打磨500～600 m2混凝土表面，據此計算所得混凝土磨平油耗量為3.333×10–3～4.000×10–3L/m2。調研結果如表6所示。

圖7 鋼筋工程施工照片

表5 鋼結構樓板鋼筋工程施工工序碳排放測試結果

鋼筋鋪設間距按20 cm計算，100 m2樓板需要1 000 m鋼筋；Nr.為樣本數，即記錄的鋼筋條數；Gr.為樣本組數。

圖8 混凝工程施工照片

表6 鋼結構樓板混凝土工程施工工序碳排放調研結果

樓板混凝土厚度為100 mm；表中Q2、Q1～Q3分別代表經驗值中值、最小～最大值；Nr.為樣本數；Gr.為樣本組數。

4 討 論

4.1 鋼結構樓板工程施工碳排放分析

將第3節中樓板各施工工序碳排放計測結果計量單位統一為樓板面積，上述鋼結構樓板施工總碳排放為0.759 5kgCO2/m2樓板。如表7所示，本案鋼結構樓板建材隱含碳排放為4.629 4 kgCO2/ m2，鋼結構樓板工程施工碳排放相當于其1.64%。樓板建材隱含碳排放的計算參考GB/T 51366—2019的建議，對鋼筋桁架樓承板、剪力釘和鋼筋考慮使用后回收，折減了50%的碳排放。

鋼結構樓板分部分項工程碳排放如表8、圖9所示，碳排放貢獻由大到小依次為：混凝土工程、鋼筋工程、剪力釘工程、樓承板工程，分別貢獻了總碳排放的62.9%、23.9%、8.8%、4.4%。其中單項施工工序碳排放占比超過5%的有：混凝土預拌（41.1%）、鋼筋綁扎（22.3%）、混凝土泵送（19.4%）、剪力釘焊接（6.2%）。

鋼結構樓板施工碳排放源是各類能源和物料消耗，其中能源消耗、物料消耗產生碳排放分別為0.551 5，0.208 0 kgCO2/m2，占比72.6%和27.4%。具體地，由大到小依次為：柴油、扎絲、電力、瓷環、汽油和焊條，分別貢獻了60.4%、22.3%、9.7%、2.7%、2.5%和2.4%。產生的碳排放類型有：直接>隱含>間接，分別貢獻了62.9%、27.4%和9.7%，如圖10所示。

表7 鋼結構樓板建材隱含碳排放計算結果

表8 鋼結構樓板工程施工工序碳排放測試結果匯總

圖9 鋼結構樓板工程施工工序碳排放構成

圖10 鋼結構樓板工程施工碳排放源與碳排放類型

4.2 基于工序的鋼結構工程施工碳排放計算方法

相比于建材生產和建筑運行階段，國內外對建筑建造階段碳排放關注不足，缺乏相關研究。國內GB/T 51366—2019規定建筑碳排放須計入建造階段，并提供了建造階段碳排放計算方法?？傮w思路是通過施工現場各機械工作時間（以臺班數為統計單位）與各機械單位臺班能源用量經驗值的乘積，累計施工現場各類能源使用量，再通過能源碳排放因子換算為相應碳排放。但實際應用中，該方法操作難度大，主要體現在施工現場機械臺班數量難以獲取。一方面，實際施工總包單位只支出管理團隊駐場，工地各分部分項工程多分包給當地專業施工單位，而各施工分包單位使用的機械可能同時服務于多個工地，因此施工總包和分包單位均無法提供某一工地的機械臺班數據；另一方面，即便對于固定在施工現場的機械，僅能統計各類機械數量，并不能明確各機械實際工作時間即臺班數量。此外，由于統計方法問題，該方法先統計各類機械的能源消耗，再換算為碳排放，而由于同一機械可能同時服務于不同分部分項工程的施工，例如塔吊可同時用于主梁、次梁、樓板等物料的垂直運輸，這種方法只能得出碳排放總量和各類能源消耗產生的碳排放，無法往回追溯產生碳排放的相應施工過程，因此不能支持發現施工碳排放主要來源并制定減碳策略。

本研究提出基于工序的施工碳排放計測方法，適應裝配式鋼結構工程建造過程特點。在實際操作層面，該方法可避免施工現場由于工程外包而無法采集部分能源、物料消耗數據的問題；通過預先計測好的施工工序碳排放基礎參數，結合建筑設計、結構設計和構件生產階段項目資料，可實時快速完成碳排放計算。同時，在計算結果方面，可呈現鋼結構工程各分部分項工程及各施工工序產生碳排放的比重，從而有助于確定鋼結構工程施工主要碳排放源，進行不同工序之間的比較并對施工方案進行低碳選型。

5 結 論

本研究基于裝配式鋼結構施工過程特點，提出以工序為基本單位的施工碳排放計算方法，在一個多層鋼結構建筑樓板工程施工項目中驗證了方法的可行性，完成了對鋼結構樓板樓承板、剪力釘、鋼筋和混凝土工程共10項工序施工碳排放基礎參數的計測，獲得的施工工序碳排放基礎參數可支持相似鋼結構樓板施工碳排放的計算。

研究提出的計算方法，所得結果可呈現主要碳排放源和產生碳排放類型。以單位平方米樓板面積碳排放為計量單位，本案鋼結構樓板施工總碳排放為0.759 5 kgCO2/m2，該值相當于樓板建材隱含碳排放的1.64%。施工過程能源、物料消耗產生碳排放分別占比72.6%、27.4%，產生的直接、間接、隱含碳排放分別占比62.9%、9.7%、27.4%。碳排放貢獻由大到小依次為混凝土工程（0.477 8 kgCO2/m2）、鋼筋工程（0.181 5 kgCO2/m2）、剪力釘工程（0.067 1 kgCO2/m2）、樓承板工程（0.033 1 kgCO2/m2）。單項施工工序碳排放占比超過5%的有混凝土預拌、鋼筋綁扎、混凝土泵送、剪力釘焊接4項，共產生了樓板施工總碳排放的88.9%。表明該方法有助于追溯鋼結構工程施工碳排放熱點并進行施工方案和構造節點的低碳優化。

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Research on Process-Based Carbon Emissions of Floor Construction of Prefabricated Steel Structures

HUANG Zujian1,2ZHOU Hao2,3YU Juan1,2LIN Borong1,2

(1. School of Architecture, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2. Key Laboratory of Eco Planning & Green Building, Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 3. Institute for Urban Governance and Sustainable Development, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

Based on the characteristics of the construction process of prefabricated steel structures, a process-based construction carbon emission calculation method was proposed, and the feasibility of the method was verified in a case study of a multi-story steel-structured data center project. Through on-site measurement and investigation, the basic parameters of construction process-specific carbon emissions in 10 processes of floor deck, shear nails, steel rebars and concrete works were obtained. The calculation results were uniformly characterized as carbon emissions per square meter of floor area, and it showed that the total carbon emissions of steel structure floor construction were 0.759 5 kgCO2/m2floor area, which was equivalent to 1.64% of the building material embodied carbon emissions of the floor construction. The carbon emission contribution was concrete works (0.477 8 kgCO2/m2floor area), steel rebar works (0.181 5 kgCO2/m2floor area), shear nail works (0.067 1 kgCO2/m2floor area), and floor deck works (0.033 1 kgCO2/m2floor area) in descending order. Among them, the carbon emissions by construction energy and material consumption accounted for 72.6% and 27.4%, respectively, and the generated direct, indirect, and embodied carbon emissions accounted for 62.9%, 9.7% and 27.4%, respectively. Based on the calculation method proposed by this study, the results obtained could show the main carbon emission sources, which was conducive to tracing the carbon emission hotspots of steel structure construction and formulating corresponding carbon reduction measures. In this case, the construction processes that generated carbon emissions more than 5% of total were the concrete mixing process, steel rebar lashing process, concrete pumping process, and shear nail welding process, which together generated 88.9% of the total carbon emissions of floor construction.

steel structures; prefabricated; floor; construction; process; carbon emissions

黃祖堅, 周浩, 余娟, 等. 基于工序的裝配式鋼結構樓板施工碳排放研究[J]. 工業建筑, 2024, 54(1): 147-155. HUANG Z J, ZHOU H, YU J, et al. Research on Process-Based Carbon Emissions of Floor Construction of Prefabricated Steel Structures[J]. Industrial Construction, 2024, 54(1): 147-155 (in Chinese).

10.3724/j.gyjzG23112905

*國家自然科學基金項目（52278020，72374121）。

黃祖堅，男，1990 年出生，博士研究生，博士后助理研究員，研究方向為建材與建筑碳排放。

林波榮，博士，教授，研究方向為建筑環境與建筑碳排放，linbr@tsinghua.edu.cn。

2023-11-29