装配式钢结构住宅ALC外墙板施工技术.pdf

装配式钢结构住宅装配式钢结构住宅 ALC ALC 外墙板施工技术外墙板施工技术摘要：建筑产业发展的必然趋势是大力推广节能建筑技术即装配式建筑，目前北方地区应用较多的是多层装配式钢结构建筑。装配率主要以内外墙体、装修、整体式卫生间、集成吊顶与综合管线等方式体现。其中非砌筑墙体应用成为装配率评价的重要评分项，以北京 101 中学扩建项目装配式 ALC 条板外墙实际应用，通过条板与外墙不同施工节点的优劣比选，归纳总结适合本项目的条板外墙节点施工技术。关键词：装配式建筑；钢结构；外墙条板；ALC 条板；施工节点引言目前装配式建筑主要以非砌筑形式的外围护墙、内隔墙、集成式吊顶和综合管线提高装配率。随着各类装配式建筑的涌现，越来越多的非砌筑墙板应用成为满足装配率的重要评分项，非砌筑外墙和钢结构连接施工过程中体现出来的受力和诸多技术问题也越来越受到重视。装配式钢结构建筑物一般选用预制轻质板材作为围护体系，为防止冷热桥的出现，外墙板多采用外挂方式与钢梁、钢柱连接。外墙板与结构的连接节点成为钢结构建筑结构安全的关键部位，其性能直接影响结构体系的刚度、稳定性和承载能力。目前对于钢结构外挂板的连接方式，国内研究资料相对不多，已有的连接方式形式各异，标准化、集成化尚未成熟。1 工程概况江苏沪宁装配式建筑有限公司研发大楼地上总建筑面积 11548.65m2，地下建筑面积约为 1600.55m2，建筑层数：地下 1 层，地上 10 层。其中地下部分采用钢混结构;上部采用装配式钢结构、ALC 墙板、陶粒板、钢筋桁架楼承板组合结构（见图 1）。本文主要阐述 ALC 板与钢结构的组合。2 装配式钢结构 ALC 外墙板半外挂施工2.1 方案简述本工程以钢结构梁为依托，在钢结构梁边下翼缘设置角钢组合作为 ALC 外挂托板固定结构，作为 ALC 板上节点勾拉持力件;在混凝土楼板边缘设置预埋件，焊接楼板边缘角钢，作为 ALC 板下节点勾拉持力件，三者共同作用保证外挂 ALC墙板受力状况稳定可靠。再在室内方向内衬较薄 ALC 板材，与外挂 ALC 墙板采用膨胀螺栓连接，遮盖室内 ALC 上下节点，同时加厚 ALC 墙板总体厚度，保证节能效果，隔绝外侧 ALC 墙板的渗水、泛潮进入室内装修层；用于高度超过 ALC 板材墙体高厚比的墙面时，增加构造梁，通过半外挂、半内衬的施工方式,可达到无外露构造梁的效果。本工法适用于装配钢结构建筑、普通钢结构等建筑的 ALC 外墙围护结构施工;还可用于高度超过 ALC 板材墙体高厚比的墙面,达到无外露构造梁的效果。2.2 工艺流程与操作要点2.2.1 标准楼层 ALC 半外挂墙体施工流程装配式钢结构主体施工 T 钢筋桁架楼承板施工 T 放置楼板边缘角钢埋件 T 楼板混凝土浇筑-混凝土养护-楼板边缘角钢安装-ALC 外挂墙板托板焊接 tALC 外挂墙板吊装就位 tALC 板上下节点施工 T 内衬墙安装 T 打胶勾缝，缺陷补齐。2.2.2 超高 ALC 半外挂墙体施工流程装配式钢结构主体施工 t 楼板边缘角钢安装 t 安装装配式钢结构暗梁-安装ALC 外挂墙板安装 ALC 内衬墙板打胶勾缝，缺陷补齐。普通的 ALC 外墙板，高厚比不能超过 45,即 200mm 厚的 ALC 板,高度不能超过9m,否则只能从中间断开，增加 1 道构造梁,将整个墙板上下分为 2 块.整体效果受到影响，首先按常规外挂做法进行 ALC 墙板的安装，不同点在于:选用较薄的 ALC 外墙板，比完成后的墙板薄 50-100mm；选用较窄的构造梁，宽度为 ALC板减薄的厚度，构造梁高度适当增加，大于 1.5 倍宽度，保证与构造柱焊接之后有足够的刚度。再在构造梁上放置较薄的 ALC 衬墙，与外墙相帖用膨胀螺丝固定,宽度与构造梁等宽。完成后整体构造平整，钢结构不接触室外空气介质，室内无凸出构造梁，整体 ALC 厚度可保持与设计要求一致。2.2.3ALC 半外挂墙体施工操作要点2.2.3.1 主体钢结构安装施工要点由于本施工工艺中，外墙 ALC 板的上节点需依靠建筑外围钢梁上的预制角钢组合，因此该角钢组合的生产尺寸控制与现场拼装控制均需要极高的精准度，否则安装的墙板上下不在同一平面内。深化墙板时，需要借助钢结构与 ALC 外墙的BIM 模型。施工时需要用全站仪精确跟踪测量，保证角钢位置与 ALC 墙板位置匹配。2.2.3.2 焊接通长连接角钢1）检查角钢必须顺直并进行防锈处理,否则应调换或整形。2）按弹线位置将角钢就位，按焊接操作要求和设计要求先焊上部焊缝,再焊下部焊缝,交替焊接。3）一根角钢焊接完，随即清除焊渣、打磨、刷防锈漆。2.2.3.3 焊接门窗加固框门窗洞口加固按设计位置就位,两侧用在扁铁上打自攻螺丝与 LAC 墙板连接，上下扁铁与两侧扁铁焊接形成 1 个口字形框架。2.2.3.4ADR 联接件安装1）根据层高和板长尺寸在距板两端一定位置 ffil1 条横线（一般距离板端75mm）o2）用22 钻头板面 300mm 处钻孔再从按专用工具引导从板侧钻孔,孔深400mm,深约为板厚的 2/3。3）将专用螺杆套件送入板面孔中，将 ADR 压板连接在板上，板侧用专用锚固钢筋套入专用螺杆内 02.2.3.5 板就位1）用吊具将板吊起，慢慢将板底搁在下层 ADR 节点的托板上（如要调整位置应吊起重放）o2）用吊坠和靠尺检查板的垂直度和平整度（W1mm），超误差的用橡皮锤轻击调整。2.2.3.2 焊接通长连接角钢1）检查角钢必须顺直并进行防锈处理,否则应调换或整形。2）按弹线位置将角钢就位，按焊接操作要求和设计要求先焊上部焊缝,再焊下部焊缝,交替焊接。3）一根角钢焊接完，随即清除焊渣、打磨、刷防锈漆。2.2.3.3 焊接门窗加固框门窗洞口加固按设计位置就位,两侧用在扁铁上打自攻螺丝与 LAC 墙板连接，上下扁铁与两侧扁铁焊接形成 1 个口字形框架。2.2.3.4ADR 联接件安装1）根据层高和板长尺寸在距板两端一定位置 ffil1 条横线（一般距离板端75mm）o2）用22 钻头板面 300mm 处钻孔再从按专用工具引导从板侧钻孔,孔深400mm,深约为板厚的 2/3。3）将专用螺杆套件送入板面孔中，将 ADR 压板连接在板上，板侧用专用锚固钢筋套入专用螺杆内 02.2.3.5 板就位1）用吊具将板吊起，慢慢将板底搁在下层 ADR 节点的托板上（如要调整位置应吊起重放）o2）用吊坠和靠尺检查板的垂直度和平整度（W1mm），超误差的用橡皮锤轻击调整。2）清除焊渣，刷防锈漆。3）按设计处理好板缝。外墙外侧需要放置 PE 棒的不能遗漏;打胶必须保证没有中断、遗漏，板缝顺直。用干水泥砂浆将顶缝底缝填实，内侧用勾缝剂将板材倒角拼缝压实、抹平。将板面灰浆及现场清理干净。2.2.3.8 内衬墙安装内衬墙安装需要注意墙板高厚比，由于内衬墙较薄，因此不能过高，布置膨胀螺栓时需选择合理均匀的位置，使得内衬墙均匀受力，紧密帖在外侧 ALC 墙上。同时上下边缘与外侧墙连接件有冲突的地方需要切除开槽，避免碰撞。2.2.4ALC 板材安装质量管理1）对于在现场的 ALC 板材,按板材的种类，荷载，花纹，尺寸进行复核，确保吊运前板材的外观完好。2）板材安装过程中，应轻拿轻放，并做好相应角部的保护。3）板材安装好后，及时对缺角，破损处,按规范进行修补。4）保证板材槽口中灌浆的密实。5）板材勾缝，采用专用勾缝剂，确保勾缝平滑顺直，饱满。6）对已成型的墙面表面进行粉尘清理。3 荷载分析与安装3.1 计算节点反力ALC 外挂墙板所受到的荷载主要有墙板自重荷载（x 向）、风荷载（y 向）及地震荷载（x、y、z 向），均通过连接节点传递给主体结构，因此条板连接节点要有足够的承载力承受墙板传递下来的荷载。1 预埋件焊接角钢加劲板墙板竖向荷载全部由下部连接节点承受，节点支撑点与墙板存在中心偏心，因此还要承受上部条板自重作用下偏心弯矩引起的面外拉力。2）焊接角钢连接节点与主体结构固定，考虑到节点一侧钢结构梁有防火涂料，影响焊缝质量，因此施焊过程中要采用人工去除防火涂料，因此焊接的最不利点转移到角钢与防火涂料连接处，完成后要填补防火涂料。3）U 形卡连接方式可避免一侧传力发生偏心距的情况，卡头两端电焊，能避免较大面积破坏防火涂料，从工艺和成本上有所降低；但在风荷载较大的迎风面墙体上，可靠性和安全性仍需试验验证，因此为确保结构安全，此种连接方式主要应用于背风面墙体安装。3.2ALC 外挂墙板施工安装3.2.1 安装方法外墙条板安装主要采用塔式起重机、汽车式起重机等机械配合人工，使用电焊机、切割机、手电钻、冲击电锤等机械，以及脚手架、钢梯、木梯、平板推车辅助搬运设备，采用从下到上的施工顺序，运用“地面切割加工成段、塔式起重机分段吊装、顶部对接封缝”的施工方式。在本工程中北侧迎风面主要采用焊接角钢配合钩头螺栓的连接方式，其他墙面采用 U 形卡两面电焊施工。3.2.2 深化设计施工图纸图纸深化是指导施工的重要技术准备工作，依据现有方案进行外墙条板排板深化，明确门窗洞口、梁、柱或异形构件与条板连接处所需材料数量、节点工艺、方式方法、机具设备等筹备工作。3.2.3U 形卡安装1）第 1 块板安装安装第 1 块板前需在结构顶板和楼板隔墙位置上布置 1 支 U 形钢板卡，然后在隔板与结构墙之间（包括顶板）满涂水泥黏结剂，黏结剂涂于结构墙上，将隔板就位、挤实，使隔板顶部与结构顶板顶牢、出浆，隔墙板的黏接缝隙控制在 46mm。2）U 形钢板卡安装第 1 块板安装完毕后，在结构顶板第 1 块板与第 2 块板之间布置 U 形钢板卡，要求钢板卡跨于两块板之间。然后在安装完的隔板及结构顶板上满涂水泥黏结剂，将隔板安装就位，挤压牢固依次逐步安装；U 形钢卡用射钉与楼板固定，卡住相邻的两块条板，注意不允许将射钉打在预应力筋上，小于标准板的小板安装在靠结构墙的位置上。3）板材上口与钢梁连接 U 形钢卡顶部与钢梁点焊，焊点用防锈漆涂刷完成后，与原钢梁同样进行防火涂料涂刷修改。4）门头板安装门头板在两侧板材安装完毕后安装，在两侧板材及结构顶板上满涂水泥黏结剂，在门头板与两侧板开豁（开豁宽度为 150mm），再将门头板就位，调整平整度、垂直度。5）校正蒸压加气混凝土板材要随安装随校正。根据现场提供建筑 1m 控制线将蒸压加气混凝土板材下口校正到位，然后用托线板将板身靠平，检查板的平整度是否符合要求。6）加固当检查一切偏差均在允许范围后将板底木楔楔紧。将整面墙体安装完毕，板材底部嵌塞尺寸大于 30mm 时用 C20 细石混凝土捣实，抹平；嵌塞尺寸小于 30mm 时用 13 水泥砂浆填充。嵌塞部位必须与板材平直，待细石混凝土或水泥砂浆终凝后，撤出坡头木楔（若不撤出坡头木楔做防腐处理），然后分 2 次塞实抹平。3.2.4 焊接角钢与钩头螺栓安装在钢梁底部通长焊接角钢；第 2 块板与第 1 块板同样制作钩头螺栓穿孔，然后在安装完的隔板及结构顶板上满涂水泥黏结剂，将隔板安装就位，挤压牢固依次逐步安装。4ALC 外挂墙板连接节点ALC 外墙板连接节点深化设计是保证钢结构体系安全的首要任务，也是项目制定合理施工方案的重要依据和施工安全的可靠保证。建筑外墙设计为 200mm 厚ALC 加气混凝条板，条板通过附加件与结构梁、板、柱连接。主要有以下连接方式。4.1 预埋件焊接角钢加劲板近几年应用较多的是外挂连接节点，具有施工方便、受力可靠等特点。此种连接方式节点构造，预埋件对应墙板连接上下部位的节点位置。该节点主要是由预埋件、角钢、加劲肋板和焊接螺柱组成。加劲板是节点承重和限位的分界线，通过焊接螺柱将外挂装置焊接到墙板预埋件上，传递墙板荷载，是典型柔性连接节点。4.2 改良的焊接角钢连接节点做法将 ALC 外挂条板的上部贴于钢梁底部，钢梁上楼板设计为混凝土叠合板，钩头螺栓、发泡胶、PE 棒、通长角钢等构成外挂板与钢结构的连接节点，如图 3 所示。在结构施工过程主要依靠角钢和钩头螺栓传递荷载，发泡胶、嵌缝剂等作为柔性填充起到防水、保温、挡风的作用，此方法减少了外挂板预埋件的加工制作工序。因 ALC 条板极易破坏，一旦预埋位置不准确，现场无法更正，只能毁坏或作为他用，因此改良之后的外挂连接节点减少了材料浪费和缩短加工周期，在施工中也成为推广较广泛的连接节点做法。4.3U 形卡扣连接节点经过一段时间实践，在施工过程中不断拓展思路，不断改进钢结构与外墙板之间的连接节点，从人、机、料、法、环等方面探索另一种外挂墙板连接方式。每两块 ALC 条板之间设置 1 个 200mm 长的镀锌 U 形卡扣，代替通长角钢，卡扣深入两侧墙体两侧，钢梁与 U 形卡之间的缝隙使用 PE 棒加发泡胶进行填塞。外挂墙板连接节点是施工过程比较关键的问题，而工程的安装方法与顺序、条板缝留置选择、门窗洞口细节裁剪等也是保证工程安装经济、安全的重要部分。5 结语1）施工安全是保证工程建设质量的前提，而安全可靠的施工节点、施工顺序乃至施工图深化设计均会产生较大结构安全影响，在节点设计中要综合考虑很多种不确定因素，通过对比分析优缺点，结合项目特点实际合理调整最佳施工方案。2）针对钢结构外挂 ALC 板，因地制宜采用不同的连接方式与施工工艺，逐块细化节点方式，使外界综合因素对结构的抗震性、抗冲击性影响降到最低。随着工艺改进和装配建筑的逐步推广，越来越多的节点连接方式被采纳应用和研究，旨在达到节约资源、降低能耗、绿色施工的目标。参考文献：1叶浩文，周冲.装配式建筑的设计-加工-装配一体化技术J.施工技术，2017，46（9）：17-19.2李炳云.基于 BIM 的钢结构住宅集成设计与应用研究D.济南：山东建筑大学，2018.3杨文侠，余志刚，王欢，等.新型组合箱形钢板剪力墙与 ALC 预制墙板集成建筑体系的应用J.施工技术，2018，47（15）：21-25.4丁杰.外墙 ALC 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