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钢结构住宅及预制墙板的安装施工

一、前言

随着建筑业的进步,钢结构住宅开始慢慢盛行,近年来,钢结构住宅更是被广泛的应用在各行业中,针对钢结构住宅建设过程中的预制墙板的安装和施工工作,本文展开了详细的论述。

二、我国钢结构建筑基本情况

近年来,随着城市建设的发展和高层建筑的增多,我国钢结构发展十分迅速,钢结构住宅已由选择试点进行建设发展为作为被建设部一种绿色环保建筑列为重点推广项目。特别是在我国大中城市中,人多、土地资源少,而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下,较大范围应用钢结构住宅,例如:2008年11月开工的四川都江堰幸福家园、2008年3月汉阳的“宝钢-赛博思黄金口岸”、2009年6月开工的北京市郭庄子住宅小区等等。

三、钢结构住宅的特点

钢结构住宅与传统结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势,主要体现在以下几点:

1、设计制造工期短,设计生产一体化

现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件,使得设计周期大大缩短,设计中的修改和调整非常方便。钢结构具有工厂预制、现场安装的特点,可以将前期设计和现代化工业的生产手段相结合,通过网络计算机和数控机床结合,使设计人员在工作室中完成设计后,即由工厂的生产线完成产品制作,具有极高的效率和精 确度,可以大大减少项目建设周期。

2、能够合理布置工程区间

在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,这样,可以根据需求进行灵活隔断,使室内布置呈多样化。传统住宅由于所用材料的性质,限制了空间布置的自由。钢结构住宅可以利用钢材强度高的特 点,采用大空间柱网布置,使建筑平面分割灵活。同时,利用钢结构连接简单的特点,在垂直平面内比传统结构更好地应用错层、跃层结构。由于钢结构住宅的结构截面尺寸小,墙体薄,墙体占用面积小,与砖混结构相比,可减少墙体占有面积60%左右,有效地增加使用面积。

3、承载强度高,抗震性能优越

相同的荷载,钢结构截面最小,相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,钢筋混凝土结构有许多不足之处,而钢结构重量轻,六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量,因此,本身所受到的地震作用小;而且,钢材具有高延展性,有较好的耗能能力。因此,抗震性能好,结构安全度高。

四、钢结构住宅结构体系

钢结构住宅体系区别于传统体系住宅的内容主要是指主体钢结构承重体系、外围护墙和内隔墙体组成的围护结构体系以及楼板结构体系。

1.钢结构承重体系的分类及其类型选择钢结构体系的种类有多种,但应用于住宅的主要形式有以下几种:

(一)纯框架结构体系。纯框架结构体系是指沿纵横方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件组成的结构体系。其特点为:可以形成较大使用空间,平面布置灵活,适应多种类型的使用功能,结构各部分刚度比较均匀,构件易于标准化、定型化、装配化,构造简单,易于施工;但是抗侧移刚度小。常用于层数不超过12层的建筑。

(二)钢框架-支撑结构体系。框架-支撑体系是在框架体系中的部分框架柱之间设置竖向支撑,形成若干榀带竖向支撑的支撑框架,或在框架体系中内部设置若干榀仅承担竖向荷载的带竖向支撑的排架结构,周边则为刚接框架。这种体系具有良好的抗震性能和较大的侧向刚度,支撑结构起着剪力墙的作用,承担大部分的水平力。适用于30-40层的高层住宅结构。

(三)钢框架-剪力墙(筒体)体系。钢框架-剪力墙结构体系是指一般在钢框架内采用带竖缝的钢筋混凝土抗震墙板或内埋钢支撑的预制钢筋混凝土墙板,它可与室内横隔墙结合布置,形成房屋的主要抗侧力构件;当外部的钢框架采用3-4米左右的密柱、深梁组成钢框筒时,为钢框筒-筒体结构体系。最大适用高度较高。

五、外墙板安装存在的问题与改进建议

1.外墙板安装存在的问题

国外已建和在建的钢结构住宅中,部分外墙板使用的是聚苯复合墙板,节能保温效果比较理想,但同时也存在不少问题。

(一)外墙板的现场安装方式与计算模型不符。目前外墙板的安装方式主要是与梁、柱铰接连接,也就是常说的墙板的竖装和横装。竖装或横装墙板的两端都要形成铰接构造,设计时按两端简支板模型计算。而已建和在建的部分钢结构住宅中,有的外墙板的一边与钢梁连接,相邻的一边与钢柱连接,这样就形成了相邻两边简支,而另两边自由的连接方式。有的刻意外伸楼板以放置外墙板,外墙板下端直接搁置在楼板上,没有任何连接措施:而外墙板的上端与梁铰接连接,但外墙板的左右两边自由,形成上端简支、下端弹性支承的连接方式。以上2种连接方法均与两端简支板计算模型不符,存在着安全隐患。

另外,为放置外墙板而刻意外伸的楼板,虽在建筑造型中可以形成色带,达到一定的装饰效果,但由于建筑防水构造处理不当,成为漏雨与渗水的通道(如图1所示),使得房间内墙皮剥落、装修木地板大面积起鼓等。

(二)外墙板的安装不标准,难以形成系列化。外墙板与钢柱、钢梁连接的安装方法如下:首先在工厂预制的外墙板内预埋钢板。然后,根据现场的尺寸制作U型钢筋卡,U型卡的一端与外墙板的预埋钢板焊接,另一端伸入50 mill长的钢套管内。最后,将钢套管与钢梁、钢柱焊接,外墙板安装完成。从上述的安装方法可以看出,外墙板的安装需要大量的现场焊接工作,U型钢筋卡长短不 ,很难形成标准化构件,且费时费力,使施工周期延长。而且外墙板与钢柱和钢梁的缝隙大小不一,有的甚至达到100 mm,现场填缝工作量较大,也成为渗漏雨水的潜在通道。

2、外墙板安装的改进建议

(一)外墙板的安装方法与理论模型相符。进一步确定外墙板与钢梁、柱的连接方式,保证外墙板的两端是铰接,如图2所示。另外,楼板不要刻意外伸搁置外墙板,而是直接将外墙板外挂,把楼板、钢梁柱等包覆在里面,可有效地消除冷热桥效应。

(二)简化外墙板的安装节点,使连接件标准化。利用上述的安装方法可使现场焊接工作量大大减少,省去了现场的u型钢筋卡和套筒的加工,既缩短了工期又节省了材料。

(三)简化外墙板的吊装方式。可以使得砂浆或细石混凝土与墙板混凝土的结合更加紧密。

六、内墙板安装存在的问题与改进建议

1、内墙板安装存在的问题

钢结构住宅常用的内墙板多为轻质复合墙板,由2层10 mm厚的水泥压力纤维板内嵌65 mm厚的水泥泡沫板组成,具有保温、隔热、轻质、隔声的优良性能。同外墙板的安装一样,也存在着不少问题,需要研究解决。

(一)内墙板定位不准。目前内墙板的安装方法为:先由人工扶着将内墙板目测差不多垂直居中后,然后将木楔用锤子嵌入内墙板的底部,使墙板的上部与钢梁或楼板顶紧,以此将内墙板就位。这样内墙板的安装精度很难保证,其垂直度和水平度均靠目测来确定,既不科学又耗时费力。

(二)内墙板的连接不牢靠。内墙板顶部与钢梁或混凝土楼板连接时,一般在钢梁的下翼缘或者在楼板上固定L30―45的角钢,使角钢的一翼伸入内墙板的水泥泡沫砂浆内,起固定内墙板的作用。而水泥泡沫砂浆较软,刚度非常小,很难与角钢牢固地连接在一起,在较大的水平外力作用下,会发生较大的移位,因此并不能有效地固定内墙板。

2 、内墙板安装的改进建议

(一)内墙板上、下部设置U型导轨与钢梁、楼板连接。在楼板上设置通长的U型导轨80 mmx50 mmx1.5 mm,内墙板 的顶部采用间断式的U型导轨85 mmx60 mmx3 mm (L=100 mm),U型导轨与内墙板采用射钉连接,如图5所示。该法具有墙板快速定位、连接可靠、施工速度快、节省人力等优点,而且墙板的连接件非常标准,可以形成墙板安装的标准化、系列化。

(二)严格处理好板缝,隔声降噪。内墙板设嚣企口,2块墙板问的企口处用橡胶条或密封胶(或发泡剂)填充密实:板顶与钢梁或楼板间预留20 mm的缝隙,其中填充发泡剂或膨胀水泥砂浆,保证墙板与梁或板紧密结合,阻断声音传播的通道,达到隔声降噪的效果。

(三)对悬挂重物的内墙板进行加固。在墙板预制厂有针对性地加固内墙板,通过在墙板内设置轻钢龙骨(C型钢)作为重物的支架,既保证了安全又方便快捷(如图5所示)。

七、结束语

总而言之,钢结构住宅的应用必须要注意预制墙板的安装和施工问题,将钢结构住宅各方面的要素都进行分析,提升钢结构住宅安装和施工的效果,为钢结构住宅的合理使用提供有效的技术支撑。

【参考文献】

[1]侯和涛,钟华东,李良慧. 钢结构住宅复合墙板安装存在的问题与建议[J]. 新型建筑材料,2012,11:24-26.

[2]许树芳,李东,关忆卢. 超高层钢结构建筑墙板安装技术[J]. 建筑技术,2012,07:31-33.

[3]宋伟,王翠英. 钢结构新型外墙板安装技术[J]. 科技资讯,2013,01:55