钢结构在小学建设上的应用

一、 前言

钢结构建筑因重量轻、抗震性能好、可循环利用，便于标准化设计、工厂化生产、装配化施工和信息化管理，成为建筑产业现代化的首选。钢结构建筑在我国有较长的发展历史，结构形式也非常成熟，在工业建筑及大跨空间结构领域已占主导地位，但在民用建筑领域市场占有率较低，与我国产钢大国的地位极不相称。究其原因，钢结构相配套的板材体系发展较慢，尤其房屋建筑的外墙、内墙、楼板产品种类较少，技术有待完善。而我们研发生产的预制混凝土夹心保温外墙板、PK预应力混凝土叠合板有效地解决了钢结构的楼板问题及围护问题。

预制混凝土夹心保温外墙板和PK预应力混凝土叠合板采用工厂化生产、现场机械化安装的施工方法，具有施工周期短、质量可靠（对防止裂缝、渗漏等质量通病十分有效）、节能环保（耗能少，减少扬尘和噪声）、工业化程度高及劳动力投入量少等优点，与钢结构结合使用，可取得良好的社会效益。

二、 工程概况

济南市西客站片区安置三区B3地块小学试点项目是济南市第一个产业化试点工程，采用PK装配整体式结构快装体系。总建筑面积约1.08万平方米，工程包括一栋两层办公楼、两栋四层教学楼、一间舞蹈教室及一间多媒体教室。该项目通过山东省住房和城乡建设厅、济南市城乡建设委员会“山东省建筑产业现代化示范工程”审核，为山东省首栋全装配式建筑。

三、 设计

本工程主体结构采用钢框架，楼板采用PK预应力混凝土叠合板，外墙板采用预制混凝土夹心保温外墙板，楼梯采用预制混凝土楼梯。

将PK预应力混凝土叠合板应用于钢结构体系是最佳选择，叠合板可直接搁置在钢梁上，待铺设横向钢筋、上部钢筋与管线后，浇筑叠合层混凝土即可，方便快捷，成本低，质量好。另外，在安装上一层钢结构主体时，就可以开展下层叠合板的安装，互相交叉但不影响。

预制混凝土夹心保温外墙板外挂于钢结构主体上，除自重外，主要承受面外的风荷载及地震荷载，为使复合墙板不参与钢框架的抗侧刚度与承载力贡献，特在墙板的连接板上设置了可摩擦滑移的构造措施，保证在地震荷载下不破坏；复合墙板的板缝关乎建筑舒适度，设置竖向联通的空腔，便于水、气的顺利排出。

在设计过程中，还建立了叠合楼板的抗弯设计方法，构建了预制混凝土夹心保温外墙板的抗弯、抗震和抗风设计方法。

1.PK预应力混凝土叠合板具有以下特点：

（1）自重轻。每平方米仅为110千克左右；

（2）用钢量省。由于采用1570级高强预应力钢丝，抗拉强度为三级钢的4.2倍，比其它叠合板用钢量节省60%；

（3）承载能力强。破坏性试验承载力每平方米可达1.5吨；

（4）抗裂性能好。由于采用了预应力，极大提高了混凝土的抗裂性能；

（5）新老混凝土结合好。由于采用了T型肋，现浇混凝土形成倒T形，新老混凝土互相咬合，新混凝土流到孔中又形成销栓作用；

（6）可形成双向板。在侧孔中横穿钢筋后，避免了传统叠合板只能做单向板的弊病，且预埋管线方便；

（7）性价比高。PK板比桁架叠合板成本低50%。

2.预制混凝土夹心保温外墙板的特点

所谓预制混凝土夹心保温外墙板（又称三明治墙板），是集承重、围护、保温、防水、防火等功能为一体的重要装配式预制构件，由外墙板、挤塑板、和内墙板通过连接构件预制而成。预制混凝土夹心保温外墙板是预制构件中技术含量最高、工艺简化率最高的构件，与传统施工工艺相比，夹心保温外墙板具有明显的技术优势。

（1）通过工厂化生产的三明治墙板，混凝土振捣均匀、密实，质量稳定，精度高，规格一致，尺寸可控制在±2毫米以内，这既方便后期的安装连接，提高建筑物整体性与强度，也间接地提高了施工速度，并使之外形美观一致，在吊装过程中，构件的位置更容易控制，有利于精准安装、锚固。

（2）生产夹心保温外墙板时内叶墙、保温层及外叶墙一次成型，通过美国进口的thermomass连接棒连接形成一体，整体性极好。无需再做外墙保温，施工难度降低，并且保温层和外饰面与结构主体同寿命，由于整体性能得到提高，建筑物使用寿命得到提高，钢筋受到腐蚀的几率与强度降低，后期几乎不用维修，这大大降低了日后的维护与养护费用。

（3）防火性能好。采用耐火等级B1级的挤塑板，外饰面层采用50毫米厚钢筋混凝土板，墙板整体防火性能满足国家规范要求。经过反复的构件高温耐受试验，证明其防火各项指标，均优于传统墙体结构。

（4）采用外墙装配式的方式进行施工，可大大缩短施工周期，预埋线盒、线管以及钢筋绑扎等复杂工序都在工厂内完成，现场只需拼装、连接即可，省去了现场复杂繁琐的测量，安装模板过程。 此工艺可实现无外架施工，由于外饰面已经一次成型，无需外架进行外饰面处理，只需在墙板中预留孔洞或预埋件，固定临时防护工装即可。

（5）在成本方面，由于墙板内叶墙精度较高，可取消抹灰或减薄抹灰层达到节约成本的目的；采用预制方式可大量减少现场支模的数量；大幅度减少现场作业人工数量；采用无外架方案节约外脚手架成本，施工过程中由于工人相当于在室内施工，安全系数也大幅度提高。

四、 构件制作

1.PK预应力混凝土叠合板的制作

2.预制混凝土夹心保温外墙板的制作

预制混凝土夹心保温外墙板由内外两层混凝土面板和保温芯层组成，两层混凝土面板之间通过Thermomass保温连接件连接。结合复合墙板的特点，研发了复合墙板的模具、滚轴传送系统、涂油机、清扫机、振动台、布料机、赶平机、翻转机等。

五、吊装与施工

六、结语

济南市西客站片区安置三区B3地块小学试点项目是由钢框架结构体系建成，是山东省第一个建筑产业化试点工程。该项目100%装配、没有脚手架、没有模板、没有抹灰。预制混凝土夹心保温外墙板、PK预应力混凝土叠合楼板、钢结构在济南西客站片区安置三区小学项目中取得了成功，解决了钢结构与围护结构、楼盖结构结合的难题，提高了装配式施工的安装工效和精度。

本工程采用的装配式钢框架+预制叠合楼板+预制外挂墙板技术，可以满足多、高层住宅楼，多层商场、学校、医院、厂房、办公楼、酒店等建设的需要，并且具有工业化程度高、建设速度快、经济性好的优点。对预制混凝土夹心保温外墙板、PK预应力叠合楼板的设计、制作、吊装与施工进行了积极的试验及探索，对于类似工程有很大的参考意义。

【文献标识码】C

【文章编号】1671-3362（2015）11-0058-03