装配式钢结构建筑水泥基复合夹芯墙板安装连接节点研究

2022-03-24李泽锋马海翔罗小超吕向军齐宏涛

散装水泥 2022年5期

李泽锋马海翔罗小超吕向军齐宏涛

（中建七局第四建筑有限公司，陕西西安 710000）

1 引言

水泥基础复合型夹芯地下室墙板是一种轻量化隔墙板材料，在水泥浆材中掺入轻集材料和各种高分子材料，聚合物外加剂作为外层包覆水泥的基础面料层，在中间充填发泡水泥芯板和聚苯颗粒芯板构成的复合型夹芯构造，实现了轻质高强度、隔热隔声特性良好、便于裁剪分割、现场安装施工等目的。相比于常规的砌块墙材和空调板，水泥基复合结构夹芯地下室墙板能进行工厂化制造、装配化建造，满足装配式建筑物的应用需求，尤其适合生产组装式混凝土结构、装配式建筑钢结构和各类建筑主体结构系统。

2 装配式钢结构概述

随着我国大力发展装配式施工建设以及促进工业结构调整升级改造的不断深入，我国政府制定了各种政策措施以加快促进装配式施工建设发展，并陆续出台了有关装配式施工建设的评价准则、技术规范和建设工程计价消耗量企业标准定额规范，以利好装配式施工建设的长远发展。与传统建造方法相比，钢结构装配式建造具有经济循环的特点，可减少气体排放，安装方便，有利于机械加工；可改变传统的建造方法，节约人力，提高生产效益；施工过程节约土地资源、保护环境，结构材料可再生使用、施工废弃物污染较小。

3 水泥基复合夹芯地下室墙板材料特点

水泥基复合夹芯地下室墙板是一种新型的复合夹芯地下室墙板材料，与一般复合型夹芯地下室墙板相比，该墙板材料具有轻质、强度高、防水、耐火性能较好等优势。

4 钢结构住宅力学性能特点分析

钢的热塑性与柔韧很好。塑性较高，使钢构件不会因偶尔过载或局部超载而骤然断裂损坏；弹性好，使钢构件对动力负荷的适应性很好，具备了优异的变化特性，抗震能力很强。与传统钢筋混凝土房屋相比，钢结构荷载变化率较大，墙面板可以承担竖向位移。

5 混凝土基复合夹芯墙与预制装配式钢结构施工中的应用

5.1 施工技术要求及施工工艺

与传统砌体墙的施工方法不同，混凝土基与复合夹芯墙均采取了装配式砌筑的施工方法，但同时也要与装配式钢结构的施工体系特点相适应。根据有关标准和实践经验，施工方法和技术要点如下：

（1）按照设计图纸，用定位线确认并弹好墙面的高度。在弹线定位过程中要注意留出门洞口。然后，通过激光投线装置使墙面的上下定位与曲线保持一致，以提高墙面的垂直度和平整度。

（2）一般用施工电梯或吊车搬运地下室墙面，将所要求的地下室墙面尺寸设定好后运送至施工工程作业面。未使用的墙面应码放平整，且放置高度不得超过2层。板材根据现场要求进行适当剪裁，避免材料浪费。

（3）按照墙面安装进行黏接砂浆的搅拌，砂浆黏性和工作性能均适中。

（4）首块板的布设过程尤为重要，在距离首块地下室壁板约4cm的凹槽中填充满专用胶合物，满挂布设均匀后，立起实木板，并卡入预先布设的卡件中，在墙壁下部用撬棍支持并调整高度。位置调节正确后，再打入木楔，将地下室墙板完全顶紧，并安装稳固。

（5）第二块实木板的安装步骤与第一块实木板相同，在两块板材间的专用黏结砂浆应填充密实，两者的公母槽对入后，将溢出的水泥刮平后备用。对第二块板材也同样要调节平整度和垂直度，再完成下一个实板装配。重复以上施工，直至整面墙设计完工。

（6）墙面下部与楼板面中间的接缝在整面内墙施工完毕后4小时，采用同种黏结水泥充填密实，间隙务必填实不留空鼓。

（7）在地下室墙面施工完毕后拔出木楔，间隙填入同种黏结水泥。

5.2 质量控制措施

（1）加强对墙体产品质量的管理，进一步提高地下室墙板产品企业市场准入门槛，严格审核产品企业以及生产技术检验报告、质量合格证书等，并要求产品企业及时提交地下室墙板产品的出厂含税率、保养方法、维护期限等重要技术指标和质量管理办法，以保证生产进场时地下室墙板产品质量合规可控。

（2）安装配合材料品质控制，墙板安装时采用的各种配合材料，如抹面砂浆、黏结砂浆、U型钢卡、聚氨酯发泡胶、PE棒、耐碱玻纤网格布等必须经过进场检验，并要求材料供货单位提交相关的检验报告，以证明产品质量满足安装施工条件。

（3）严格控制工程建设要求，在地下室墙板侧端与结构墙衔接部位设置U型镀锌钢管卡件固定，竖向间隔为1m，按竖向第一个卡件离地面约400mm进行设置。地下室墙板顶端和底部均与结构梁板之间混凝土通过U型镀锌钢管卡件相连，卡件设置于接板接缝处，卡件间隔不超过600mm，各条板数量不少于2个。同时，墙板与楼板、梁、立柱等建筑主体构件和地下室墙板以及墙面板间的衔接是建筑工程质量管理的关键点。每个接缝之间都需要用专用且种类相同的黏结砂浆填充紧密，且接缝处面积要饱满，不能留空鼓和缺口。

（4）在墙面安装施工时，首先要把地下室墙板表层和企口粉尘、油污全部清除干净，以确保水泥与地下室墙板之间的黏结紧密，而不可以用水直接冲刷墙面，以免因地下室墙板含水量过高引起干燥收缩变化过大，从而影响安装工程质量。

6 墙板安装施工

6.1 墙板堆放场所布局及作业面的交叉分配

根据施工现场情况，通过Revit程序对空腔的存放区域重新设计，充分考虑建筑进行时间，调整空腔输送流线，减少空腔在施工现场的二次搬运，最大限度地使用现场，确保工程进度不受干扰。准确监控地下室壁板进入作业面的时机、地下室壁板搬运的型号和时间等，按照就近原则和有关标准的要求存放于地下室壁面板上，防止因壁板的集中存放而导致负荷过大，降低了结构安全性。

6.2 墙板安装节点

BIM软件拥有强大建模功能，在模块构建过程中，把构建工作分成两个阶段：一是依托于建筑主体构造模板，完成墙体的整体排板构造，并确定地下室墙板布置的位置、墙体尺寸、预埋式工作电气管线、地下室墙板的布局情况等。二是在墙板排板造型设计的基础上，根据项目中不同户型设计空腔的节点进行细节模型化设计。对建筑施工过程中的重大技术难题、新技术运用情况等采取三维描述方法，更直观地明确工艺技术措施、材料特点等，以达到克服重大工艺技术问题、改善建筑品质的目的。因此，根据经验，地下室墙板与整体结构的连接通常采取刚性连接方法，墙壁内部使用U型卡件将整体结构紧固，在两者之间空隙中涂刷地下室墙板的专用砂浆加以连接，使地下室墙板与整体结构联系为一整体。但因为结构的特点，钢结构房屋的构造变化相对大，刚性加固方法不能较好地释放结构与墙板变化引起的应力，容易出现裂纹。因此，空腔的主要构件连接方式都应选择柔性连接，并根据空腔的柔性连接方式，通过Revit程序对空腔的主要节点进行详细建模，以确定空间柔性连接中所用的材料类型、连接部位位置、具体办法等数据。

6.3 施工进度4D建模与安装施工过程可视化仿真

Revit与Navisworks软件有机结合，给BIM建模确定了具体时间维度参数，即可进行工程的4D化模型仿真。把工程进度信号引导到软件系统，并与BIM建模联系起来，就能够显示BIM建模中根据实际工程进度而设置的时限情况，以便于实现4D模型仿真的效果。同时，施工者还能够通过模型仿真反馈结果，知道地下室壁板的安装情况和时间要求。在施工过程中随时根据实际情况进行时间管理与调节，当项目进度规划需调整时间时，也能够随时反映到BIM建模，通过调整模型仿真时限，即可调整全部进度模拟。运用BIM技术的4D模型仿真特性，将地下室墙板安装定位放线、卡件安装、定位板装配等工艺过程整合到户型地下室墙板装配的细化设计模块中，并导出地下室墙板装配的工艺视频。可结合传统的安全性交底工作方式，向建筑安装及作业的技术人员提供建筑程序、建筑环节方法、建筑技能知识点、安全性技能对策、注意事项等的可视化技术交底工作，使建筑施工和安全科技的施工交底工作更易开展。

6.4 钢结构住宅水泥基复合夹芯墙板安装连接方式选择

科学研究已经证实，设置防剪连接件可以明显提高混凝土基复合夹芯墙板墙体的整体性能，但为了发挥连接件的功能，还需要合理选用连接形式。同时，为了减少地下室墙壁裂缝，还必须进行局部应力的传导，即在地下室墙壁形成局部应力时，连接材质应将应力扩散，以防止局部应力聚集。目前，地下室墙壁的连接方法一般有硬质连接与柔性连接两类。硬质连接是指利用混凝土砂浆材料相互黏结的方法，使地下室墙壁与建筑构造框架体系连结为一整体；柔性连接方法是在地下室墙壁与主体构件的连接部位使用柔性密封胶或柔性材料，接缝材料具有较好的变形能力，利用微小的变化释放应力，减小地下室墙壁裂纹。

6.5 钢构件主体柱与地下室墙面的衔接节点

混凝土基结合夹芯地下室墙面与钢构件主体柱的轴线接缝处经点焊后焊接成U型紧固卡件，最下部卡件的离地高度不能高于600mm，U型卡件间距也不能高于1 000mm。地下室墙壁与钢杆的接通部位设置连接卡件，内填充柔性嵌缝材料，再用地下室墙壁的专用镶接剂将焊缝填密、抹平。地下室墙板安装时，板基层均可打进木楔并楔紧，在缝隙处用混凝土灰浆填密，木楔在立板基层养护3天后拔出，并填实楔孔。