钢结构建筑ALC墙体门窗洞口加固技术分析

姚 翔 （安徽省万千建筑工程质量检测有限公司，安徽 合肥 238076）

1 引言

随着装配式建筑的发展，钢结构建筑也得到越来越多的关注，因为钢结构建筑采用钢梁和钢柱作为主要构件，通过现场装配形成主体，天然具有装配式建筑的特点。钢结构建筑的围护系统多采用预制墙板，预制墙板要符合装配式建筑的标准化设计、工厂化制造和装配化施工的特点，因此新型墙板主要向轻质高强和易于安装的方向发展。众多预制墙板中，ALC（蒸压加气混凝土）墙板是应用最为常见的类型。ALC 是一种轻质多孔的混凝土，容重仅有600～700 kg/m3，抗压强度可达到3.5～5.0 MPa，导热系数仅有0.14 W/(m·K)，是非常理想的装配式建筑墙体材料，因此ALC 材料预制的墙板在承重及非承重墙体中得到了广泛应用。

建筑中的墙体多设有门洞和窗洞，这些洞口对于整个墙体的稳定性有不利影响。ALC 条板作为一种轻质板材，对门框和窗框的安装也有较高要求，安装不合理会极大影响门窗使用的耐久性能。鉴于此，必须采取一定的构造措施对ALC墙体门窗洞口进行加固。

2 洞口加固设计思路

2.1 洞口加固的原因分析

2.1.1 排版原因

《蒸压加气混凝土板》（GB/T 15762-2020）对ALC 条板的尺寸规格和性能指标均作出了规定，分别见表1-表2。

表2 强度级别、适用范围和外墙板承载力允许值

由表1 可知，ALC 条板是定型化产品，宽度固定为600 mm、长度为3000 mm。在实际安装中必须根据施工方便性和可靠性进行合理排版。一般情况下可以采用竖向或横向排版方式，在实际应用中，住宅建筑多采用竖向安装方式，厂房和场馆等大跨度建筑多采用横向安装方式。但无论哪种方式都会产生宽度小于600 mm 的拼板，拼板宽度过小必然影响板材和墙体的整体稳定性。此外，门窗洞口位置会导致有若干ALC 条板被切断，原先的一整块ALC 条板被断成两块，并且除了原先的两个固定端，又出现了两个新的自由端，墙体的稳定性大大下降。ALC 条板内部有钢筋网笼，板材切断后钢筋暴露在外，会引起锈蚀从而影响条板的耐久性能。因此针对洞口位置都要进行加固处理。

2.1.2 性能原因

ALC 条板是以硅质材料和钙质材料为主要原料，掺加发气剂和其他调节材料，通过配料浇筑、发气静停、切割、蒸压养护，同时配置有钢筋网笼而成的轻质板材。由表2 可知，ALC 材料强度的最高级别为A5.0，即抗压强度为5.0 MPa，低于传统的实心砖强度10～25 MPa。而且ALC 材料具有多孔的特点，孔洞直径在1～2 mm 左右，削弱了墙体对螺钉等固定件的握裹力，降低了门窗和墙体的连接性能。此外ALC 具有一定吸水性，对于窗台等重要部位要有一定的防水构造。为了解决以上问题，需要对洞口加固方式进行分析和处理。

2.2 传统做法的利弊分析

国标图集《蒸压加气混凝土砌块、板材构造》（13J104）针对ALC 条板的横向和竖向安装方式均提出了角钢法和扁铁法两种洞口加固方法，具有一定的可行性和安全性，但均有一定的不足。

2.2.1 横向安装和竖向安装的对比

ALC 条板采用横向安装方式具有一定的弊端，即每一块横向ALC 条板的两端均需要和柱或其它墙体连接；由于门窗洞两侧的墙体一般较窄，需要将成品ALC 条板横向切割成较短的尺寸，现场要进行大量的切割作业，材料损耗过多；洞口上方和下方的拼板不易安装固定；加固用的扁铁或角钢均需要一定方式和墙体两端的钢柱连接，导致材料用量大，安装工作量大；大部分钢柱两侧都需要与ALC 墙体连接，扁铁过角钢均需要和钢柱焊接，焊接点过多也对钢柱有不利影响。但是ALC 条板采用横向安装也有一定的好处，即洞口上方无需另外设置过梁，而且现场安装中无需耗费过多的人力将ALC 条板竖起，仅需将平放的ALC 条板翻转立起即可，一定程度上也提高了施工安全性。

ALC 条板竖向安装时，由于洞口一般都是水平尺寸小于竖向尺寸，因此需要切割的条板要少于采用竖向安装，现场切割作业量较少，减少固废排放。加固用的扁铁或者角钢只需在洞口两侧竖向布置，上下方分别和钢梁与地面连接即可，操作方便。但是ALC 条板竖向安装也有一定弊端，即由于洞口上方没有过梁，需要在洞口上方的ALC 条板下方设置横向扁铁或角钢，然后在洞口最上方的梁板位置设置竖向吊筋（钢筋），吊筋置于两块ALC 竖板之间和横向扁铁或角钢连接，从而形成过梁，实现洞口稳定性。该种方法施工工序多，吊筋不易设置，且容易造成ALC 条板拼接不紧密，缝隙过大，最终造成后期装饰层开裂。

2.2.2 扁铁法和角钢法的对比

采用扁铁法时，扁铁可设置于洞口四周并焊接成框，扁铁一般可采用宽80 mm、厚8 mm 的规格。在实际施工中，也可以对ALC 条板的侧边开槽，使扁铁置于槽内，避免扁铁突出于洞口内侧四周的平面从而不利于后期的装修。

采用角钢法时，角钢只能置于墙体的其中一面，通过焊接方式固定成框。角钢的一边置于洞口内，另一边紧贴墙面，紧贴墙面的一边也突出于墙面，且突出高度较高，不利于后期装修。实际施工中，角钢多采用L63×6 规格。经过计算，角钢用量大于扁铁用量，造价也高于扁铁。

2.3 优化思路

针对国标图集中加固做法的不足之处，结合ALC 条板的不同安装方式和洞口的不同加固方式，考虑门洞和窗洞的使用功能性，对其加固方式分别进行了改进和优化。

①门洞口。ALC 墙体整体采用竖向安装方式，洞口的顶部采用横板安装作为过梁，并且要用整板，不可使用纵向切割后的拼板，这样可以提高过梁的可靠性；过梁搭在两侧竖板上的长度不得小于100 mm；洞口四周侧边采用扁铁加固，其中竖向扁铁向上延伸至钢梁底部，并和钢梁焊接固定，向下延伸至地面，并和地面连接固定。

②窗洞口。ALC 条板也采用竖向安装方式，窗洞口的顶部过梁也采用横板安装，下部（即窗台部位）宜采用竖板安装。洞口四周侧边采用扁铁加固，加固方式和门洞口一样。洞口下部设置混凝土压顶提高防水效果，压顶高度不小于80mm，压顶伸入两边侧墙的长度不小于100mm。需要注意的是，窗台处可不设置扁铁，因为混凝土压顶和两侧竖向扁铁可以连接为一体，如果需要设置扁铁，扁铁应设置于压顶内，这样不仅能保证加固效果，也有利于后期窗框的安装。

3 洞口加固施工工艺

3.1 门洞口

选用规格为80 mm×8 mm 的扁铁，先将扁铁的横向中部位置预先打孔用于打入膨胀螺栓，孔的直径为10 mm，相邻两个孔的间距为300 mm。将扁铁置于ALC 条板侧边居中位置，扁铁上每隔300 mm 固定一根M8 膨胀螺栓和ALC条板连接。

相邻扁铁焊接形成加固框体，焊接方式为满焊。其中竖向扁铁在安装ALC墙体前提前安装，向上延伸至钢梁下翼缘并和钢梁焊接；扁铁下方楼板内预埋专用铁件，铁件应露出地面约2 cm 的高度，然后将扁铁下端和预埋铁件焊接，实现洞口的扁铁框和主体结构的可靠连接。所有焊接部位均须做防锈处理。

洞口上方的横板两端与两侧竖板用直径6 mm 的销钉连接加固，销钉应从每块板的上方斜向下45°打入两侧竖向条板内，打入竖向条板内的长度不少于300 mm。

过梁横板与竖板之间必须通过专用粘结剂进行粘接，进一步提高过梁的稳定性。

具体加固节点设计方式见图1，工程应用效果见图2。

图1 门洞口加固节点图

图2 门洞口加固现场施工图

3.2 窗洞口

先将80 mm×8 mm 的扁铁预先打孔，置于ALC 条板侧边居中位置，扁铁上每隔300 mm 固定一根膨胀螺栓，窗洞口四周的扁铁互相焊接成一体。扁铁也通过膨胀螺栓和ALC 墙体连接。

窗台压顶两侧的竖向ALC 条板切割槽口，槽口的尺寸须参照压顶尺寸，槽口的长度和高度均为100 mm，宽度和ALC 条板的厚度一致。混凝土压顶高度为100 mm，伸入ALC 条板内的长度为100 mm。

压顶处支设模板，利用两侧竖向扁铁焊接固定4 根水平方向的构造钢筋，钢筋直径为8 mm。压顶采用细石混凝土进行浇筑，压顶伸入ALC 条板内的部位要确保混凝土密实。施工中可以采用大流动性混凝土进行浇筑，也可结合人工插捣，提高混凝土密实度，提高加固效果。

具体加固节点设计方式见图3，工程应用效果见图4。

图3 窗洞口加固节点图

图4 窗洞口加固现场施工图

4 结语

本文优化了ALC 墙体门窗洞口的加固施工技术，ALC 条板的排版采用“横向+竖向”的组合方式，墙体整体竖向安装，洞口上方横向安装，横向条板起到过梁作用。洞口加固采用扁铁，相邻扁铁焊接成框，框体和ALC 条板采用膨胀螺栓连接，和主体结构通过焊接方式连接。其中窗洞口设置压顶，提高窗台的防水效果。该加固方案在项目上得到了成功应用，减少了施工工序、降低了ALC 条板的损耗率、缩短了工期、降低了造价，对于ALC 条板在装配式钢结构建筑中的应用起到了推广和促进的作用。