钢结构建筑全预制外墙施工分析

孟金龙，周洲，张凌，谭力文

（1.中建二局第一建筑工程有限公司，广东 深圳 518000；2.中建二局深圳建投发展有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

随着装配式建筑和预制构件的迅速发展，工程建设项目周期在不断地缩短，同时针对当下社会经济的迅速发展，业主对于工程建设施工速度的要求在逐步提高，而为了满足这一需求，装配式建筑成为建筑行业的主流。项目实施过程中采用永临结合的办法，提前施工相应配套建筑兼做临时办公区。

1 项目概况

深圳市长圳公共住房及其附属工程项目占地面积20.77 万m2，总建筑面积约115.00 万m2，项目共计24 栋高层塔楼。项目临建可用面积少，主体阶段办公需求量大。开工初期进行土石方及基坑支护工程施工，现场临时设置集装箱板房办公区，后期将18#幼儿园作为永临结合办公区及科技展馆使用，需在短时间内按照业主合同要求完成。

幼儿园采用传统现浇结构工期长、工序步骤多，采用钢结构+装配式结构可缩短建设周期，但预制构件与钢构件如何连接、连接部位如何处理、怎么解决防水及渗漏问题、如何保证施工质量、如何既节约工期又降低建造成本，成为项目建设过程中亟待解决的问题。

2 解决思路

传统全现浇钢筋混凝土结构施工周期较长且施工质量较差，主体结构施工完成后仍需要对外墙进行螺杆孔洞封堵等外墙处理施工，根据现阶段的外墙封堵质量存在一定的漏水隐患，后期二次处理将会花费大量的人工费、材料费和机械费。由于钢结构和预制外墙都是提前预制、现场安装，可以节约工期。同时，预制外墙和钢结构在工厂加工，构件的平整度、垂直度等精度高，不需要后期对外墙进行处理，因此可以缩短施工周期、节约费用。

项目采用EPC 总承包模式，18#幼儿园根据业主要求优化为永临结合办公区，要求项目在90 天内建成并投入使用，由于工期紧任务重，联合设计单位将幼儿园的结构形式优化为装配式钢框架+全预制外墙。

采用装配式钢框架体系，外墙全部采用预制混凝土外墙，预制外墙与钢框架的连接形式及预制外墙之间的缝隙封堵处理成为钢结构建筑全预制外墙施工的关键技术点。

预制外墙与钢结构采用预埋支座螺栓连接方式，并在外墙之间拼缝采用密封胶封堵，缩短现场外墙处理的施工工序，从而缩短工期。同时外墙防水采用凹槽防水+双层密封胶封堵形式，结构防水与材料防水相结合，同时在两层密封胶中间设置雨水疏水通道，堵疏结合，将渗漏雨水排至室外散水。

3 施工工法技术重点

对预制构件与钢结构节点进行专项设计，预制构件与钢结构之间通过钢牛腿采用螺栓进行连接，确保预制构件连接的可靠性。

预制外墙多道防水技术，外墙防水采用凹槽防水+双层密封胶封堵形式，结构防水与材料防水相结合，同时在两层密封胶中间设置雨水疏水通道，堵疏结合。

建筑外墙免抹灰免装饰技术，因外墙采用预制外墙，幼儿园外墙不需要进行抹灰，且可以展示构件清水混凝土效果，节约工期，体现工业之美。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

钢结构和预制外墙深化设计→预制外墙吊装→预制外墙密封胶施工→装饰装修。

4.2 操作要点

①连接节点优化

根据设计需求以及设计图集确定预制构件与钢结构连接节点，确保连接节点满足后期稳定性和实用性要求。首层预制构件底部与L 形牛腿采用螺栓连接，L 形牛腿与地梁埋板采用焊接连接，首层顶部与钢梁采用梯形牛腿采用螺栓连接。二、三层预制构件底部与顶部同钢梁采用梯形牛腿进行螺栓连接。预制外墙连接节点详见图1-图5。

图1 预制外墙与钢梁连接节点

图2 预制外墙细部连接节点

图3 墙低连接节点

图4 连接节点现场实例图

图5 连接节点现场实例图

②预制构件拆分

连接节点确认之后，利用BIM 技术根据设计图纸对幼儿园初步主体结构进行建模，针对模型进行构件拆分，确定预制外墙种类及型号。预制外墙拆分详见图6-图8。

图6 预制构件一层拆分图

图7 预制构件二层拆分图

图8 预制构件三层拆分图

③预制构件深化

针对各位置预制外墙进行深化设计，预制构件上深化设计出防水凹槽、埋件等，用于后期施工。预制外墙典型模型详见图9，预制构件防水凹槽实例详见图10。

图9 预制外墙模型图

图10 预制外墙防水凹槽

④钢结构深化

采用BIM 技术针对钢结构部主体部分进行拆分，针对钢构件进行深化设计，确保钢结构上预留孔洞，便于后期钢结构牛腿安装。主体钢结构深化模型详见图11。

图11 钢结构主体BIM模型

⑤预制构件吊装

设计完成后委托预制构件厂进行生产加工，现场进行预制构件安装。预制构件安装实例图详见图12。

图12 预制构件安装

⑥预制外墙防水

预制外墙间采用密封胶进行封堵，预制外墙水平方向主要采用防水凹槽及密封胶进行防水，外侧密封胶失效后雨水沿着凹槽流向竖向空腔，在重力作用下外排到外部散水。预制外墙防水节点详见图13-图16。

图13 预制外墙间连接示意图

图14 预制外墙防水剖面示意图

图15 预制外墙防水示意图1（雨水侵袭，由密封胶承担主要防水功能）

图16 预制外墙防水示意图2（密封胶未失效时，雨水侵袭，由防水凹槽进行防水，经过竖向空腔外排到散水）

图17 密封胶成型效果

预制外墙防水竖向主要采用两道密封胶及内部防水空腔进行防水，外侧密封胶失效后雨水进入竖向空腔，进去的水分沿着防水凹槽，流进竖向空腔，直接排放到外部散水。

针对中高层建筑，为避免因竖向空腔堵塞导致漏水，在预制构件纵横向交接处设置排水管，保证雨水能够及时排出。

当每一层预制构件安装完成后需对每个缝隙进行封堵，密封胶施工严格按照规范进行。施工工序为垃圾清理→胶缝清理→铺贴美纹纸→密封胶施工→清理收面。

⑦预制外墙连接件隐蔽处理

首层预埋件在装饰面层以下，不需要进行特殊处理，后期建筑面层隐蔽。

二、三层预制外墙底部钢牛腿因为内部存在凹槽，不利于后期装修，同设计确认凹槽内部填充同底板标号混凝土进行填充，填充完成后预埋件位于建筑面层下部。预制构件与牛腿连接凹槽实例图详见图18。

图18 现场预制外墙底部钢牛腿凹槽

预制外墙顶部钢牛腿采用装修吊顶及装饰面板进行隐蔽处理。

5 工法优点

5.1 建设周期短

本工法采用钢结构+全预制外墙的结构形式，钢结构和预制构件均为工厂预制，同时由于预制构件可达到免抹灰的清水混凝土效果，可减少外墙处理工序，从而缩短建设周期。

5.2 工程造价低

本工法缩短建设周期，减少了外墙处理施工工序，节约了人员、材料和机械的投入。

5.3 施工质量高

预制外墙和钢结构均在工厂提前生产，施工质量得以保证，同时采用结构凹槽防水及密封胶对结构缝隙进行封堵，提高了结构防渗漏的性能。

5.4 安全保障性强

由于采用钢结构和预制外墙，避免了外墙现浇施工，减少了高空作业的工程量，提高了施工的安全性。

5.5 可实施性强

由于采用钢结构和预制外墙，均为重复操作，便于工人操作，可实施性强。

6 结语

外墙全部采用预制混凝土外墙，预制外墙与钢框结构通过钢牛腿采用螺栓进行连接，预制外墙之间的缝隙采用密封胶封堵，预制外墙采用多道防水工艺，保证后期外墙施工质量。满足绿色施工、降本增效的要求，并且采用本工法可节省大量的劳动力，具有一定的社会效益。同时本工法很好的优化了钢结构与预制外墙的连接节点及预制外墙之间缝隙的防水工艺，提高效率、保证质量与进度、工艺美观、节约工期。