高层住宅楼外幕墙改造技术创新

史江

（中铁建设集团有限公司，北京 100040）

1 引言

大部分老旧小区的高层住宅楼的外墙保温材料采用的是聚苯板，在进行外墙改造时，若贸然进行焊接，很容易产生火灾。 因此，针对此类外幕墙改造工程，创新出了一种“零焊接”施工技术。 所谓“零焊接”，即整个龙骨体系全部采用螺栓连接，施工中无任何焊接作业。

2 工程实例

华润丽都悦府项目位于北京市朝阳区四元桥将台西路和芳园西路交叉口， 项目由3 栋于20 世纪90 年代竣工的高层住宅楼组成，外立面保温层材料是聚苯板，面层材料是瓷砖。现需要在现有外立面的基础上增加铝板幕墙， 对外立面进行全面升级改造。 铝板幕墙体系，竖向采用热镀锌钢龙骨，横梁采用角钢龙骨，面板采用3 mm 氟碳喷涂铝单板。 为防止施工时聚苯板着火，提出了零焊接施工理念，并从深化设计和施工组织两方面实现现场施工的零焊接。

2.1 后置埋件深化

高层住宅外墙改造施工中最重要的一个环节是后置埋件的深化设计。 以华润丽都悦府项目为例，原设计方案中采用的是槽形后置埋件，经深化设计后采用的是长孔形后置埋件。

两者相比，深化方案存在如下优点：

1）深化方案具备横向调节性能；

2）原设计方案埋件构造厚度为35 mm，深化方案埋件构造厚度为20 mm， 深化方案在进出方向上具备更大的调整空间；

3）深化方案相对原设计方案，少了哈芬槽以及T 形螺栓，只是在钢板上开长孔，同时采用标准的钢螺栓，因此存在相当大的成本优势[1]。

2.2 转接件深化

高层住宅外墙改造施工中最能节约费用的一个环节是转接件的深化设计。 以华润丽都悦府项目为例，原设计方案中采用的是铝制120 mm 高转接件， 经深化设计后采用的是铝制90 mm 高转接件。

两个方案对比，深化方案存在如下优点：

1）深化方案经过计算采用90 mm 高转接件满足设计要求，相对原设计方案的120 mm 高转接件，节省成本25%；

2）深化方案加大横向调节用长孔，进出位调整可以达到±30 mm，原设计方案可调幅度为±20 mm，这样就能够更好地适应结构偏差问题。

2.3 铝板拼缝深化

铝板的拼缝形式是关乎整个外墙改造成果美观性的关键点。 以华润丽都悦府项目为例，原设计方案中采用的是硅酮耐候密封胶深凹缝（见图1），经深化设计后采用的是带胶条的铝封条密封缝（见图2）。

图1 硅酮耐候密封胶深凹缝

图2 带胶条的铝封条密封缝（单位：mm）

两种方案相比，深化方案存在如下优点：

1）深化方案铝板拼缝采用胶条密封，这样就避免了现场打胶及胶对铝板的二次污染，同时提高工效；

2）深化方案取消了原设计方案中铝板周边的铝附框，节省了成本；

3）深化方案固定铝板的螺钉采用自钻钉，相对原设计方案的机制螺钉，少了现场开孔及攻丝环节，极大地提高了施工效率，保证了施工质量。

2.4 横梁立柱连接深化

高层住宅外墙改造中另一个可重点深化的部位就是横梁和立柱的连接形式。 以华润丽都悦府项目为例，原设计方案中采用的是钢角码转接（见图3），经深化设计后采用的是铝套转接（见图4）。

图3 钢角码转接

图4 铝套转接

两者相比，深化方案存在如下优点。

1）原设计方案安装相对烦琐，需要先将钢角码通过螺钉固定到立柱上，然后将横梁固定到钢角码上。 每个连接点需要采用5 颗螺钉，连接后的抗扭性能较差。

2）深化方案只需要将铝套套在横梁的两段，然后将铝套固定到立柱上即可。 安装便捷，定位精准。 铝套采用开模定制大批量加工，成本几乎不会有增加，但是有效降低了现场人工成本，同时提高了施工质量[2]。

3 受力计算

3.1 荷载计算

按照规范，幕墙承受的荷载作用组合计算应考虑正风压、地震荷载组合：

式中，Szkp为正风工况下组合荷载标准值，kN/m2；Szp为正风工况下组合荷载设计值，kN/m2；Wkp为作用在幕墙上的正风压荷载标准值，MPa；γw为荷载作用效应的分项系数， 取1.5；qEk为分布水平地震作用标准值，0.24 kN/m2；γE为地震作用分项系数，取1.3；φE为面板荷载组合设计值，取0.5。

式中，数值1.294 203 kN/m2是北京地区风荷载标准值，公式中所有数值均由GB 50009—2012 《建筑结构荷载规范》中给出。

考虑负风压、地震荷载组合：

式中，Szkn为负风工况下组合荷载标准值；Szn为负风工况下组合荷载设计值；Wkn为作用在幕墙上的负风压荷载标准值，MPa。

式中， 数值-1.725 604 kN/m2是北京地区风荷载标准值，公式中所有数值均由GB 50009—2012 《建筑结构荷载规范》中给出。

综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度演算，采用面板荷载组合标准值Szkn为1.725 604 kN/m2， 面板荷载组合设计值Szn为2.744 406 kN/m2。 立柱承受风荷载标准值取1.544 664 kN/m2，横梁承受风荷载标准值取1.708 759 kN/m2，经过荷载计算得出，满足要求[3]。

3.2 铝板强度计算

选定面板材料为铝-3003-H24，校核结论见表1 面板强度校核表（由于铝板背面的加强肋是两根对称布置的，所以表1中两个类型B 的数据一样）。

表1 面板强度校核表

强度校核依据：

铝板挠度校核依据：

式中，M 为支座中点弯矩计 算值，N·mm2；W 为加强肋的截面抵抗弯矩，mm3；U 为铝板扰度，mm；L 为板分格的短边边长，mm。

强度满足要求依据：

式中，q 为荷载，N/mm2；fa为铝板强度设计值，N/mm2。

公式中所有数值均由GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中给出。

挠度满足要求依据：

式中，L=a，取值570 mm。

综上所述，得出结论：强度和挠度满足要求。

4 结语

综上所述， 在老旧小区高层住宅楼外墙提升改造工程施工过程中，经常遇到的最大问题是如何防止外保温材料着火。针对此项重大隐患， 本文重点探讨了老旧小区高层住宅楼外墙改造施工技术的创新。 通过对后置埋件、转接件、铝板拼缝、横梁和立柱连接件4 个施工关键工序的深化设计， 达到采用零焊接的施工方法，以其在安全性、经济性和美观性等方面达到最优和最安全的施工方案。 期望对我国大量老旧小区高层住宅楼外墙改造提升施工技术提供一定的参考。