一、前言

 

隨著建筑業(yè)的進步，鋼結(jié)構(gòu)住宅開始慢慢盛行，近年來，鋼結(jié)構(gòu)住宅更是被廣泛的應(yīng)用在各行業(yè)中，針對鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)過程中的預(yù)制墻板的安裝和施工工作，本文展開了詳細的論述。

 

二、我國鋼結(jié)構(gòu)建筑基本情況

 

近年來，隨著城市建設(shè)的發(fā)展和高層建筑的增多，我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展十分迅速，鋼結(jié)構(gòu)住宅已由選擇試點進行建設(shè)發(fā)展為作為被建設(shè)部一種綠色環(huán)保建筑列為重點推廣項目。特別是在我國大中城市中，人多、土地資源少，而人們對住宅密度、環(huán)境綠地等要求越來越高的情況下，較大范圍應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)住宅，例如：2008年11月開工的四川都江堰幸福家園、2008年3月漢陽的“寶鋼－賽博思黃金口岸”、2009年6月開工的北京市郭莊子住宅小區(qū)等等。

 

三、鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點

 

鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，在使用功能、設(shè)計、施工以及綜合經(jīng)濟方面具有優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾點：

 

1、設(shè)計制造工期短，設(shè)計生產(chǎn)一體化

現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計借助于計算機和專業(yè)化結(jié)構(gòu)分析軟件，使得設(shè)計周期大大縮短，設(shè)計中的修改和調(diào)整非常方便。鋼結(jié)構(gòu)具有工廠預(yù)制、現(xiàn)場安裝的特點，可以將前期 設(shè)計和現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)手段相結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)計算機和數(shù)控機床結(jié)合，使設(shè)計人員在工作室中完成設(shè)計后，即由工廠的生產(chǎn)線完成產(chǎn)品制作，具有極高的效率和精 確度，可以大大減少項目建設(shè)周期。

 

2、能夠合理布置工程區(qū)間

在居住建筑中，建筑師和居民一直希望能夠有大跨的無豎向結(jié) 構(gòu)的空間，這樣，可以根據(jù)需求進行靈活隔斷，使室內(nèi)布置呈多樣化。傳統(tǒng)住宅由于所用材料的性質(zhì)，限制了空間布置的自由。鋼結(jié)構(gòu)住宅可以利用鋼材強度高的特 點，采用大空間柱網(wǎng)布置，使建筑平面分割靈活。同時，利用鋼結(jié)構(gòu)連接簡單的特點，在垂直平面內(nèi)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更好地應(yīng)用錯層、躍層結(jié)構(gòu)。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu) 截面尺寸小，墻體薄，墻體占用面積小，與磚混結(jié)構(gòu)相比，可減少墻體占有面積60%左右，有效地增加使用面積。

 

3、承載強度高，抗震性能優(yōu)越

相同的荷載，鋼結(jié)構(gòu)截面最小，相同的截面，鋼結(jié)構(gòu)承載力最大。在抗震設(shè)防區(qū)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有許多不足之處，而鋼結(jié)構(gòu)重量輕，六層輕鋼住宅的重量僅相當 于四層磚混結(jié)構(gòu)的重量，因此，本身所受到的地震作用??；而且，鋼材具有高延展性，有較好的耗能能力。因此，抗震性能好，結(jié)構(gòu)安全度高。

 

四、鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系

 

鋼結(jié)構(gòu)住宅體系區(qū)別于傳統(tǒng)體系住宅的內(nèi)容主要是指主體鋼結(jié)構(gòu)承重體系、外圍護墻和內(nèi)隔墻體組成的圍護結(jié)構(gòu)體系以及樓板結(jié)構(gòu)體系。

 

1.鋼結(jié)構(gòu)承重體系的分類及其類型選擇鋼結(jié)構(gòu)體系的種類有多種，但應(yīng)用于住宅的主要形式有以下幾種：

（一）純框架結(jié)構(gòu)體系。純框架結(jié)構(gòu)體系是指沿縱橫方向均由框架作為承重和抵抗水平抗側(cè)力的主要構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系。其特點為：可以形成較大使用空間，平面布置靈活，適應(yīng)多種類型的使用功能，結(jié)構(gòu)各部分剛度比較均勻，構(gòu)件易于標準化、定型化、裝配化，構(gòu)造簡單，易于施工；但是抗側(cè)移剛度小。常用于層數(shù)不超過12層的建筑。

 

（二）鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系?？蚣?支撐體系是在框架體系中的部分框架柱之間設(shè)置豎向支撐，形成若干榀帶豎向支撐的支撐框架，或在框架體系中內(nèi)部設(shè)置若干榀僅承擔豎向荷載的帶豎向支撐的排架結(jié)構(gòu)，周邊則為剛接框架。這種體系具有良好的抗震性能和較大的側(cè)向剛度，支撐結(jié)構(gòu)起著剪力墻的作用，承擔大部分的水平力。適用于30-40層的高層住宅結(jié)構(gòu)。

 

（三）鋼框架-剪力墻（筒體）體系。鋼框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指一般在鋼框架內(nèi)采用帶豎縫的鋼筋混凝土抗震墻板或內(nèi)埋鋼支撐的預(yù)制鋼筋混凝土墻板，它可與室內(nèi)橫隔墻結(jié)合布置，形成房屋的主要抗側(cè)力構(gòu)件；當外部的鋼框架采用3-4米左右的密柱、深梁組成鋼框筒時，為鋼框筒-筒體結(jié)構(gòu)體系。最大適用高度較高。

 

五、外墻板安裝存在的問題與改進建議

 

1．外墻板安裝存在的問題

國外已建和在建的鋼結(jié)構(gòu)住宅中，部分外墻板使用的是聚苯復合墻板，節(jié)能保溫效果比較理想，但同時也存在不少問題。

 

(一)外墻板的現(xiàn)場安裝方式與計算模型不符。目前外墻板的安裝方式主要是與梁、柱鉸接連接，也就是常說的墻板的豎裝和橫裝。豎裝或橫裝墻板的兩端都要形成鉸接構(gòu)造，設(shè)計時按兩端簡支板模型計算。而已建和在建的部分鋼結(jié)構(gòu)住宅中，有的外墻板的一邊與鋼梁連接，相鄰的一邊與鋼柱連接，這樣就形成了相鄰兩邊簡支，而另兩邊自由的連接方式。有的刻意外伸樓板以放置外墻板，外墻板下端直接擱置在樓板上，沒有任何連接措施：而外墻板的上端與梁鉸接連接，但外墻板的左右兩邊自由，形成上端簡支、下端彈性支承的連接方式。以上2種連接方法均與兩端簡支板計算模型不符，存在著安全隱患。

 

另外，為放置外墻板而刻意外伸的樓板，雖在建筑造型中可以形成色帶，達到一定的裝飾效果，但由于建筑防水構(gòu)造處理不當，成為漏雨與滲水的通道(如圖1所示)，使得房間內(nèi)墻皮剝落、裝修木地板大面積起鼓等。

 

(二)外墻板的安裝不標準，難以形成系列化。外墻板與鋼柱、鋼梁連接的安裝方法如下：首先在工廠預(yù)制的外墻板內(nèi)預(yù)埋鋼板。然后，根據(jù)現(xiàn)場的尺寸制作U型鋼筋卡，U型卡的一端與外墻板的預(yù)埋鋼板焊接，另一端伸入50 mill長的鋼套管內(nèi)。最后，將鋼套管與鋼梁、鋼柱焊接，外墻板安裝完成。從上述的安裝方法可以看出，外墻板的安裝需要大量的現(xiàn)場焊接工作，U型鋼筋卡長短不 ，很難形成標準化構(gòu)件，且費時費力，使施工周期延長。而且外墻板與鋼柱和鋼梁的縫隙大小不一，有的甚至達到100 mm，現(xiàn)場填縫工作量較大，也成為滲漏雨水的潛在通道。

 

2、外墻板安裝的改進建議

(一)外墻板的安裝方法與理論模型相符。進一步確定外墻板與鋼梁、柱的連接方式，保證外墻板的兩端是鉸接，如圖2所示。另外，樓板不要刻意外伸擱置外墻板，而是直接將外墻板外掛，把樓板、鋼梁柱等包覆在里面，可有效地消除冷熱橋效應(yīng)。

 

(二)簡化外墻板的安裝節(jié)點，使連接件標準化。利用上述的安裝方法可使現(xiàn)場焊接工作量大大減少，省去了現(xiàn)場的u型鋼筋卡和套筒的加工，既縮短了工期又節(jié)省了材料。

 

(三)簡化外墻板的吊裝方式。可以使得砂漿或細石混凝土與墻板混凝土的結(jié)合更加緊密。

 

六、內(nèi)墻板安裝存在的問題與改進建議

 

1、內(nèi)墻板安裝存在的問題

鋼結(jié)構(gòu)住宅常用的內(nèi)墻板多為輕質(zhì)復合墻板，由2層10 mm厚的水泥壓力纖維板內(nèi)嵌65 mm厚的水泥泡沫板組成，具有保溫、隔熱、輕質(zhì)、隔聲的優(yōu)良性能。同外墻板的安裝一樣，也存在著不少問題，需要研究解決。

 

(一)內(nèi)墻板定位不準。目前內(nèi)墻板的安裝方法為：先由人工扶著將內(nèi)墻板目測差不多垂直居中后，然后將木楔用錘子嵌入內(nèi)墻板的底部，使墻板的上部與鋼梁或樓板頂緊，以此將內(nèi)墻板就位。這樣內(nèi)墻板的安裝精度很難保證，其垂直度和水平度均靠目測來確定，既不科學又耗時費力。

 

(二)內(nèi)墻板的連接不牢靠。內(nèi)墻板頂部與鋼梁或混凝土樓板連接時，一般在鋼梁的下翼緣或者在樓板上固定L30―45的角鋼，使角鋼的一翼伸入內(nèi)墻板的水泥泡沫砂漿內(nèi)，起固定內(nèi)墻板的作用。而水泥泡沫砂漿較軟，剛度非常小，很難與角鋼牢固地連接在一起，在較大的水平外力作用下，會發(fā)生較大的移位，因此并不能有效地固定內(nèi)墻板。

 

2 、內(nèi)墻板安裝的改進建議

(一)內(nèi)墻板上、下部設(shè)置U型導軌與鋼梁、樓板連接。在樓板上設(shè)置通長的U型導軌80 mmx50 mmx1．5 mm，內(nèi)墻板 的頂部采用間斷式的U型導軌85 mmx60 mmx3 mm （L=100 mm)，U型導軌與內(nèi)墻板采用射釘連接，如圖5所示。該法具有墻板快速定位、連接可靠、施工速度快、節(jié)省人力等優(yōu)點，而且墻板的連接件非常標準，可以形成墻板安裝的標準化、系列化。

 

(二)嚴格處理好板縫，隔聲降噪。內(nèi)墻板設(shè)囂企口，2塊墻板問的企口處用橡膠條或密封膠(或發(fā)泡劑)填充密實：板頂與鋼梁或樓板間預(yù)留20 mm的縫隙，其中填充發(fā)泡劑或膨脹水泥砂漿，保證墻板與梁或板緊密結(jié)合，阻斷聲音傳播的通道，達到隔聲降噪的效果。

 

(三)對懸掛重物的內(nèi)墻板進行加固。在墻板預(yù)制廠有針對性地加固內(nèi)墻板，通過在墻板內(nèi)設(shè)置輕鋼龍骨(C型鋼)作為重物的支架，既保證了安全又方便快捷(如圖5所示)。

 

七、結(jié)束語

 

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用必須要注意預(yù)制墻板的安裝和施工問題，將鋼結(jié)構(gòu)住宅各方面的要素都進行分析，提升鋼結(jié)構(gòu)住宅安裝和施工的效果，為鋼結(jié)構(gòu)住宅的合理使用提供有效的技術(shù)支撐。

 

【參考文獻】

[1]侯和濤,鐘華東,李良慧. 鋼結(jié)構(gòu)住宅復合墻板安裝存在的問題與建議[J]. 新型建筑材料,2012,11:24-26.

[2]許樹芳,李東,關(guān)憶盧. 超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑墻板安裝技術(shù)[J]. 建筑技術(shù),2012,07:31-33.

[3]宋偉,王翠英. 鋼結(jié)構(gòu)新型外墻板安裝技術(shù)[J]. 科技資訊,2013,01:55.

 

（轉(zhuǎn)載自城市建設(shè)理論研究）

• 鋼結(jié)構(gòu)工程-公路鐵路橋梁、高架
• 工業(yè)園
• 工業(yè)園-東莞鋼結(jié)構(gòu)工程公司
• 預(yù)制
• 鋼結(jié)構(gòu)框架
• 廣州鋼結(jié)構(gòu)工程案例
• 鋼結(jié)構(gòu)廠房案例