純鋼結(jié)構(gòu)超高、大跨度輕質(zhì)隔墻內(nèi)置鋼骨架施工技術(shù)研究

張文莉 劉志剛

（甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 7300000）

鋼結(jié)構(gòu)體系憑借其自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢(shì)，在高層、超高層及異形場(chǎng)館類建筑中大量使用；而輕質(zhì)隔墻具有質(zhì)輕、防火、抗震、保溫、隔熱、綠色環(huán)保、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，且施工方便、加工性能良好，安拆方便，裝飾效果好，在建筑工程領(lǐng)域，特別是在公共建筑鄰域中得到合理、廣泛的應(yīng)用。輕質(zhì)隔墻體系在純鋼結(jié)構(gòu)隔墻施工領(lǐng)域的應(yīng)用以及如何解決超高大跨隔墻體系的穩(wěn)定性、耐久性以及隔墻體系與鋼結(jié)構(gòu)連接等問題，成為現(xiàn)階段隔墻施工必須面對(duì)和研究的課題。

1 工程應(yīng)用

甘肅科技館為甘肅省內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)工程首次大體量采用輕鋼龍骨隔墻體系的工程。甘肅科技館是甘肅省有史以來投資和建設(shè)規(guī)模最大的社會(huì)公益性科普項(xiàng)目，工程建筑總長(zhǎng)度168m，總寬度81m，建筑總高度37.4m，地下一層，地上五層，一至五層層高依次為9.0m、8.0m、8.0m、5.6m、5.6m，建筑軸網(wǎng)柱距12m×12m，總建筑面積50075m2。結(jié)構(gòu)形式采用鋼框架支撐結(jié)構(gòu)，該工程室內(nèi)外隔墻均采用輕鋼龍骨纖維水泥板、石膏板隔墻，衛(wèi)生間隔墻采用FPB輕質(zhì)隔墻，隔墻高度多在8～9m，最高11.2m。

如圖1所示，純鋼結(jié)構(gòu)超高大跨輕鋼龍骨隔墻體系通過內(nèi)置鍍鋅方鋼立柱及橫梁骨架，將超高大跨隔墻體系有效分割為若干單元，使之每個(gè)單元均能滿足輕鋼龍骨隔墻的受力要求，大幅提高了輕鋼龍骨隔墻墻體限制高度，隔墻體系剛度、墻體延性、承載力、抗震性能顯著提高。隔墻方鋼立柱頂部與結(jié)構(gòu)鋼梁采用套管式插芯滑動(dòng)連接，隔墻兩端與結(jié)構(gòu)鋼柱相鄰位置增設(shè)方鋼立柱，隔墻體系與主體鋼結(jié)構(gòu)各成體系，有效避免了結(jié)構(gòu)整體變形對(duì)隔墻體系的附加變形影響避免裂縫產(chǎn)生，大大提高了隔墻體系整體剛度、墻體延性、承載力以及抗震性能。同時(shí)，隔墻體系根據(jù)房間的使用功能、防火性能、飾面材料的要求，在方鋼骨架內(nèi)可任意選取FPB輕質(zhì)條板隔墻或輕鋼龍骨纖維增強(qiáng)型隔墻、石膏板隔墻體系；并通過調(diào)整輕鋼龍骨的規(guī)格、填充巖棉的厚度、面板的材質(zhì)及層數(shù)滿足隔墻體系的耐火、隔聲性能等相關(guān)技術(shù)要求。

圖1 隔墻體系龍骨布置示意圖

經(jīng)過甘肅科技館工程近60000m2超高大跨度輕質(zhì)隔墻施工實(shí)踐，墻體的整體穩(wěn)定性、耐久性均未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，且施工便捷，實(shí)施效果良好。

2 技術(shù)特點(diǎn)及適用范圍

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

1）通過內(nèi)置鍍鋅方鋼立柱及橫梁骨架，將超高大跨隔墻體系有效分割為若干單元，使每個(gè)隔墻單元均滿足輕鋼龍骨隔墻的受力要求，從而大幅提高了輕鋼龍骨隔墻體系墻體限制高度。隔墻體系整體剛度、墻體延性、承載力、抗震性能顯著提高，成功解決了輕質(zhì)隔墻體系在超高大跨純鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的技術(shù)難題；

2）隔墻方鋼立柱頂部與結(jié)構(gòu)鋼梁采用套管式插芯滑動(dòng)連接，立柱頂部隔墻兩端與結(jié)構(gòu)鋼柱相鄰位置增設(shè)方鋼立柱，隔墻體系與主體鋼結(jié)構(gòu)各成體系，有效避免了結(jié)構(gòu)整體變形對(duì)隔墻體系的附加變形影響，避免裂縫產(chǎn)生。

3）隔墻體系門窗洞口周邊均設(shè)置方鋼框架，并與隔墻方鋼龍骨焊接，增加門窗洞口部位結(jié)構(gòu)剛度，有效避免了門窗洞口角部裂縫的產(chǎn)生。

4）隔墻體系根據(jù)房間的使用功能、防火性能、飾面材料的要求，在方鋼骨架內(nèi)可任意選取FPB輕質(zhì)條板隔墻或輕鋼龍骨纖維水泥板、石膏板隔墻體系；并通過調(diào)整輕鋼龍骨的規(guī)格、填充巖棉的厚度、面板的材質(zhì)及層數(shù)滿足隔墻體系的耐火性能等相關(guān)技術(shù)要求。

5）超高大跨隔墻體系施工采用自行式高空升降作業(yè)平臺(tái)，通過直流蓄電池提供動(dòng)力實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、轉(zhuǎn)向和升降，且平臺(tái)承載量較大，具有卓越的穩(wěn)定性和安全性。施工速度快速高效、方便快捷。

6）對(duì)于纖維水泥板面層采用嵌縫密封膠代替嵌縫膩?zhàn)拥淖龇?，在面板間進(jìn)行首道嵌縫處理，外粘嵌縫帶，防止板面裂縫，減少后期墻體裂縫的修理工作。

7）該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著，合理的施工技術(shù)減少了材料和人工投入，縮短了工期。

2.2 適用范圍

本技術(shù)適用于純鋼結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)隔墻高度遠(yuǎn)大于普通輕鋼龍骨隔墻體系墻體限值高度，隔墻體系整體強(qiáng)度、剛度、墻體延性不能滿足規(guī)范要求時(shí)，通過內(nèi)置方鋼龍骨的輕鋼龍骨隔墻體系。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

地面清理→隔墻定位及驗(yàn)收→隔墻方鋼骨架定位及安裝→安裝沿頂龍骨和沿地龍骨→安裝邊框龍骨→豎向龍骨分檔→安裝豎向龍骨→安裝橫向貫通龍骨→輕鋼龍骨安裝驗(yàn)收→機(jī)電鋪管及附墻設(shè)備固定及檢查→安裝一側(cè)罩面板→填塞防火巖棉→安裝另一側(cè)罩面板→接縫及護(hù)角處理→質(zhì)量驗(yàn)收。

3.2 主要施工操作要點(diǎn)

3.2.1 隔墻方鋼骨架安裝

1）立柱底板安裝：根據(jù)隔墻立柱位置居中埋設(shè)一鍍鋅鋼板，通過化學(xué)錨栓與結(jié)構(gòu)混凝土樓連接，化學(xué)錨栓錨入樓板混凝土不少于100mm。

2）安裝鋼立柱：鋼立柱及橫梁根據(jù)隔墻位置、荷載作用通過結(jié)構(gòu)計(jì)算確定，本項(xiàng)目立柱、橫梁均采用鍍鋅方鋼。隔墻鋼立柱底部與埋板角焊縫連接，頂部通過方鋼插芯與鋼梁連接。頂部插芯件兩側(cè)各開設(shè)四個(gè)長(zhǎng)度不小30mm孔徑15mm的長(zhǎng)圓孔，通過螺栓使得隔墻鋼立柱與頂部鋼梁滑動(dòng)連接，方鋼套管插芯件與頂部鋼梁局部點(diǎn)焊，如圖2所示，圖中（a）～（d）分別為鋼立柱底部連接節(jié)點(diǎn)、鋼立柱頂部插芯連接節(jié)點(diǎn)、特殊部位隔墻鋼立柱連接節(jié)點(diǎn)（一）、特殊部位隔墻鋼立柱連接節(jié)點(diǎn)（二）四種情況下的構(gòu)造圖。

圖2 鋼立柱連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖

3）立柱水平間距不大于3m，并在門窗洞口兩側(cè)、墻體轉(zhuǎn)角、丁字墻交界位置、結(jié)構(gòu)鋼柱相鄰位置以及無支撐墻端均設(shè)置。同時(shí)，橫梁豎向間距為3.0m。并在門洞口頂部、窗洞口上下邊增加方鋼橫鋼梁。

4）橫梁安裝：根據(jù)實(shí)際測(cè)量立柱凈距確定橫梁長(zhǎng)度，通過角部焊縫與立柱連接（焊縫高度為1.5倍的鋼板厚度），形成輕鋼龍骨隔墻體系整體受力體系。

5）門窗洞口位置增設(shè)隔墻鋼立柱，立柱底部與一鍍鋅鋼板焊，并通過化學(xué)錨栓錨固于結(jié)構(gòu)樓板上，立柱頂部與隔墻橫梁焊接；并按門窗洞口頂標(biāo)高安裝洞口方鋼管過梁，與兩邊洞口鋼立柱焊接，以提高洞口位置隔墻骨架整體剛度減少表面裂縫。

3.2.2 安裝沿頂龍骨和沿地龍骨

圖3 天地龍骨與鋼骨架連接示意圖

如圖3所示，沿頂龍骨和沿地龍骨要求用高邊橫龍骨，并按隔墻位置線將沿頂、沿地龍骨采用自鉆螺釘固定在隔墻方鋼橫梁上，自鉆螺釘起始位置距龍骨端50mm，自鉆螺釘釘距600mm，成Z字型布置。沿地龍骨與混凝土樓面接觸時(shí)采用射釘固定于混凝土樓面上。

3.2.3 安裝邊框龍骨

如圖4所示，沿彈線位置固定邊框龍骨，邊框龍骨采用自鉆螺釘固定在隔墻方鋼立柱上，自鉆螺釘起始位置距龍骨端50mm，釘距600mm，成Z字型布置。

圖4 豎龍骨與鋼骨架連接示意圖

3.2.4 豎龍骨分檔

在安裝沿頂、沿地龍骨后，按面板寬度排布豎龍骨，其間距一般為300、400、600。分檔時(shí)自墻的一端開始布置。門窗洞口等位置不得改變內(nèi)隔墻豎龍骨定位尺寸，并增設(shè)附加龍骨進(jìn)行調(diào)整。

3.2.5 安裝豎龍骨

如圖5所示，按分檔位置安裝豎龍骨，豎龍骨上下兩端插入沿頂龍骨及沿地龍骨，調(diào)整垂直及定位準(zhǔn)確后，用電鉆在豎龍骨與沿頂沿地龍骨之間鉆孔，再用拉鉚釘固定；豎向龍骨按上下高邊橫龍骨之間距離裁剪（豎龍骨長(zhǎng)度可較上下橫龍骨間距短10mm）。豎龍骨安裝時(shí)，開口方向應(yīng)保持一致，安裝后用吊垂校正豎向龍骨垂直度。

圖5 豎龍骨與天地龍骨的固定

3.2.6 安裝橫向龍骨

安裝貫通龍骨，其豎向間距不大于1.2m，并在每個(gè)豎向龍骨和貫通龍骨的開口處安裝支撐卡，用以固定貫通龍骨。同時(shí)，墻體高度大于板材長(zhǎng)度時(shí)，在板材的橫方向接縫處加設(shè)水平龍骨，以提高墻體的強(qiáng)度及防火性能，水平龍骨選用天龍骨，并保證面板的錯(cuò)縫安裝。

3.2.7 電氣鋪管、附墻設(shè)備安裝

按圖紙預(yù)埋管道和附墻設(shè)備。管線敷設(shè)要求與龍骨的安裝同步進(jìn)行，或在另一側(cè)面板封板前進(jìn)行，并采取局部加強(qiáng)措施，固定牢固。

3.2.8 龍骨調(diào)整

為保證施工質(zhì)量，待機(jī)電安裝完后再次用鉛錘或靠尺校正豎龍骨垂直度和龍骨中心距。檢查隔斷骨架的牢固程度，門窗框、各種附墻設(shè)備、管道的安裝和固定是否符合設(shè)計(jì)要求。如有不牢固處，應(yīng)進(jìn)行加固。

3.2.9 安裝罩面板

1）檢查龍骨安裝質(zhì)量、門洞口框是否符合設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，龍骨間距是否符合面板寬度的模數(shù)。

2）面板從墻的一端開始，順序安裝，同一張面板應(yīng)從板的中部向板的四邊固定，板邊應(yīng)位于豎龍骨中央，面板同龍骨的重疊寬度不小于15mm。隔墻下端的面板不應(yīng)直接與地面接確，留有10mm縫隙，輕質(zhì)隔墻與結(jié)構(gòu)墻留有5mm縫隙，縫隙可用密封膠嵌實(shí)。

3）面板與輕鋼龍骨用自攻螺釘固定，螺釘長(zhǎng)度應(yīng)與墻一側(cè)板材厚度相配套，單層板采用25mm釘，雙層板采用35mm釘，螺釘應(yīng)陷入面板表面0.5mm～1mm為宜，且不應(yīng)切斷面板，暴露內(nèi)料；板邊釘距為200mm，板中間距為300mm，螺釘距板邊緣的距離控制在10-15mm，自攻螺釘固定時(shí)，面板必須與龍骨緊靠。

4）為有效的杜絕墻體裂縫，隔墻面板水平縫應(yīng)錯(cuò)縫處理，并在門窗洞口位置采用整板切割或排刀把板方式，有效防止裂縫。

5）纖維水泥板面板板材接縫密拼，接縫處采用密封膠將板縫填平；石膏板面板板材接縫處留出4～6mm間隙，接縫處采用接縫膩?zhàn)犹钇?。?dāng)墻長(zhǎng)超過12m時(shí)，應(yīng)留設(shè)結(jié)構(gòu)伸縮縫，龍骨及板面均斷開，縫寬8mm。

圖6 結(jié)構(gòu)伸縮縫做法

3.2.10 安裝巖棉板

在一側(cè)面板安裝完畢一側(cè)后，開始安裝巖棉。填充材料應(yīng)鋪滿鋪平，并安裝牢固，不得松脫下垂。如遇龍骨內(nèi)部有管線通過，要求用巖棉板把管線裹實(shí)。

3.2.11 安裝另一側(cè)罩面板

機(jī)電安裝管線敷設(shè)及防火棉檢查合格后，方可進(jìn)行罩面板封板。

3.2.12 接縫和護(hù)角處理

面板拼接形式有三種，平面接縫、陰角接縫和陽(yáng)角接縫。平面接縫做法：罩面接縫按以下程序處理①刮嵌縫膩?zhàn)樱汗吻犊p膩?zhàn)忧跋葘⒔涌p內(nèi)浮土清除干凈，用小刮刀把膩?zhàn)忧度氚蹇p，與板面填實(shí)刮平。②粘貼拉結(jié)帶：待嵌縫膩?zhàn)幽坛尚渭纯烧迟N拉接材料，先在接縫上薄刮一層稠度較稀的膠狀膩?zhàn)樱穸葹?mm，寬度為100拉結(jié)帶寬，隨即粘貼拉結(jié)帶，用中刮刀從上而下一個(gè)方向刮平壓實(shí)，趕出膠膩?zhàn)优c接結(jié)帶之間的氣泡。③刮中層膩?zhàn)樱豪Y(jié)帶粘貼后，立即在上面再刮一層比拉結(jié)帶寬80mm左右厚度約1mm的中層膩?zhàn)?，使拉結(jié)帶埋入這層膩?zhàn)又?。④找平膩?zhàn)樱河么蠊蔚秾⒛佔(zhàn)犹顫M楔形槽與板抹平。陰角接縫和陽(yáng)角接縫具體要求同平面接縫。

3.2.13 特殊節(jié)點(diǎn)做法

1）衛(wèi)生間等有防水要求的房間，輕質(zhì)隔墻下應(yīng)澆筑素混凝土坎臺(tái)，高度為建筑地面上返300mm。

2）對(duì)于有防火要求的輕質(zhì)隔墻穿墻管道周圍需做防火封堵處理，如圖7所示。

3）隔墻面板與結(jié)構(gòu)鋼柱之間采用彈性膩?zhàn)忧犊p處理。如圖8所示。

圖7 管道穿墻防火封堵節(jié)點(diǎn)示意圖

圖8 隔墻與主體鋼柱相鄰部位節(jié)點(diǎn)示意圖

4 結(jié)論

在甘肅科技館建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過內(nèi)置方鋼骨架及局部節(jié)點(diǎn)做法的優(yōu)化成功解決了超高大跨輕質(zhì)隔墻在純鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用問題；通過在方鋼骨架內(nèi)設(shè)置不同的隔墻材料（如輕鋼龍骨石膏板、輕鋼龍骨纖維水泥板以及FPB輕質(zhì)條板），滿足不同方面隔墻體系功能要求。經(jīng)過甘肅科技館工程近60000m2超高大跨度輕質(zhì)隔墻施工實(shí)踐，墻體的整體穩(wěn)定性、耐久性、施工便捷性等性能均未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，驗(yàn)證了該項(xiàng)施工技術(shù)的先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性，取得了較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效果，為同類工程積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

同時(shí)，在項(xiàng)目實(shí)施中從優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工中骨架安裝、采用專業(yè)技術(shù)人員全過程管理，提高勞動(dòng)效率，提高成品率等措施，使整體經(jīng)濟(jì)效益得到了明顯的提高。通過技術(shù)創(chuàng)新，采用新的施工工藝，同墻體砌筑、抹灰相對(duì)比，輕質(zhì)隔墻體系減少了砌筑及抹灰工序，節(jié)約了大量的人力、物力的投入，節(jié)約了資源，縮短了施工工期近4個(gè)月。同時(shí)，采用輕質(zhì)隔墻體系大幅降低了結(jié)構(gòu)自重，提高了結(jié)構(gòu)安全性，且輕質(zhì)隔墻體系具有質(zhì)輕、防火、綠色環(huán)保、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，而且施工方便、加工性能良好，安拆方便社會(huì)效益極佳。