輕鋼建筑結(jié)構(gòu)用金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系及其建造方法

沈正旭，賈慧娟，姚順陽，沈 翀

（金陵科技學(xué)院，江蘇南京 210000）

0 引言

金屬夾芯板以彩鋼板、不銹鋼板、鋁板等強(qiáng)度高而薄、易成型且兼具防水、耐腐蝕的金屬材料為面層，以聚氨酯、聚苯乙烯、巖棉、玻璃絲等材料為芯材的一類板材，在建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的屋面板、墻面板等。根據(jù)各板材間的連接方式不同可分為工字形插接連接夾芯板和承插式連接夾芯板。金屬夾芯板可作為輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的維護(hù)體系，通過檁條或墻梁與結(jié)構(gòu)梁或柱連接固定，板面所受的各類荷載通過檁條或墻梁傳遞至主體結(jié)構(gòu)。因此，實(shí)際施工過程中，在金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系在安裝建造前需先完成拉桿、墻梁的安裝，即需要通過測量放線、調(diào)整拉桿高度、拉桿焊接與涂裝、螺栓緊固等多道施工安裝工序，隨后才可進(jìn)入圍護(hù)體系的安裝，金屬夾心板墻面圍護(hù)體系的傳統(tǒng)建造效率較低。同時，臨時建筑及輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的金屬夾芯板墻面極易受到外力與外界作用的影響而導(dǎo)致墻面破壞，尤其是在墻角處經(jīng)常造成人為的磕碰。而在需要替換時，也將會面臨拆除所有板件，以及與板材相連接的拉桿和墻梁的連接節(jié)點(diǎn)，然后取出待替換板材才能置換新板的問題。傳統(tǒng)的金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系的重新組裝、連接及替換過程拆除工作量大，需投入一定量的勞動力，耗時費(fèi)事。

1 輕鋼建筑結(jié)構(gòu)用金屬夾芯板圍護(hù)體系

1.1 金屬夾芯板圍護(hù)體系應(yīng)用現(xiàn)狀

針對現(xiàn)有輕鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系中金屬夾芯板墻面局部替換操作過于繁雜、低效，整體裝配過程因設(shè)置過多螺栓等連接零件而安裝工序較多且與主體結(jié)構(gòu)連接方式較為煩瑣，提出一種可實(shí)現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系快速建造與高效維護(hù)替換的一種新型的建筑圍護(hù)體系用金屬夾芯板墻面及其快速建造方法。

1.2 金屬夾芯板圍護(hù)體系技術(shù)方案

輕鋼建筑結(jié)構(gòu)用金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系，包括新型帶滑動槽的金屬夾芯板（上下兩層金屬薄板，其中與豎向鋼架相連接的面板中間設(shè)置倒梯形滑動槽，內(nèi)置芯材，如玻璃絲、巖棉等防火保溫材料、與金屬夾芯板墻面對應(yīng)的豎向鋼架、墻梁，截面形式分類有方鋼管、工字形截面鋼、十字形截面梁等金屬拉桿。在輕鋼建筑結(jié)構(gòu)骨架建造結(jié)束后，先安裝墻梁，之后根據(jù)定位安裝帶滑動軌的豎向鋼架，接著可以進(jìn)入圍護(hù)體系安裝流程。該種新型金屬夾芯板墻面通過滑動槽與預(yù)先設(shè)置好的豎向鋼架連接，然后此豎直方向的金屬夾芯板墻面皆可通過滑動槽順次拼裝，只需注意首尾的封口固定即可；最后設(shè)置拉桿即可完成新型金屬夾芯板墻面體系的安裝。此種金屬夾芯板墻面減少了螺栓和自攻釘使用，使原本煩瑣的拆裝流程簡易化，有利于單個金屬夾芯板的拆卸替換，且由于使用了倒梯形滑動槽接口的設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也有所保證，受力合理。

2 輕鋼建筑用金屬夾芯板圍護(hù)體系優(yōu)勢

輕鋼建筑結(jié)構(gòu)用金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系采用金屬夾芯板墻面使用帶倒梯形滑動槽的新型金屬夾芯板，同時配套的帶滑動軌的豎向鋼架和金屬夾芯板墻面連接可靠，而且新型金屬夾芯板墻面的豎向連接也因?yàn)殚久桨疾鄣脑O(shè)計(jì)而提高結(jié)構(gòu)墻體圍護(hù)體系的整體性。可承擔(dān)圍護(hù)體系自重、及圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到的積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載等荷載作用，受力均勻，減少應(yīng)力集中的問題。

金屬夾芯板墻面的安裝圍護(hù)體系更能體現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系在構(gòu)造簡單方面的優(yōu)勢。該種新型金屬夾芯板墻面只需通過對現(xiàn)有傳統(tǒng)金屬夾芯板墻面的面層進(jìn)行簡單的彎折加工，形成滑動槽，然后填充芯材即可，配套的豎向鋼架結(jié)構(gòu)制作原理淺顯易懂，無須過多人力與技術(shù)就可以完成，工廠預(yù)制簡單快捷。

相比現(xiàn)有板材，金屬夾芯板墻面具有快速組裝、施工簡單的優(yōu)勢。簡化施工流程和裝配操作難度，提高輕鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系的裝配效率；安裝過程減少勞動力，施工高效、便捷，實(shí)現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)的快速建造。

不同于傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造，在金屬夾芯板墻面添加滑動槽的結(jié)構(gòu)使拆裝流程便捷的同時減少墻面原本連接節(jié)點(diǎn)所需螺栓等零件的開洞，一定程度上更好地保障了金屬墻面板的防水性能。金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系著重于輕鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系局部板材的損傷替換技術(shù)的創(chuàng)新。傳統(tǒng)的金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系的替換過程拆除工作量大，容易造成破壞，需投入一定量的勞動力，耗時費(fèi)事。新型金屬夾芯板墻面的局部替換可通過分段拆卸局部節(jié)段完成，比傳統(tǒng)方法的操作更簡單、替換過程更快捷方便。

3 金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系快速建造方法

金屬夾芯板墻面是基于現(xiàn)有金屬夾芯板技術(shù)與工藝，采用設(shè)置倒梯形滑動槽并配以帶滑動軌的豎向鋼架來進(jìn)行固定，同時金屬夾芯板墻面采用新型凹槽進(jìn)行榫卯連接，墻梁和金屬拉桿則采用傳統(tǒng)方式與帶滑動軌的豎向鋼架連接，形成整體性更強(qiáng)的圍護(hù)體系的安裝，如圖1 所示。因此，該種金屬夾芯板墻面的各基本組成部分均可在預(yù)制加工廠內(nèi)完成預(yù)制后運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行裝配。設(shè)計(jì)師根據(jù)實(shí)際工程項(xiàng)目中所需圍護(hù)體系墻面板整體尺寸，確定單塊新型金屬夾芯板墻面長、寬、高及滑動槽的規(guī)格，以及配套豎向鋼架、墻梁、金屬拉桿和連接墻梁拉桿所需螺栓等零件的尺寸參數(shù)。

圖1 金屬夾芯板墻面圍護(hù)體系

現(xiàn)場施工時，待各單元金屬夾芯板墻面、配套豎向鋼架、墻梁、金屬拉桿及連接墻梁、拉桿所需螺栓等零件運(yùn)輸至現(xiàn)場后，即可開始裝配。首先，設(shè)計(jì)師根據(jù)實(shí)際工程項(xiàng)目中所需圍護(hù)體系墻面板整體尺寸，確定單塊新型金屬夾芯板墻面長、寬、高及滑動槽的規(guī)格，以及配套豎向鋼架、墻梁、金屬拉桿和連接墻梁拉桿所需螺栓等零件的尺寸參數(shù)。其次設(shè)計(jì)師將設(shè)計(jì)圖紙交予預(yù)制構(gòu)件加工廠，工廠根據(jù)圖紙完成施工所需金屬夾芯板墻面、配套豎向鋼架、墻梁、金屬拉桿及連接墻梁拉桿所需螺栓等零件的預(yù)制?，F(xiàn)場施工時，待各單元金屬夾芯板墻面、配套豎向鋼架、墻梁、金屬拉桿及連接墻梁、拉桿所需螺栓等零件運(yùn)輸至現(xiàn)場后，即可開始裝配。當(dāng)完成輕鋼建筑結(jié)構(gòu)骨架的建造，之后根據(jù)輕鋼主體鋼架的間距設(shè)置墻梁，進(jìn)行定位后安裝帶滑動軌的豎向鋼架，再根據(jù)豎向鋼架位置進(jìn)行底部金屬夾芯板墻面的安裝，將單塊金屬夾芯板墻面從豎向鋼架的頂部滑動至底部，并進(jìn)行相應(yīng)的固定處理，緊接著將下一塊金屬夾芯板墻面滑動至緊靠第一塊金屬夾芯板墻面的位置，并對兩塊金屬夾芯板墻面進(jìn)行榫卯連接處理，重復(fù)此操作便可完成一條豎向金屬夾芯板墻面的安裝；最后的頂部金屬夾芯板墻面安裝完成后需要進(jìn)行封口固定處理，再進(jìn)行下一條金屬夾芯板墻面的安裝。當(dāng)該圍護(hù)體系中的局部板件因外界作用或其他原因破壞而需要替換時，首先，可拆除頂部金屬夾芯板墻面的約束，同時拆卸頂部金屬夾芯板墻面；隨后，將損壞部位面板前各金屬夾芯板墻面通過豎向鋼架平移出頂部金屬夾芯板墻面所騰出的空間；此時，將損壞處金屬夾芯板墻面依照同樣方法移出豎向鋼架，以新板材替換損壞部位板材后，再將各板（含頂部金屬夾芯板墻面）移至原位，重新加以頂端約束，完成此次損傷板材的快速替換與安裝過程。需要注意的是，如果損傷部位涉及橫向端部位置，同樣需要解除對應(yīng)約束才可進(jìn)行替換。除橫向端部金屬夾芯板與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造不同，其余關(guān)于該種新型輕鋼建筑結(jié)構(gòu)金屬夾芯板墻面的細(xì)部構(gòu)造（如：屋面板與屋脊節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造、檐口構(gòu)造、門窗洞口細(xì)部構(gòu)造等）均與現(xiàn)有施工裝配技術(shù)一致。

4 結(jié)語

金屬夾芯板墻面適用于現(xiàn)有輕鋼裝配式結(jié)構(gòu)建筑（如：門式鋼架、輕鋼龍骨體系建筑等），其核心思想即為房屋拆裝簡便化、快速化，通過對金屬夾芯板墻面豎向連接方式的重新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)局部安裝、替換的便利化，提高材料利用率，同時保障圍護(hù)體系的穩(wěn)定性和基本使用功能。