裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑水泥基復(fù)合夾芯墻板安裝連接節(jié)點(diǎn)研究

李澤鋒 馬海翔 羅小超 呂向軍 齊宏濤

（中建七局第四建筑有限公司，陜西 西安 710000）

1 引言

水泥基礎(chǔ)復(fù)合型夾芯地下室墻板是一種輕量化隔墻板材料，在水泥漿材中摻入輕集材料和各種高分子材料，聚合物外加劑作為外層包覆水泥的基礎(chǔ)面料層，在中間充填發(fā)泡水泥芯板和聚苯顆粒芯板構(gòu)成的復(fù)合型夾芯構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)高強(qiáng)度、隔熱隔聲特性良好、便于裁剪分割、現(xiàn)場安裝施工等目的。相比于常規(guī)的砌塊墻材和空調(diào)板，水泥基復(fù)合結(jié)構(gòu)夾芯地下室墻板能進(jìn)行工廠化制造、裝配化建造，滿足裝配式建筑物的應(yīng)用需求，尤其適合生產(chǎn)組裝式混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)和各類建筑主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)概述

隨著我國大力發(fā)展裝配式施工建設(shè)以及促進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)改造的不斷深入，我國政府制定了各種政策措施以加快促進(jìn)裝配式施工建設(shè)發(fā)展，并陸續(xù)出臺(tái)了有關(guān)裝配式施工建設(shè)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、技術(shù)規(guī)范和建設(shè)工程計(jì)價(jià)消耗量企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定額規(guī)范，以利好裝配式施工建設(shè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。與傳統(tǒng)建造方法相比，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建造具有經(jīng)濟(jì)循環(huán)的特點(diǎn)，可減少氣體排放，安裝方便，有利于機(jī)械加工；可改變傳統(tǒng)的建造方法，節(jié)約人力，提高生產(chǎn)效益；施工過程節(jié)約土地資源、保護(hù)環(huán)境，結(jié)構(gòu)材料可再生使用、施工廢棄物污染較小。

3 水泥基復(fù)合夾芯地下室墻板材料特點(diǎn)

水泥基復(fù)合夾芯地下室墻板是一種新型的復(fù)合夾芯地下室墻板材料，與一般復(fù)合型夾芯地下室墻板相比，該墻板材料具有輕質(zhì)、強(qiáng)度高、防水、耐火性能較好等優(yōu)勢(shì)。

4 鋼結(jié)構(gòu)住宅力學(xué)性能特點(diǎn)分析

鋼的熱塑性與柔韌很好。塑性較高，使鋼構(gòu)件不會(huì)因偶爾過載或局部超載而驟然斷裂損壞；彈性好，使鋼構(gòu)件對(duì)動(dòng)力負(fù)荷的適應(yīng)性很好，具備了優(yōu)異的變化特性，抗震能力很強(qiáng)。與傳統(tǒng)鋼筋混凝土房屋相比，鋼結(jié)構(gòu)荷載變化率較大，墻面板可以承擔(dān)豎向位移。

5 混凝土基復(fù)合夾芯墻與預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

5.1 施工技術(shù)要求及施工工藝

與傳統(tǒng)砌體墻的施工方法不同，混凝土基與復(fù)合夾芯墻均采取了裝配式砌筑的施工方法，但同時(shí)也要與裝配式鋼結(jié)構(gòu)的施工體系特點(diǎn)相適應(yīng)。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，施工方法和技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）按照設(shè)計(jì)圖紙，用定位線確認(rèn)并彈好墻面的高度。在彈線定位過程中要注意留出門洞口。然后，通過激光投線裝置使墻面的上下定位與曲線保持一致，以提高墻面的垂直度和平整度。

（2）一般用施工電梯或吊車搬運(yùn)地下室墻面，將所要求的地下室墻面尺寸設(shè)定好后運(yùn)送至施工工程作業(yè)面。未使用的墻面應(yīng)碼放平整，且放置高度不得超過2層。板材根據(jù)現(xiàn)場要求進(jìn)行適當(dāng)剪裁，避免材料浪費(fèi)。

（3）按照墻面安裝進(jìn)行黏接砂漿的攪拌，砂漿黏性和工作性能均適中。

（4）首塊板的布設(shè)過程尤為重要，在距離首塊地下室壁板約4cm的凹槽中填充滿專用膠合物，滿掛布設(shè)均勻后，立起實(shí)木板，并卡入預(yù)先布設(shè)的卡件中，在墻壁下部用撬棍支持并調(diào)整高度。位置調(diào)節(jié)正確后，再打入木楔，將地下室墻板完全頂緊，并安裝穩(wěn)固。

（5）第二塊實(shí)木板的安裝步驟與第一塊實(shí)木板相同，在兩塊板材間的專用黏結(jié)砂漿應(yīng)填充密實(shí)，兩者的公母槽對(duì)入后，將溢出的水泥刮平后備用。對(duì)第二塊板材也同樣要調(diào)節(jié)平整度和垂直度，再完成下一個(gè)實(shí)板裝配。重復(fù)以上施工，直至整面墻設(shè)計(jì)完工。

（6）墻面下部與樓板面中間的接縫在整面內(nèi)墻施工完畢后4小時(shí)，采用同種黏結(jié)水泥充填密實(shí)，間隙務(wù)必填實(shí)不留空鼓。

（7）在地下室墻面施工完畢后拔出木楔，間隙填入同種黏結(jié)水泥。

5.2 質(zhì)量控制措施

（1）加強(qiáng)對(duì)墻體產(chǎn)品質(zhì)量的管理，進(jìn)一步提高地下室墻板產(chǎn)品企業(yè)市場準(zhǔn)入門檻，嚴(yán)格審核產(chǎn)品企業(yè)以及生產(chǎn)技術(shù)檢驗(yàn)報(bào)告、質(zhì)量合格證書等，并要求產(chǎn)品企業(yè)及時(shí)提交地下室墻板產(chǎn)品的出廠含稅率、保養(yǎng)方法、維護(hù)期限等重要技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量管理辦法，以保證生產(chǎn)進(jìn)場時(shí)地下室墻板產(chǎn)品質(zhì)量合規(guī)可控。

（2）安裝配合材料品質(zhì)控制，墻板安裝時(shí)采用的各種配合材料，如抹面砂漿、黏結(jié)砂漿、U型鋼卡、聚氨酯發(fā)泡膠、PE棒、耐堿玻纖網(wǎng)格布等必須經(jīng)過進(jìn)場檢驗(yàn)，并要求材料供貨單位提交相關(guān)的檢驗(yàn)報(bào)告，以證明產(chǎn)品質(zhì)量滿足安裝施工條件。

（3）嚴(yán)格控制工程建設(shè)要求，在地下室墻板側(cè)端與結(jié)構(gòu)墻銜接部位設(shè)置U型鍍鋅鋼管卡件固定，豎向間隔為1m，按豎向第一個(gè)卡件離地面約400mm進(jìn)行設(shè)置。地下室墻板頂端和底部均與結(jié)構(gòu)梁板之間混凝土通過U型鍍鋅鋼管卡件相連，卡件設(shè)置于接板接縫處，卡件間隔不超過600mm，各條板數(shù)量不少于2個(gè)。同時(shí)，墻板與樓板、梁、立柱等建筑主體構(gòu)件和地下室墻板以及墻面板間的銜接是建筑工程質(zhì)量管理的關(guān)鍵點(diǎn)。每個(gè)接縫之間都需要用專用且種類相同的黏結(jié)砂漿填充緊密，且接縫處面積要飽滿，不能留空鼓和缺口。

（4）在墻面安裝施工時(shí)，首先要把地下室墻板表層和企口粉塵、油污全部清除干凈，以確保水泥與地下室墻板之間的黏結(jié)緊密，而不可以用水直接沖刷墻面，以免因地下室墻板含水量過高引起干燥收縮變化過大，從而影響安裝工程質(zhì)量。

6 墻板安裝施工

6.1 墻板堆放場所布局及作業(yè)面的交叉分配

根據(jù)施工現(xiàn)場情況，通過Revit程序?qū)涨坏拇娣艆^(qū)域重新設(shè)計(jì)，充分考慮建筑進(jìn)行時(shí)間，調(diào)整空腔輸送流線，減少空腔在施工現(xiàn)場的二次搬運(yùn)，最大限度地使用現(xiàn)場，確保工程進(jìn)度不受干擾。準(zhǔn)確監(jiān)控地下室壁板進(jìn)入作業(yè)面的時(shí)機(jī)、地下室壁板搬運(yùn)的型號(hào)和時(shí)間等，按照就近原則和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求存放于地下室壁面板上，防止因壁板的集中存放而導(dǎo)致負(fù)荷過大，降低了結(jié)構(gòu)安全性。

6.2 墻板安裝節(jié)點(diǎn)

BIM軟件擁有強(qiáng)大建模功能，在模塊構(gòu)建過程中，把構(gòu)建工作分成兩個(gè)階段：一是依托于建筑主體構(gòu)造模板，完成墻體的整體排板構(gòu)造，并確定地下室墻板布置的位置、墻體尺寸、預(yù)埋式工作電氣管線、地下室墻板的布局情況等。二是在墻板排板造型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目中不同戶型設(shè)計(jì)空腔的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)節(jié)模型化設(shè)計(jì)。對(duì)建筑施工過程中的重大技術(shù)難題、新技術(shù)運(yùn)用情況等采取三維描述方法，更直觀地明確工藝技術(shù)措施、材料特點(diǎn)等，以達(dá)到克服重大工藝技術(shù)問題、改善建筑品質(zhì)的目的。因此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，地下室墻板與整體結(jié)構(gòu)的連接通常采取剛性連接方法，墻壁內(nèi)部使用U型卡件將整體結(jié)構(gòu)緊固，在兩者之間空隙中涂刷地下室墻板的專用砂漿加以連接，使地下室墻板與整體結(jié)構(gòu)聯(lián)系為一整體。但因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)房屋的構(gòu)造變化相對(duì)大，剛性加固方法不能較好地釋放結(jié)構(gòu)與墻板變化引起的應(yīng)力，容易出現(xiàn)裂紋。因此，空腔的主要構(gòu)件連接方式都應(yīng)選擇柔性連接，并根據(jù)空腔的柔性連接方式，通過Revit程序?qū)涨坏闹饕?jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)建模，以確定空間柔性連接中所用的材料類型、連接部位位置、具體辦法等數(shù)據(jù)。

6.3 施工進(jìn)度4D建模與安裝施工過程可視化仿真

Revit與Navisworks軟件有機(jī)結(jié)合，給BIM建模確定了具體時(shí)間維度參數(shù)，即可進(jìn)行工程的4D化模型仿真。把工程進(jìn)度信號(hào)引導(dǎo)到軟件系統(tǒng)，并與BIM建模聯(lián)系起來，就能夠顯示BIM建模中根據(jù)實(shí)際工程進(jìn)度而設(shè)置的時(shí)限情況，以便于實(shí)現(xiàn)4D模型仿真的效果。同時(shí)，施工者還能夠通過模型仿真反饋結(jié)果，知道地下室壁板的安裝情況和時(shí)間要求。在施工過程中隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行時(shí)間管理與調(diào)節(jié)，當(dāng)項(xiàng)目進(jìn)度規(guī)劃需調(diào)整時(shí)間時(shí)，也能夠隨時(shí)反映到BIM建模，通過調(diào)整模型仿真時(shí)限，即可調(diào)整全部進(jìn)度模擬。運(yùn)用BIM技術(shù)的4D模型仿真特性，將地下室墻板安裝定位放線、卡件安裝、定位板裝配等工藝過程整合到戶型地下室墻板裝配的細(xì)化設(shè)計(jì)模塊中，并導(dǎo)出地下室墻板裝配的工藝視頻?？山Y(jié)合傳統(tǒng)的安全性交底工作方式，向建筑安裝及作業(yè)的技術(shù)人員提供建筑程序、建筑環(huán)節(jié)方法、建筑技能知識(shí)點(diǎn)、安全性技能對(duì)策、注意事項(xiàng)等的可視化技術(shù)交底工作，使建筑施工和安全科技的施工交底工作更易開展。

6.4 鋼結(jié)構(gòu)住宅水泥基復(fù)合夾芯墻板安裝連接方式選擇

科學(xué)研究已經(jīng)證實(shí)，設(shè)置防剪連接件可以明顯提高混凝土基復(fù)合夾芯墻板墻體的整體性能，但為了發(fā)揮連接件的功能，還需要合理選用連接形式。同時(shí)，為了減少地下室墻壁裂縫，還必須進(jìn)行局部應(yīng)力的傳導(dǎo)，即在地下室墻壁形成局部應(yīng)力時(shí)，連接材質(zhì)應(yīng)將應(yīng)力擴(kuò)散，以防止局部應(yīng)力聚集。目前，地下室墻壁的連接方法一般有硬質(zhì)連接與柔性連接兩類。硬質(zhì)連接是指利用混凝土砂漿材料相互黏結(jié)的方法，使地下室墻壁與建筑構(gòu)造框架體系連結(jié)為一整體；柔性連接方法是在地下室墻壁與主體構(gòu)件的連接部位使用柔性密封膠或柔性材料，接縫材料具有較好的變形能力，利用微小的變化釋放應(yīng)力，減小地下室墻壁裂紋。

6.5 鋼構(gòu)件主體柱與地下室墻面的銜接節(jié)點(diǎn)

混凝土基結(jié)合夾芯地下室墻面與鋼構(gòu)件主體柱的軸線接縫處經(jīng)點(diǎn)焊后焊接成U型緊固卡件，最下部卡件的離地高度不能高于600mm，U型卡件間距也不能高于1 000mm。地下室墻壁與鋼桿的接通部位設(shè)置連接卡件，內(nèi)填充柔性嵌縫材料，再用地下室墻壁的專用鑲接劑將焊縫填密、抹平。地下室墻板安裝時(shí)，板基層均可打進(jìn)木楔并楔緊，在縫隙處用混凝土灰漿填密，木楔在立板基層養(yǎng)護(hù)3天后拔出，并填實(shí)楔孔。

7 結(jié)語

隨著現(xiàn)代城市建筑的快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)式建筑已成為一種新興的建筑形式。結(jié)構(gòu)式建筑一般采用夾心墻施工，水泥基復(fù)合夾芯墻作為一種新型綠色環(huán)保的建筑墻體材料，與BIM技術(shù)相結(jié)合，其裝配式及干法連續(xù)施工技術(shù)已成為目前建筑業(yè)發(fā)展的主要方向，它將促進(jìn)新型建筑墻體材料的研發(fā)和施工產(chǎn)業(yè)化。