一種用于幕墻龍骨安裝的C 型卡槽組合式預(yù)埋板免焊接施工技術(shù)

黃亞文 陳鎮(zhèn)北 丁天盛 陽素蘋 李 鵬

幕墻即帷幕墻，如同幕布掛在外墻上面，是一種不承重的輕質(zhì)墻體，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代高層建筑及大型建筑。預(yù)埋板是指建筑結(jié)構(gòu)澆筑前預(yù)先埋設(shè)在隱蔽工程內(nèi)部的構(gòu)配件，以便搭接砌筑的上部結(jié)構(gòu)。幕墻預(yù)埋板的主要作用是固定幕墻龍骨并使其與建筑主體結(jié)構(gòu)連接在一起[1]。由此可見，幕墻預(yù)埋板是建筑工程的主要部件之一，所以安全性應(yīng)該受到建筑設(shè)計(jì)人員的高度重視。

目前，大部分建筑的幕墻預(yù)埋板使用焊接技術(shù)使鋼筋與鋼板連接，需要焊接工人在高空中作業(yè)，然后通過外觀來檢測焊接質(zhì)量，并未對(duì)其進(jìn)行無損探傷檢查。而且預(yù)埋板位置偏差較大，難以保證質(zhì)量，容易留下安全隱患[2]。

本文針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種用于幕墻龍骨安裝的C 型卡槽組合式預(yù)埋板免焊接施工方法。此方法具有施工簡便、設(shè)計(jì)合理、安全性高、應(yīng)用面廣、實(shí)用價(jià)值高的特點(diǎn)。

1 幕墻龍骨安裝的C 型卡槽組合式預(yù)埋板免焊接施工技術(shù)

1.1 工程概況

本文以湖南瀏陽市經(jīng)開區(qū)金陽智中心項(xiàng)目為研究對(duì)象。該工程結(jié)構(gòu)類型為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，外裝飾幕墻有玻璃幕墻和石材幕墻，外幕墻預(yù)埋板全部采用C 型卡槽組合式預(yù)埋板，由C 型槽鋼和錨釘2 部分組成，采用鉚接的方式把錨釘和槽鋼連接在一起，預(yù)埋板的抗拉強(qiáng)度約110 kN，抗剪承載力約80 kN。

1.2 工藝原理

安裝C 型卡槽組合式預(yù)埋板時(shí)，先將C 型卡槽預(yù)埋在主體結(jié)構(gòu)中，然后把幕墻的主龍骨固定在主體結(jié)構(gòu)上。為了增加幕墻安裝的穩(wěn)固性，需使用T 型螺栓和U 型轉(zhuǎn)接件，通過T 型螺栓在C 型卡槽內(nèi)移動(dòng)來調(diào)節(jié)安裝構(gòu)件的位置，增加安裝便利性。

2 C 型卡槽組合式預(yù)埋板免焊接施工流程

C 型卡槽組合式預(yù)埋板免焊接施工流程如圖1 所示。

圖1 C 型卡槽組合式預(yù)埋板免焊接施工流程圖（來源：網(wǎng)絡(luò)）

2.1 初步定位

安置預(yù)埋板前，按照施工設(shè)計(jì)深化圖初步設(shè)定預(yù)埋板的位置，根據(jù)占位布置圖和標(biāo)高尺寸，在板邊鋼筋上或鋼筋網(wǎng)格中間畫出預(yù)埋板安置控制線（最好使用紅筆，更加醒目），由此初步確定幕墻預(yù)埋板的平面位置，如圖2 所示。

圖2 幕墻預(yù)埋板初步定位圖（來源：網(wǎng)絡(luò)）

2.2 預(yù)埋板臨時(shí)綁扎

當(dāng)每層樓的鋼筋土建梁板綁扎完成后報(bào)驗(yàn)，等監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，按照上面初步定位的預(yù)埋板位置，用鐵絲臨時(shí)將其固定在梁、板鋼筋上。在預(yù)埋板安置過程中，遇到預(yù)埋板錨釘在箍筋中間空擋位置時(shí)，可采用鐵絲直接與主鋼筋綁扎方法，也可采用輔助鋼筋連接錨釘和主鋼筋，確保綁扎牢固[4]。

2.3 梁板邊模安裝固定

按照施工設(shè)計(jì)圖紙以及施工方案，對(duì)梁板邊模實(shí)施加固操作。根據(jù)國家規(guī)范操作要求，準(zhǔn)確定位模板位置，加固安裝，模板平整度以及垂直度要完全符合要求。

2.4 預(yù)埋板分格及編號(hào)

安置預(yù)埋板前，要對(duì)其進(jìn)行分格，把預(yù)埋板分隔線留在底模外檐口處。對(duì)預(yù)埋板編號(hào)，從軸線左邊起第1 個(gè)預(yù)埋板開始編號(hào)并記錄在驗(yàn)收單中，以便施工監(jiān)理驗(yàn)收。

2.5 預(yù)埋板定位放線

為保障預(yù)埋板的線性排列，埋設(shè)過程必須在拉線時(shí)操作。按照幕墻C型卡槽組合式預(yù)埋板的設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)預(yù)埋板進(jìn)行多軸線埋設(shè)，因?yàn)閱屋S線定位時(shí)，丈量尺寸誤差會(huì)累計(jì)，易導(dǎo)致預(yù)埋板偏位。采用多軸線方式進(jìn)行埋設(shè)可大幅度提高放線準(zhǔn)確度，精準(zhǔn)設(shè)定預(yù)埋板平面位置和標(biāo)高尺寸。定位預(yù)埋板位置時(shí)，可用經(jīng)緯儀和垂準(zhǔn)儀把主控制線引測到該施工樓層，通過控制線確定預(yù)埋板的平面位置和標(biāo)高尺寸，用紅色油漆標(biāo)注在邊模板上，以便于安裝時(shí)能快速找到準(zhǔn)確位置。

（iv）設(shè)為專家ek（k=1，2，…，N）的個(gè)體決策矩陣，其中是專家ek（k=1，2，…，N）從評(píng)價(jià)等級(jí)集合H={H1，H2，…，Ht}選取某一等級(jí)對(duì)有屬性值ui∈U的方案aj∈A進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果。其中，H={H1，H2，…，Ht}表示有 t個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，Hl表示有第l個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，l=1，2，...，t，例如，H 是一評(píng)分集合H={1，2，3，4，5}（1：最差；5：最好）。個(gè)體決策矩陣k=1，2，…，N）通?？赊D(zhuǎn)化為個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣[12]。

2.6 預(yù)埋板埋設(shè)及固定

2.6.1 平梁結(jié)構(gòu)預(yù)埋板埋設(shè)及固定

埋設(shè)預(yù)埋板需要先在C 型卡槽組合式預(yù)埋板上設(shè)6 個(gè)鉆孔，每個(gè)孔的直徑為4 ～5 mm。當(dāng)梁鋼筋綁扎完且在梁未合側(cè)模時(shí)，在梁主鋼筋上放置預(yù)埋件，注意水平位置要標(biāo)注紅色，便于以后準(zhǔn)確找到位置。在梁側(cè)模上50 mm 處標(biāo)高控制線，按照標(biāo)高線用釘子將預(yù)埋板固定在梁側(cè)模上，釘子長度為50 mm。

2.6.2 陰陽角結(jié)構(gòu)預(yù)埋板埋設(shè)及固定

按照幕墻施工規(guī)范操作要求，當(dāng)預(yù)埋板埋設(shè)遇到陰角時(shí)，需要在結(jié)構(gòu)邊角位處向外拉開50 mm 處埋設(shè)預(yù)埋板，以免影響后續(xù)施工。按照幕墻施工規(guī)范操作要求，當(dāng)預(yù)埋板埋設(shè)遇到陽角時(shí)，處理方法與陰角處相反，陽角角位的2 個(gè)預(yù)埋板與結(jié)構(gòu)邊緊靠在一起[5]。

2.6.3 框架剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)埋板埋設(shè)及固定

在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，模板合模前需要把預(yù)埋板固定好，因?yàn)楹夏：笠坏┏霈F(xiàn)預(yù)埋板位置偏差等情況無法進(jìn)行調(diào)整。使用吊線方法時(shí)，為避免不影響合模操作，預(yù)埋板和線錘需要退約5 mm。

2.6.4 T型螺栓與C型卡槽連接

螺栓的任意部位都可穿入小孔裝進(jìn)C 型卡槽內(nèi)，90°旋轉(zhuǎn)后旋緊螺母才能固定，螺栓不可以安裝在距離C型卡槽頂端部25 mm的鉚釘外側(cè)位置。當(dāng)采用的C 型卡槽配有消栓鉚釘時(shí)，可用眼睛通過槽口判斷卡槽頂端鉚釘?shù)奈恢谩?/p>

2.6.5 預(yù)埋板偏差處理方法

當(dāng)C 型卡槽組合式預(yù)埋板出現(xiàn)偏差超出標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)需要補(bǔ)板，補(bǔ)板厚度及材質(zhì)需要與預(yù)埋板完全相同，補(bǔ)板需要使用化學(xué)螺栓進(jìn)行固定。

2.7 混凝土澆筑

為避免預(yù)埋板澆筑時(shí)出現(xiàn)位置偏差，澆筑前需先檢驗(yàn)邊模的平整度和垂直度，偏位處及時(shí)修正，保證預(yù)埋板中心標(biāo)高偏差–10 ～10 mm，預(yù)埋板水平偏差–20 ～20 mm，預(yù)埋板進(jìn)出結(jié)構(gòu)外表面偏差–2 ～2 mm，預(yù)埋板邊緣和中心傾斜偏差–3 ～3 mm，預(yù)埋板水平方向轉(zhuǎn)角偏差≤1°。

結(jié)構(gòu)混凝土澆筑厚度應(yīng)嚴(yán)格遵守施工規(guī)范要求。如果澆筑厚度過大會(huì)使鋼絲網(wǎng)模板向外凸出，就會(huì)使尺寸出現(xiàn)偏差。C 型卡槽組合預(yù)埋板埋設(shè)好后，要保護(hù)好預(yù)埋板，避免預(yù)埋板損壞或位移；混凝土振搗時(shí)要注意振搗器和模板的距離，避免振搗中水泥漿嚴(yán)重流失。振搗中要避開振搗預(yù)埋板，振搗棒在預(yù)埋板周邊振搗時(shí)，要適當(dāng)增加振搗時(shí)間，確保預(yù)埋板周邊的混凝土充分振搗，以防漏漿或空鼓現(xiàn)象。

當(dāng)澆筑混凝土?xí)r，在施工現(xiàn)場的看管人員，應(yīng)實(shí)時(shí)檢查整個(gè)作業(yè)過程中是否導(dǎo)致預(yù)埋板位置出現(xiàn)偏差，如出現(xiàn)偏差立刻調(diào)整，以保證混凝土澆筑工作正常進(jìn)行；當(dāng)進(jìn)行墻面混凝土澆筑時(shí)，施工現(xiàn)場的看管人員如發(fā)現(xiàn)預(yù)埋板高出混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)立刻把預(yù)埋板打進(jìn)去，使其和墻面混凝土水平面對(duì)齊。如圖3 所示。

圖3 C 型卡槽組合式預(yù)埋板需與混凝土結(jié)構(gòu)面水平對(duì)齊（來源：網(wǎng)絡(luò)）

2.8 預(yù)埋板埋設(shè)要求

C 型卡槽組合式預(yù)埋板施工埋設(shè)要求及注意事項(xiàng)如下：第1，C 型卡槽組合式預(yù)埋板及配件所用材料必須符合設(shè)計(jì)要求，加工尺寸要與設(shè)計(jì)圖紙一致。第2，預(yù)埋板埋設(shè)前要先放線定位，轉(zhuǎn)角位置預(yù)埋板的埋設(shè)施工要特別細(xì)心。第3，預(yù)埋板埋設(shè)檢查表要清晰記錄施工位置上下、左右、前后的預(yù)埋板埋設(shè)情況。第4，預(yù)埋板位置相對(duì)軸線的偏差應(yīng)小于20 mm，上下偏差應(yīng)小于10 mm。第5，預(yù)埋板埋設(shè)過程中應(yīng)貼近模板，如發(fā)生前后傾斜狀況，需采用楔形鐵塊輔助修正角碼與預(yù)埋板之間的接觸面。第6，圓弧面預(yù)埋板施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)與工程設(shè)計(jì)師溝通，確定好建筑分格與結(jié)構(gòu)分格，避免增加誤差影響后續(xù)施工。第7，主受力預(yù)埋板施工時(shí)，應(yīng)采用兩方對(duì)穿螺栓和2 個(gè)膨脹螺栓，當(dāng)對(duì)穿螺栓直徑≥10 mm 時(shí)，需要用玻璃絲布堵塞周邊縫隙。第8，預(yù)埋板施工完成后，需要至少刷2 遍防水漆來做防腐處理。第9，預(yù)埋板施工完成后，必須進(jìn)行極限拉拔試驗(yàn)，然后出具相關(guān)試驗(yàn)報(bào)告。

3 C 型卡槽組合式預(yù)埋板節(jié)點(diǎn)計(jì)算

已知節(jié)點(diǎn)高度15.7 m，基本風(fēng)壓0.35 kN/m2，風(fēng)壓高度變化系數(shù)1.14，體型系數(shù)–1.4，場地粗糙類別B 類，陣風(fēng)系數(shù)1.65，垂直方向和水平方向間距分別為3.9 m 和1.8 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

C 型卡槽預(yù)埋件受到拉力時(shí)，極有可能造成預(yù)埋板卷邊的剪切破壞，通過式（1）檢測預(yù)埋板的抗剪承載力，用Vc表示槽鋼所受的剪力設(shè)計(jì)值，取值為9.12 kN，如果V≥Vc，則說明抗剪承載力能滿足要求。

式中：t為槽鋼卡槽處的厚度；tc為T型螺栓T 字頭寬度；fv為槽鋼的抗剪設(shè)計(jì)值；n為T型螺栓的。

因?yàn)閂=26.88 kN ＞Vc，所以該預(yù)埋板的抗剪承載力滿足要求。

當(dāng)預(yù)埋板卷口受壓破壞時(shí)會(huì)造成剪切破壞，受壓破壞會(huì)增強(qiáng)剪切破壞程度，通過式（3）檢測預(yù)埋板的抗壓承載力，如果N≥NC，則說明抗壓承載力滿足要求。

式中：t1為槽型預(yù)埋板卷邊的長度；f3為槽鋼的抗壓設(shè)計(jì)值。

因?yàn)镹=123 kN ＞NC，所以該預(yù)埋板的抗壓承載力滿足要求。

只考慮預(yù)埋板卷口剪切破壞和受壓破壞的方式可能與工程實(shí)際情況存在一定差異，因此以預(yù)埋板卷口的剪壓形式進(jìn)行分析比較合理。使用式（3）～式（5）檢測預(yù)埋板的剪壓復(fù)合承載力。如果(βva4)α4+(βna4)α4≤1，則說明剪壓復(fù)合承載力滿足要求。

式中：Nc為槽鋼所受的壓力設(shè)計(jì)值；βva4為剪力作用設(shè)計(jì)值和材料抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值；βna4為拉力作用設(shè)計(jì)值和材料抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值。

因?yàn)?.12063 ＜1，所以該預(yù)埋板的剪壓復(fù)合承載力滿足要求。

根據(jù)式（3）～式（5）可得，C 型卡槽的組合式預(yù)埋板具有較好的抗剪承載力、抗壓承載力和剪壓復(fù)合承載力。

4 結(jié)語

與平板預(yù)埋板相比，使用C 型卡槽組合式預(yù)埋板的成本更低，能節(jié)省安裝工時(shí)，降低材料損壞風(fēng)險(xiǎn)。但該方法存在不足之處，如澆筑振搗時(shí)水泥漿會(huì)沿著孔洞外溢，產(chǎn)生蜂窩，后續(xù)需針對(duì)此問題進(jìn)行深入研究。