全預(yù)制裝配整體式框架結(jié)構(gòu)外掛墻板的設(shè)計及施工*

黃 新 陳祖新 劉長春

1. 龍信建設(shè)集團(tuán)有限公司 海門 226100；2. 南通大學(xué)建筑工程學(xué)院 南通 226019

1 工程概況

海門龍信老年公寓項(xiàng)目外圍護(hù)體系采用厚150 mm預(yù)制裝配式混凝土外掛墻板（NALC板），通過頂部二合一掛件進(jìn)行外掛墻板的安裝。

2 外掛墻板及掛件的設(shè)計

2.1 外掛墻板的設(shè)計

根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 1—2014）的要求，龍信老年公寓預(yù)制外掛墻板采用線支承式外掛墻板，按非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計。在預(yù)制外掛墻板設(shè)計時，考慮避開梁塑性鉸區(qū)域（梁端部長600 mm范圍內(nèi)）。外掛墻板頂部布置剪力鍵及連接鋼筋，連接鋼筋錨入疊合板，2個承重節(jié)點(diǎn)用于安裝墻板；下部布置2個面外拉結(jié)節(jié)點(diǎn)，限位連接件（面內(nèi)水平向可滑動）。老年公寓預(yù)制外掛墻板采用3道防水板，外側(cè)為耐候膠加φ30 mm的泡沫條，內(nèi)側(cè)為φ22 mm的三元一丙膠條加建筑密封膠，中間留設(shè)滴水槽，選用平移式外掛墻板。

在建筑設(shè)計方案中，龍信老年公寓采用厚150 mm、長6 680 mm的外掛墻板，其洞口寬為900 mm，洞口高為1 500 mm，墻板凈面積（去掉窗洞口）為20.03 m2，墻板重量為75.12 kN。

根據(jù)風(fēng)荷載、地震作用和工況組合的計算，厚150 mm外掛墻板內(nèi)配φ8 mm@200 mm雙向雙層鋼筋，雙層配筋率為0.34%（單層配筋率為0.17%），縱筋保護(hù)層厚度內(nèi)側(cè)15 mm，外側(cè)20 mm，采用等代梁法計算（圖1）[1,2]。

圖1 等代梁示意

2.2 墻頂掛件的設(shè)計

預(yù)制外掛墻板頂部布置剪力鍵、連接鋼筋及2個承重節(jié)點(diǎn)；底部布置2個面外拉結(jié)節(jié)點(diǎn)，面內(nèi)水平向可滑動（圖2）。外掛墻板頂部采用新型二合一掛件，該金屬掛件通過限位片與結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)澆部分的預(yù)埋件連接，再通過錨筋連接外掛墻板（圖3）。

為了確保建筑的安全性能，預(yù)制外掛墻板連接件應(yīng)能滿足預(yù)制梁上現(xiàn)澆混凝土部分局部承壓的需要，以及外掛墻板錨板與角鋼焊縫連接強(qiáng)度的需要。通過對梁上板面混凝土局部承壓、外掛墻板錨板與角鋼焊縫連接強(qiáng)度、錨板抗剪、錨筋與錨板焊縫強(qiáng)度、錨筋強(qiáng)度、剪力鍵抗剪等方面的計算，確保所有的連接件滿足臨時固定安裝、最不利工況和其他特殊情況下與之外掛墻板施工和使用的安全。

圖2 外掛墻板連接點(diǎn)

圖3 外掛墻板連接處大樣

3 外掛墻板的施工技術(shù)要點(diǎn)

預(yù)制外掛墻板設(shè)計與施工所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種施工方便、受力簡單，能有效提高預(yù)制外掛墻板吊裝效率及外掛墻板壽命的墻頂埋件。

外掛墻板的施工既可以與結(jié)構(gòu)同時進(jìn)行，又可以根據(jù)需要不與結(jié)構(gòu)同時施工。2種施工方法的施工步驟和要求有所不同，各有其優(yōu)勢。

外掛墻板的預(yù)埋掛件受力簡單、施工方便，外掛墻板頂部和同位置主體結(jié)構(gòu)梁保持水平變形一致，而外掛墻板底部和同位置主體結(jié)構(gòu)柱水平變形不一致，故適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)變形能力良好，有效提高了建筑壽命。同時采用本發(fā)明掛件的外掛墻板可以與主體結(jié)構(gòu)PC構(gòu)件同時施工，也可以先施工主體結(jié)構(gòu)PC構(gòu)件，于后期錯層施工外掛墻板。

3.1 外掛墻板與結(jié)構(gòu)同時施工的技術(shù)要點(diǎn)

3.1.1 與結(jié)構(gòu)同時施工的步驟

1）完成預(yù)制柱、梁、板吊裝；

2）吊裝外掛墻板，剪力鍵及連接鋼筋錨入疊合板內(nèi)（圖4）；

圖4 剪力鍵及墻頂掛件、板面埋件示意

3）將預(yù)埋在預(yù)制外掛墻板上的墻頂掛件插入預(yù)埋在板面的埋件內(nèi)；

4）通過斜撐調(diào)節(jié)外掛墻板垂直度；

5）利用限位片2調(diào)節(jié)水平高度；

6）利用插片調(diào)節(jié)外掛墻板內(nèi)側(cè)與主體結(jié)構(gòu)的間距，提高外掛墻板的安裝精度；

7）將限位片1與墻頂埋件焊接；

8）綁扎現(xiàn)澆層鋼筋；

9）澆筑現(xiàn)澆層混凝土，使預(yù)制柱、預(yù)制梁、預(yù)制疊合樓板、預(yù)制外掛墻板連成整體（圖5）。

圖5 外掛墻板與樓層同時施工澆筑前狀態(tài)

3.1.2 與結(jié)構(gòu)同時施工技術(shù)的優(yōu)勢

外掛墻板與結(jié)構(gòu)同時施工時，施工吊裝方便，外掛墻板可以垂直起吊安裝，施工難度小，梁上部鋼筋未穿，預(yù)制外掛墻板預(yù)留鋼筋不需穿梁上部主筋，只需將預(yù)制外掛墻板頂部掛件插入梁預(yù)埋件，通過斜撐調(diào)節(jié)垂直度，利用限位片調(diào)節(jié)水平高度，就位后將限位片與墻頂掛件焊接，然后綁扎現(xiàn)澆層鋼筋，澆筑混凝土。

3.2 外掛墻板不與結(jié)構(gòu)同時施工的技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 不與結(jié)構(gòu)同時施工的步驟

外掛墻板不與結(jié)構(gòu)同時施工時，應(yīng)在板面留設(shè)后澆帶。其步驟為[3,4]：

1）在結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆層先固定板面埋件；

2）預(yù)制外掛墻板預(yù)留鋼筋穿過梁主筋；

3）預(yù)制外掛墻板墻頂掛件插入板面埋件；

4）通過斜撐調(diào)節(jié)垂直度；

5）利用限位片2調(diào)節(jié)水平高度；

6）利用插片調(diào)節(jié)外掛墻板內(nèi)側(cè)與主體結(jié)構(gòu)的間距，提高安裝精度；

7）將限位片1與墻頂埋件焊接；

8）澆筑后澆帶。

3.2.2 不與結(jié)構(gòu)同時施工技術(shù)的優(yōu)勢

外掛墻板不與結(jié)構(gòu)同時施工時，具有施工工期不受影響，每一層柱、梁、板吊裝完成后，即可綁扎疊合梁、板鋼筋，完成后即可澆筑本層混凝土，只需預(yù)留外掛墻板預(yù)留鋼筋處的后澆帶，待外掛墻板今后施工時再進(jìn)行二次澆筑，上層吊裝隨即可以開始。外掛墻板可以安排在主體吊裝間隙穿插施工，對工期影響小。

3.3 吊裝機(jī)械的選用

本工程PCCW板構(gòu)件最大起重質(zhì)量為7.60 t（PCCW-01板），離塔吊距離為18 m，結(jié)合相關(guān)塔吊說明，選擇1臺STT553塔吊，其大臂長40 m，端部起重能力為12 t，滿足PCCW板的吊裝。

3.4 吊具與吊點(diǎn)預(yù)埋

3.4.1 預(yù)制構(gòu)件吊鉤、吊點(diǎn)

在工廠加工預(yù)制構(gòu)件時，根據(jù)構(gòu)件質(zhì)量，選擇不同規(guī)格產(chǎn)品的預(yù)埋件作為吊點(diǎn)，預(yù)埋在預(yù)制構(gòu)件內(nèi)。根據(jù)構(gòu)件尺寸及質(zhì)量，一般設(shè)置2個吊點(diǎn)，尺寸大一些的外掛墻板構(gòu)件需設(shè)置3個吊點(diǎn)（圖6）。

圖6 外掛墻板PCCW-01吊點(diǎn)平面布置示意

3.4.2 起吊鋼梁

考慮到預(yù)制板吊裝受力問題，采用鋼扁擔(dān)作為起吊工具，這樣能保證吊點(diǎn)的垂直。鋼扁擔(dān)采用吊點(diǎn)可調(diào)的形式，使其通用性更強(qiáng)。

3.5 預(yù)制外掛墻板安裝施工工藝

3.5.1 預(yù)制外掛墻板構(gòu)件定位

每塊預(yù)制外掛墻板構(gòu)件進(jìn)場通過驗(yàn)收后，統(tǒng)一按照板下口往上1 000 mm彈出水平控制墨線；按照板左右兩邊各往內(nèi)500 mm彈出2條豎向控制墨線。PC墻板、預(yù)制樓板、樓梯控制線依次由軸線控制網(wǎng)引出，每塊預(yù)制構(gòu)件均有縱、橫2條控制線，并以控制軸線為基準(zhǔn)在樓板上彈出構(gòu)件進(jìn)出控制線（軸線內(nèi)翻200 mm）、每塊構(gòu)件水平位置控制線以及安裝檢測控制線。構(gòu)件安裝后樓面安裝控制線應(yīng)與構(gòu)件上安裝控制線吻合。

3.5.2 預(yù)制外掛墻板構(gòu)件吊裝

每層構(gòu)件吊裝應(yīng)沿著外立面按順序逐塊吊裝，不得打亂吊裝順序，如圖7所示。

圖7 外掛墻板安裝順序

1）預(yù)制墻板接縫處理。預(yù)制墻板接縫主要是指墻板之間的水平縫和垂直縫，接縫均采用柔性材料和微膨脹水泥砂漿進(jìn)行填塞。水平縫采用雙面膠帶的膠條，在墻板吊裝之前，將需粘貼膠條部位清掃干凈，以免影響膠條的黏結(jié)。膠條粘貼到位后，再進(jìn)行墻板吊裝。當(dāng)2塊墻板吊裝完成并固定牢固后，兩者之間的垂直縫先用海綿條進(jìn)行填塞，再在兩面用微膨脹水泥砂漿塞實(shí)、抹平。

2）預(yù)制構(gòu)件就位及調(diào)節(jié)。構(gòu)件安裝初步就位后，對構(gòu)件進(jìn)行三向微調(diào)，確保預(yù)制構(gòu)件調(diào)整后標(biāo)高一致、進(jìn)出一致、板縫間隙一致，并確保垂直度。每塊預(yù)制構(gòu)件采用2根可調(diào)節(jié)斜撐桿以及人工輔助撬棍等進(jìn)行微調(diào)。預(yù)制構(gòu)件從堆放場地吊至安裝現(xiàn)場，由1名指揮工、2～3名操作工配合，利用下部墻板的定位預(yù)埋件和待安裝墻板的定位螺栓進(jìn)行初步定位，由于定位螺栓均在工廠安裝完成，精確度較高，因此初步就位后預(yù)制構(gòu)件的水平位置相對比較準(zhǔn)確，后面只需進(jìn)行微調(diào)即可。

3）高度調(diào)節(jié)。構(gòu)件標(biāo)高通過精密水準(zhǔn)儀來進(jìn)行復(fù)核。每塊板塊吊裝完成后須復(fù)核，每個樓層吊裝完成后須統(tǒng)一復(fù)核。高度調(diào)節(jié)前須做好以下準(zhǔn)備工作：引測樓層水平控制點(diǎn)，每塊預(yù)制板面彈出水平控制線，相關(guān)人員及測量儀器、調(diào)校工具到位。構(gòu)件垂直度調(diào)節(jié)采用可調(diào)節(jié)斜拉桿，每1塊預(yù)制構(gòu)件設(shè)置2道可調(diào)節(jié)斜拉桿，拉桿后端均牢靠固定在結(jié)構(gòu)樓板上。拉桿頂部設(shè)有可調(diào)螺紋裝置，通過旋轉(zhuǎn)桿件，可以對預(yù)制構(gòu)件頂部形成推拉作用，起到板塊垂直度調(diào)節(jié)的作用。構(gòu)件垂直度通過垂準(zhǔn)儀來進(jìn)行復(fù)核。

4）預(yù)制構(gòu)件連接固定。預(yù)制構(gòu)件吊裝完成并驗(yàn)收合格后，須及時固定構(gòu)件與構(gòu)件之間的連接，使吊裝的構(gòu)件形成一個整體，增加其穩(wěn)定性。

5）拆除拉桿。對于外墻板的拉桿拆除時間，則需要等到連接部位套筒注漿后強(qiáng)度達(dá)到70%或連接件滑移件焊接完成，方可以拆除拉桿。

6）構(gòu)件吊裝驗(yàn)收。吊裝調(diào)節(jié)完畢后，由項(xiàng)目質(zhì)檢員進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收通過后，方可進(jìn)行墻板之間連接鋼板的焊接固定操作。

4 結(jié)語

外掛墻板設(shè)計及施工技術(shù)適應(yīng)建筑主體結(jié)構(gòu)變形能力良好，有效提高了建筑的壽命；其施工簡單、操作方便，促進(jìn)了預(yù)制外掛墻板在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的推廣，同時能節(jié)約材料和工期，減少環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)，符合綠色建筑的要求。