純鋼結構超高、大跨度輕質隔墻內置鋼骨架施工技術研究

張文莉 劉志剛

（甘肅第六建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 7300000）

鋼結構體系憑借其自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、環境污染少等綜合優勢，在高層、超高層及異形場館類建筑中大量使用；而輕質隔墻具有質輕、防火、抗震、保溫、隔熱、綠色環保、節省空間等優點，且施工方便、加工性能良好，安拆方便，裝飾效果好，在建筑工程領域，特別是在公共建筑鄰域中得到合理、廣泛的應用。輕質隔墻體系在純鋼結構隔墻施工領域的應用以及如何解決超高大跨隔墻體系的穩定性、耐久性以及隔墻體系與鋼結構連接等問題，成為現階段隔墻施工必須面對和研究的課題。

1 工程應用

甘肅科技館為甘肅省內鋼結構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規模最大的社會公益性科普項目，工程建筑總長度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，建筑軸網柱距12m×12m，總建筑面積50075m2。結構形式采用鋼框架支撐結構，該工程室內外隔墻均采用輕鋼龍骨纖維水泥板、石膏板隔墻，衛生間隔墻采用FPB輕質隔墻，隔墻高度多在8～9m，最高11.2m。

如圖1所示，純鋼結構超高大跨輕鋼龍骨隔墻體系通過內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構鋼梁采用套管式插芯滑動連接，隔墻兩端與結構鋼柱相鄰位置增設方鋼立柱，隔墻體系與主體鋼結構各成體系，有效避免了結構整體變形對隔墻體系的附加變形影響避免裂縫產生，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，隔墻體系根據房間的使用功能、防火性能、飾面材料的要求，在方鋼骨架內可任意選取FPB輕質條板隔墻或輕鋼龍骨纖維增強型隔墻、石膏板隔墻體系；并通過調整輕鋼龍骨的規格、填充巖棉的厚度、面板的材質及層數滿足隔墻體系的耐火、隔聲性能等相關技術要求。

圖1 隔墻體系龍骨布置示意圖

經過甘肅科技館工程近60000m2超高大跨度輕質隔墻施工實踐，墻體的整體穩定性、耐久性均未出現任何質量問題，且施工便捷，實施效果良好。

2 技術特點及適用范圍

2.1 技術特點

1）通過內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，成功解決了輕質隔墻體系在超高大跨純鋼結構應用的技術難題；

2）隔墻方鋼立柱頂部與結構鋼梁采用套管式插芯滑動連接，立柱頂部隔墻兩端與結構鋼柱相鄰位置增設方鋼立柱，隔墻體系與主體鋼結構各成體系，有效避免了結構整體變形對隔墻體系的附加變形影響，避免裂縫產生。

3）隔墻體系門窗洞口周邊均設置方鋼框架，并與隔墻方鋼龍骨焊接，增加門窗洞口部位結構剛度，有效避免了門窗洞口角部裂縫的產生。

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

5）超高大跨隔墻體系施工采用自行式高空升降作業平臺，通過直流蓄電池提供動力實現移動、轉向和升降，且平臺承載量較大，具有卓越的穩定性和安全性。施工速度快速高效、方便快捷。

6）對于纖維水泥板面層采用嵌縫密封膠代替嵌縫膩子的做法，在面板間進行首道嵌縫處理，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）該項技術經濟效益顯著，合理的施工技術減少了材料和人工投入，縮短了工期。

2.2 適用范圍

本技術適用于純鋼結構中設計隔墻高度遠大于普通輕鋼龍骨隔墻體系墻體限值高度，隔墻體系整體強度、剛度、墻體延性不能滿足規范要求時，通過內置方鋼龍骨的輕鋼龍骨隔墻體系。

3 工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

地面清理→隔墻定位及驗收→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→輕鋼龍骨安裝驗收→機電鋪管及附墻設備固定及檢查→安裝一側罩面板→填塞防火巖棉→安裝另一側罩面板→接縫及護角處理→質量驗收。

3.2 主要施工操作要點

3.2.1 隔墻方鋼骨架安裝

1）立柱底板安裝：根據隔墻立柱位置居中埋設一鍍鋅鋼板，通過化學錨栓與結構混凝土樓連接，化學錨栓錨入樓板混凝土不少于100mm。

2）安裝鋼立柱：鋼立柱及橫梁根據隔墻位置、荷載作用通過結構計算確定，本項目立柱、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。頂部插芯件兩側各開設四個長度不小30mm孔徑15mm的長圓孔，通過螺栓使得隔墻鋼立柱與頂部鋼梁滑動連接，方鋼套管插芯件與頂部鋼梁局部點焊，如圖2所示，圖中（a）～（d）分別為鋼立柱底部連接節點、鋼立柱頂部插芯連接節點、特殊部位隔墻鋼立柱連接節點（一）、特殊部位隔墻鋼立柱連接節點（二）四種情況下的構造圖。

圖2 鋼立柱連接節點構造圖

3）立柱水平間距不大于3m，并在門窗洞口兩側、墻體轉角、丁字墻交界位置、結構鋼柱相鄰位置以及無支撐墻端均設置。同時，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：根據實際測量立柱凈距確定橫梁長度，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）門窗洞口位置增設隔墻鋼立柱，立柱底部與一鍍鋅鋼板焊，并通過化學錨栓錨固于結構樓板上，立柱頂部與隔墻橫梁焊接；并按門窗洞口頂標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。分檔時自墻的一端開始布置。門窗洞口等位置不得改變內隔墻豎龍骨定位尺寸，并增設附加龍骨進行調整。

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，調整垂直及定位準確后，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（豎龍骨長度可較上下橫龍骨間距短10mm）。豎龍骨安裝時，開口方向應保持一致，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，墻體高度大于板材長度時，在板材的橫方向接縫處加設水平龍骨，以提高墻體的強度及防火性能，水平龍骨選用天龍骨，并保證面板的錯縫安裝。

3.2.7 電氣鋪管、附墻設備安裝

按圖紙預埋管道和附墻設備。管線敷設要求與龍骨的安裝同步進行，或在另一側面板封板前進行，并采取局部加強措施，固定牢固。

3.2.8 龍骨調整

為保證施工質量，待機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、各種附墻設備、管道的安裝和固定是否符合設計要求。如有不牢固處，應進行加固。

3.2.9 安裝罩面板

1）檢查龍骨安裝質量、門洞口框是否符合設計及構造要求，龍骨間距是否符合面板寬度的模數。

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

3）面板與輕鋼龍骨用自攻螺釘固定，螺釘長度應與墻一側板材厚度相配套，單層板采用25mm釘，雙層板采用35mm釘，螺釘應陷入面板表面0.5mm～1mm為宜，且不應切斷面板，暴露內料；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，面板必須與龍骨緊靠。

4）為有效的杜絕墻體裂縫，隔墻面板水平縫應錯縫處理，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，接縫處采用接縫膩子填平。當墻長超過12m時，應留設結構伸縮縫，龍骨及板面均斷開，縫寬8mm。

圖6 結構伸縮縫做法

3.2.10 安裝巖棉板

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

3.2.11 安裝另一側罩面板

機電安裝管線敷設及防火棉檢查合格后，方可進行罩面板封板。

3.2.12 接縫和護角處理

面板拼接形式有三種，平面接縫、陰角接縫和陽角接縫。平面接縫做法：罩面接縫按以下程序處理①刮嵌縫膩子：刮嵌縫膩子前先將接縫內浮土清除干凈，用小刮刀把膩子嵌入板縫，與板面填實刮平。②粘貼拉結帶：待嵌縫膩子凝固成形即可粘貼拉接材料，先在接縫上薄刮一層稠度較稀的膠狀膩子，厚度為1mm，寬度為100拉結帶寬，隨即粘貼拉結帶，用中刮刀從上而下一個方向刮平壓實，趕出膠膩子與接結帶之間的氣泡。③刮中層膩子：拉結帶粘貼后，立即在上面再刮一層比拉結帶寬80mm左右厚度約1mm的中層膩子，使拉結帶埋入這層膩子中。④找平膩子：用大刮刀將膩子填滿楔形槽與板抹平。陰角接縫和陽角接縫具體要求同平面接縫。

3.2.13 特殊節點做法

1）衛生間等有防水要求的房間，輕質隔墻下應澆筑素混凝土坎臺，高度為建筑地面上返300mm。

2）對于有防火要求的輕質隔墻穿墻管道周圍需做防火封堵處理，如圖7所示。

3）隔墻面板與結構鋼柱之間采用彈性膩子嵌縫處理。如圖8所示。

圖7 管道穿墻防火封堵節點示意圖

圖8 隔墻與主體鋼柱相鄰部位節點示意圖

4 結論

在甘肅科技館建設項目實施過程中，通過內置方鋼骨架及局部節點做法的優化成功解決了超高大跨輕質隔墻在純鋼結構中的應用問題；通過在方鋼骨架內設置不同的隔墻材料（如輕鋼龍骨石膏板、輕鋼龍骨纖維水泥板以及FPB輕質條板），滿足不同方面隔墻體系功能要求。經過甘肅科技館工程近60000m2超高大跨度輕質隔墻施工實踐，墻體的整體穩定性、耐久性、施工便捷性等性能均未出現任何質量問題，驗證了該項施工技術的先進性、科學性、合理性和可操作性，取得了較好的社會、經濟效果，為同類工程積累了豐富的經驗。

同時，在項目實施中從優化結構設計、施工中骨架安裝、采用專業技術人員全過程管理，提高勞動效率，提高成品率等措施，使整體經濟效益得到了明顯的提高。通過技術創新，采用新的施工工藝，同墻體砌筑、抹灰相對比，輕質隔墻體系減少了砌筑及抹灰工序，節約了大量的人力、物力的投入，節約了資源，縮短了施工工期近4個月。同時，采用輕質隔墻體系大幅降低了結構自重，提高了結構安全性，且輕質隔墻體系具有質輕、防火、綠色環保、節省空間等優點，而且施工方便、加工性能良好，安拆方便社會效益極佳。