大空間裝配式單元板塊隔墻的技術研究與應用

虞嘉盛

上海市建筑裝飾工程集團有限公司 上海 200072

1 工程背景

2018年11月，中國首屆進口博覽會在上海召開，作為舉辦場地的國家會展中心將對原有展覽場館進行室內空間改造，滿足以平行論壇為主題的接待及會務功能需求。由于會議時間僅1周，且每年僅舉辦1次，考慮場地的使用率，在會議結束后，將恢復成原展覽場館功能，因此，整個裝飾施工從基層到面層都具有可逆的裝配化要求。

2 大空間單元板塊隔墻研究

2.1 單元板塊隔墻設計

就一般工程而言，常見的隔墻種類有砌體隔墻、鋼結構隔墻及輕鋼龍骨隔墻等。但是本工程對隔墻卻有裝配式可拆卸的要求，因此這幾個類型的隔墻均不能直接使用。

由于本次改造工程的主要功能是供會議使用，所以墻體的作用除了室內分隔外，也需要具備防火及隔聲的功能。對于裝飾施工來說，輕鋼龍骨可謂是最常用的隔墻體系，不僅價格便宜，而且施工也比較方便快捷。因此，裝配式隔墻還是考慮以輕鋼龍骨作為基礎來進行研究。

裝配式施工的核心概念是模塊化施工[1-2]，所以考慮把輕鋼龍骨分成一個個的單元板塊。若將輕鋼龍骨本身進行分割會破壞其自身的結構體系，因此采用反向思維，不從龍骨本身入手，而是在它外面增加1個框架將其包起來，從而形成1個標準單元板塊?？紤]到框架的作用不僅限于固定輕鋼龍骨，還需要兼顧到隔墻體系與主結構鋼架體系的連接，框架也采用鋼結構最為合適。

根據結構圖紙，鋼結構梁的位置在12 m左右的高度，而輕鋼龍骨無法直接安裝到這個高度。在綜合考慮了現場情況及操作空間之后，與設計人員商量在中間增加了1道鋼結構梁，這樣輕鋼龍骨的安裝高度基本在5.8 m左右，也能滿足整體吊裝的要求。

輕鋼龍骨的選型按照圖集07CJ03-1表7的要求，根據使用場合及壁厚等，初步選用厚0.8 mm的100系列隔墻龍骨，龍骨間距為300 mm。按照設計要求，雖然平行論壇所用場館為臨時建筑，但是防火及隔聲還需滿足相關規范要求，因此根據圖集07CJ03-1表4 LQ71，選用雙面3層厚12 mm的防火石膏板。

為了讓單元板塊造型相對規整，便于運輸及倉儲，外框架選用80 mm×100 mm鍍鋅方管，框架寬度根據整張石膏板模數，采用外包尺寸1 200 mm。根據這個做法，單元板塊單位面積質量約為145 kg，加上墻體裝飾面及飾面基層單位面積質量20 kg，但是設計給定的墻面荷載僅為1 000 N/m2。

在基于大體系不改變的原則下，首先想到需替換的材料就是石膏板。把石膏板替換為火克（Hawk）板，火克板屬于纖維增強硅酸鹽板，100%不含石棉和甲醛，其性能穩定，具有抗老化、抗震、防霉抗菌、耐久性好等特點，且防火等級為A1級。一張標準規格的火克板（1 220 mm×2 440 mm×9 mm）與石膏板密度相差不大，但性能卻提高很多。采用75系列輕鋼龍骨時，外側只要使用雙面單層厚9 mm的火克板，即能滿足3 h耐火要求，且隔聲達到51 dB以上。這樣調整后，外框架也可調整為60 mm×80 mm鍍鋅方管，滿足龍骨的安裝要求。由此確定的單元板塊單位面積質量僅約55 kg，加上墻體裝飾面及飾面基層單位面積質量20 kg后，能滿足設計要求（圖1）。

圖1 單元板塊大樣

2.2 單元板塊隔墻制作

為提高現場裝配率，加快現場安裝進度，單元板塊采用場外制作，現場安裝成品的方式。得益于現場的有利條件，施工期間整個國家會展中心有不少閑置場地，在施工現場旁300 m左右的地方借用了場地作為臨時加工廠，用來組合單元板塊。板塊制作按照如下流程進行：制作鋼結構框架→輕鋼龍骨制作→封單側火克板→內嵌巖棉→封另一側火克板→運至現場。

2.3 單元板塊隔墻連接

單元板塊之間的連接位置考慮到強度及施工便利性，選擇設置在鋼結構框架上。板塊除了裝配式要求之外，還有可拆卸的需求，所以所有的安裝形式原則上均采用螺栓連接的方式，以便于裝拆。

需要考慮連接的部位有單元板塊與主鋼結構之間，以及板塊與板塊之間的連接兩部分。要先確保板塊能夠立起來，也就是需要考慮單元板塊與主鋼結構之間的連接方式。主鋼結構可提供3道H型鋼梁及鋼立柱用于連接，鋼結構之間的連接一般采用焊接和螺栓連接這2種方式，但焊接在本工程中是不適用的，所以以螺栓連接作為切入點。

由于單元板塊是在場外加工廠進行組裝的，所以材料的選擇還是要盡量選用常規性的、方便安裝的。單元板塊的框架使用的是方管，主鋼結構鋼梁使用的是H型鋼，為了使兩者能夠用螺栓進行連接，考慮增加角鋼作為轉換。從受力分析來說，螺栓連接屬于鉸接，為了加強板塊安裝后的整體穩定性，在加工廠組裝單元板塊時，就需要先把角鋼與單元板塊鋼框架電焊連接，至少確保角鋼的一邊是剛接的。

單元板塊單塊質量約為600 kg，作為隔墻，還是讓其主要受力直接傳到鋼梁上，螺栓連接作為輔助連接較為可靠。因此，與地梁連接時，隔墻的中心需要坐落于地梁的腹板位置，地梁的翼緣在工廠預開孔，用于螺栓連接。原計劃在角鋼與工字鋼上都開方向互相垂直的條形孔，用于2個方向的誤差調節，但在結構上會破壞H型鋼的強度。經與結構設計人員溝通后決定，工字鋼翼緣上可根據要求開圓孔，而角鋼則用成品多功能角鋼（圖2）。

圖2 地梁連接和地梁開孔

頂梁的連接方式與地梁有所不同，由于工期緊張，單元板塊的加工其實是與主鋼結構施工同步開展的，也就是說，板塊的尺寸其實是根據BIM模型提取出來的理論數值，而不是現場實際尺寸，所以頂梁的連接不能僅僅是鏡像地梁連接這么簡單，還需要考慮施工的誤差。

既然要把高度方向的施工誤差消化在單元板塊上部，那么板塊與頂梁間就需留有間隙。考慮把角鋼的位置從側面移到上面，然后鋼梁的底部增加1根角鋼，并先在工廠焊接完成。增加的角鋼有2個作用：一是為連接頂梁與單元板塊，梁上的角鋼與板塊上的角鋼均可開條形孔，互相垂直的條形孔可進行2個方向的誤差調節；二是可用作單元板塊的限位，為能讓板塊切實地落在地梁中心位置，現場安裝時如只靠開孔去調整位置，對于1 380 mm×5 800 mm的板塊來說是相當困難的，而上部的角鋼相當于靠板，只要單元板塊上部與角鋼靠住并用螺栓連接后，板塊下方角鋼與地梁孔洞對齊后即意味著板塊已放置在地梁中心（圖3）。

圖3 頂梁連接和頂梁開孔

單元板塊與鋼立柱的連接只是輔助固定，所以安裝方式參照頂梁，在H型鋼上增加角鋼，與單元板塊上的角鋼相連接即可（圖4）。

圖4 鋼柱連接和鋼柱開孔

相鄰單元板塊間也采用螺栓連接，但還需考慮以下2點：主鋼結構立柱的間距為9 m，而標準單元板塊的寬度為1 380 mm，意味著每2根立柱之間至少有6塊板塊需要進行連接，板塊與板塊之間的拼縫不密實會影響墻體隔聲的效果；單元板塊隔墻作為中間體系，還要與飾面基層相連接，因此板塊上需預留飾面基層的安裝空間。

單元板塊的外框架采用的是60 mm×80 mm的方管，所以考慮在框架兩側各增加1根40 mm×40 mm的方管，相互交錯形成企口進行搭接。

企口的設置不僅可以確保相鄰2塊單元板塊的有效連接，同時也把2塊板塊間的間距增大，提供了飾面基層鋼結構的安裝空間（圖5）。

圖5 單元板塊連接節點和單元板塊連接

3 結語

在當今城市飛速發展的時代中，體量大、工期緊的項目相信會越來越多，裝配化施工也在從建筑結構向室內裝飾不斷變革。以最常見的內隔墻體系作為研究出發點，并逐漸向其他內裝體系拓展是筆者下一步的研究方向，相信最終將實現建筑的完全裝配化。

[1] 袁德清.建筑裝飾施工技術管理要點分析[J].科技促進發展,2010 (6):145-146.

[2] 黃慶中.建筑室內裝飾裝修工程施工管理研究[J].科技與企業,2016 (2):19-20.