裝配式鋼結構住宅墻體分類及連接方式應用

林 芹，吳 剛，張 輝，王 姣

(1．鹽城工學院 土木工程學院， 江蘇 鹽城 224000；2．江蘇景盛建設工程有限公司，江蘇 鹽城 224000)

1 引言

隨著可持續發展和節能環保要求的不斷提高，裝配式鋼結構住宅越來越受到重視。裝配式鋼結構住宅是指房屋的構件、部品在工廠加工制作后運到現場進行組裝的預制裝配式建筑。它綜合了鋼結構與裝配式二者的優勢，既有鋼結構質量輕、抗震性能好、建筑空間布置靈活等優點，同時又有裝配式結構施工周期短、工廠預制并現場拼裝、環境污染小等特點[1]。為進一步推動鋼結構住宅發展，應該解決鋼結構住宅結構體系、梁柱體系、節點設計、樓板形式以及配套的墻體材料等問題。目前我國高校以及科研單位對裝配式鋼結構住宅的結構體系以及梁柱體系已進行了充分的試驗研究工作，而樓板設計、墻體與構件連接節點設計研究不成熟，勢必會影響裝配式鋼結構住宅的發展。本文將介紹裝配式鋼結構住宅的配套墻體及其性能，并重點總結分析裝配式鋼結構住宅節點連接方式及其特點，為工程實踐在節點連接方式選擇方面提供參考。

2 裝配式鋼結構住宅配套墻體技術

裝配式鋼結構住宅的墻體在整個建筑中占了70%的比例，它的性能及節點連接方式直接影響了裝配式鋼結構住宅的推廣與發展。住宅墻體按構造形式及加工方式分為塊材和板材，本文重點介紹幾種常用的墻體材料性能和施工難易。

2.1 砌筑類墻體

砌筑類墻體常用的是蒸壓輕質加氣混凝土砌塊，它主要是將粉煤灰(或硅砂)、水泥、生石灰膠結料、鋁粉和石膏等按一定配合比混合均勻，攪拌成漿注模后，經高溫蒸壓養護形成的輕質制品，內部沒有鋼筋加強，如圖1所示。施工時塊與塊之間用砌筑砂漿處理，施工速度慢。墻體的保溫達到節能要求，需要做鋼絲網防止墻體開裂滲水。

2.2 單板類墻體

2.2.1 蒸壓輕質加氣混凝土墻板(ALC板)

蒸壓加氣混凝土墻板是以粉煤灰(或硅砂)、水泥、石灰等為主要原料，有防銹處理的鋼筋增強，經過高壓蒸氣養護而成的多氣孔混凝土成型板材，如圖2所示。加氣混凝土墻板為大板，其性能均勻分布，整體保溫效果比加氣混凝土砌塊好。

圖1 蒸壓輕質加氣混凝土砌塊

圖2 蒸壓輕質加氣混凝土板

2.2.2 泡沫混凝土墻板

與普通混凝土相比，泡沫混凝土中通常沒有粗集料、水膠較大，包含大量氣泡。泡沫混凝土具有自重輕、保溫性能好等特點。

單板類墻體施工時需要吊裝，部分連接件需要焊接，施工速度快。墻體保溫性能達到要求，隔熱效果不理想，板材接縫處需要構造處理以防雨防漏。

2.3 復合墻板

復合墻板的加工方式有現場復合墻板體系和工廠復合墻板體系2種方式，本文分別介紹CCA板灌漿墻(現場復合墻板)和鋼絲網水泥保溫夾芯墻板(工廠復合墻板)。

2.3.1 CCA板灌漿墻

壓蒸無石棉纖維水泥平板(CCA板)是以硅酸鹽水泥、原生木漿纖維、精細石英砂、添加劑和水等物質，配料成型，再經過高溫蒸壓養護制成的板材。CCA板灌漿墻是以輕鋼龍骨作為骨架，其兩側CCA板作為面層，然后在骨架與面層板形成的空腔內灌注輕骨料混凝土，待混凝土硬化后即形成實心復合墻板，如圖3所示。CCA板灌漿墻具有輕質高強、保溫隔熱性能好、易于飾面處理等優點。

2.3.2 鋼絲網水泥保溫夾芯板

在工廠內將低碳冷拔鋼絲焊成三維空間網架，中間填充輕質保溫芯材制成的半成品，在施工現場再在夾芯板兩側噴水泥砂漿或直接在工廠內預制完成，如圖4所示。其具有自重輕、強度高、抗震性能好和保溫隔熱性能好等優點?？筛鶕O計要求組合成各種形式的墻體，還可在板內預制設備管道、門窗洞口等。

圖3 CCA板灌漿墻

圖4 鋼絲網水泥保溫夾芯板

3 裝配式鋼結構住宅墻體節點連接構造

考慮墻體材料的革新及建筑節能的要求，砌筑類墻體逐漸被淘汰，而板材成為了鋼結構住宅的首選材料，墻體板材與鋼構件的連接構造設計是直接關系到墻板能否推廣應用的重要因素。本文主要介紹蒸壓輕質加氣混凝土墻板和復合墻板的節點連接和工程應用。

3.1 蒸壓輕質加氣混凝土墻板(ALC板)節點連接應用

ALC板由于其良好的工作性能，在國內鋼結構住宅中的應用非常廣泛，主要的連接方法分為以下幾類。

3.1.1 插入鋼筋連接

該連接節點安裝時先在鋼梁翼緣上焊接角鋼，將托板與角鋼焊接，再將接縫的鋼筋焊在托板上，墻板固定好后灌注砂漿，如圖5所示。這種節點的連接主要用于層間位移較小的鋼框架結構。

3.1.2 鉤頭螺栓連接

這種連接方式先把角鋼焊接在鋼梁上，將鉤頭螺栓預埋在墻板內，安裝墻板時，將角鋼和鉤頭螺栓焊接起來，如圖6所示。該連接構造多用于外墻橫裝和豎裝，節點強度大。

3.1.3 搖擺工法連接

搖擺工法連接主要是將角鋼焊在鋼梁翼緣上，專用壓板與角鋼焊接，墻板內預埋專用連接件或預埋螺絲，專用螺桿與專用壓板、托板相連，如圖7所示。這種連接方式適合于層間變形大的鋼結構，節點強度高，變形能力強，抗震性能好。

圖5 插入鋼筋連接

圖6 鉤頭螺栓連接

圖7 搖擺工法連接

3.2 復合墻板節點連接應用

復合墻板的連接并沒有統一的構造措施，目前工程使用的連接構造都是墻板構件廠自主研發的。

(1)彭軍[2]介紹了安徽省裝配式鋼結構住宅中外墻板節點設計方法，墻體類型為預制混凝土夾芯保溫復合板，外墻板采用“上拉下托”式節點與主體結構相連，連接件與鋼梁焊接，并在墻板內預埋連接件，上拉下托的連接件用高強度螺栓與預埋件相連，如圖8所示。這種節點連接在工程實踐應用時，其連接節點的受力性能和抗震性能，還需進一步的研究。

(2)吳明磊[3]對裝配式鋼框架-復合墻板結構體系

圖8 外墻板連接示意

圖9 墻板與鋼框架連接

進行了滯回性能研究，所用墻體為鋼絲桁架混凝土復合板，并設計了一種新型的墻板與鋼框架連接形式，如圖9所示。該節點在框架梁或框架柱上焊接連接鋼板，在復合墻中設置預埋件，連接鋼板與墻板用螺栓連接。試驗表明：該結構體系有良好的抗側和抗震性能。

4 結論與建議

通過對墻體材料以及連接節點概述發現：國內裝配式鋼結構住宅的墻體技術還不成熟，與墻體技術配套的圖集不全面，大多是企業性的圖集，達不到標準化和通用化，必然會影響到裝配式鋼結構住宅的發展。建議總結現有的配套墻體技術，并結合典型的試點工程，制定墻體及其連接節點的標準化圖集，用以指導工程實際應用。