裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)帶瓷磚反打預(yù)制夾心 保溫外掛墻施工技術(shù)

韋柳盛 王 東 蔡文匯 韋國梁 秦 康

廣西建工軌道裝配式建筑產(chǎn)業(yè)有限公司 廣西 柳州 545000

隨著近幾年裝配式結(jié)構(gòu)的不斷應(yīng)用，裝配式混凝土建筑已經(jīng)獲得較成熟的發(fā)展。相對于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)而言，裝配式鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展還相對落后，沒有成熟的技術(shù)體系[1-3]。作為鋼結(jié)構(gòu)的重要組成部分，傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)的建造形式集成化程度較低，工序比較復(fù)雜。

在廣西柳州市某項(xiàng)目中應(yīng)用了裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)帶瓷磚反打預(yù)制夾心保溫外掛墻的施工技術(shù)，取得了良好的應(yīng)用效果。

1 工程概況

1.1 地塊概況

北部生態(tài)新區(qū)創(chuàng)業(yè)園一期B地塊項(xiàng)目位于廣西柳州市柳北區(qū)，一期為B-3、B-4、B-5、B-6共4棟建筑（圖1）。單棟建筑高度21.6 m，建筑層數(shù)為地上3層，其中1層層高9.0 m，局部設(shè)有夾層，2～3層層高均為6.2 m，建筑面積9 450.12 m2，建筑基底面積3 040.00 m2，南、北立面長度79.6 m，東、西立面寬度37.6 m。

圖1 工程效果圖

1.2 結(jié)構(gòu)概況

項(xiàng)目結(jié)構(gòu)采用“裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)＋外掛板”結(jié)構(gòu)體系，外掛板采用點(diǎn)支承的連接方式，基礎(chǔ)采用獨(dú)立柱基礎(chǔ)。外墻采用帶瓷磚反打預(yù)制夾心保溫外掛墻，墻厚200 mm，內(nèi)葉板厚80 mm，保溫板厚60 mm，外葉板厚60 mm（含面磚厚度）。面磚有黑、白、灰3種顏色，按比例進(jìn)行排布。單棟建筑總用鋼量為1 500 t，外掛板數(shù)量為373塊，最大尺寸為8.015 m×1.425 m，質(zhì)量為8 t，最小尺寸為2.010 m×0.435 m，質(zhì)量為0.35 t。

1.3 工程難點(diǎn)、特點(diǎn)分析

1.3.1 外墻集成度高

項(xiàng)目采用8 m大小的預(yù)制外墻，在預(yù)制構(gòu)件中屬于超大型構(gòu)件，該項(xiàng)目外墻需集成瓷磚外飾面＋保溫層＋結(jié)構(gòu)層＋鋼掛點(diǎn)工藝。

在超大型預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中，集成的工藝越多，對設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工提出的考驗(yàn)就越大，并且這種外墻技術(shù)在鋼框架結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中應(yīng)用極少。

1.3.2 飾面瓷磚量大，顏色需按比例排布

項(xiàng)目外墻飾面瓷磚顏色為黑、白、灰3種，并且需要按一定的比例進(jìn)行排布，并且外墻面磚為11 060 m2，面磚量大。飾面瓷磚非單色均勻排布，比例配色的實(shí)現(xiàn)較困難，施工復(fù)雜。

1.3.3 預(yù)制構(gòu)件數(shù)量多

單棟外掛板數(shù)量為373塊，其中南面共107塊，北面共136塊，東面共65塊，西面共65塊。4棟外掛板數(shù)量合計(jì)1 492塊。 外掛板非標(biāo)且量多，吊掛施工工藝復(fù)雜。

1.3.4 預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量大

外掛板最小質(zhì)量為0.35 t，最大質(zhì)量為8 t。外掛板幅面大，質(zhì)量大，抗變形內(nèi)力設(shè)計(jì)復(fù)雜。

2 帶瓷磚反打預(yù)制夾心保溫外掛墻的深化設(shè)計(jì)

2.1 預(yù)埋件設(shè)計(jì)

主體結(jié)構(gòu)為鋼框架結(jié)構(gòu)，變形較大，項(xiàng)目外掛墻的連接選擇點(diǎn)支承的方式，上部鉸接，下部固定連接，并通過3D3S、PKPM軟件進(jìn)行受力分析和復(fù)核（圖2）。

圖2 受力分析簡圖

2.2 飾面瓷磚排布設(shè)計(jì)

由于飾面瓷磚有黑、白、灰3種顏色，并且要按一定比例進(jìn)行排布，利用BIM技術(shù)，進(jìn)行飾面瓷磚整體排布放樣，得出最佳的排布效果（圖3）。

2.3 預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)

通過對構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸和吊裝的整體考慮，并結(jié)合飾面瓷磚的排布情況，利用BIM技術(shù)，進(jìn)行構(gòu)件深化設(shè)計(jì)，確保深化設(shè)計(jì)的高效率和準(zhǔn)確性，同時(shí)也確保建筑外立面拼縫的美觀性。

圖3 飾面瓷磚排布效果

3 帶瓷磚反打預(yù)制夾心保溫外掛墻的制作

3.1 生產(chǎn)工藝流程

生產(chǎn)準(zhǔn)備→清潔模臺(tái)→定位放線→模具固定→鋪設(shè)瓷磚襯模→鋪放瓷磚→放墻鋼筋、埋件→澆筑外葉墻板→外葉墻板初凝前放置保溫板→插放EPS保溫板連接件→合側(cè)模板→放入內(nèi)葉板鋼筋籠→澆筑內(nèi)葉墻板→構(gòu)件養(yǎng)護(hù)→拆模吊裝→瓷磚面修補(bǔ)

3.2 生產(chǎn)控制要點(diǎn)

1）鋪設(shè)瓷磚襯模。模具固定好后，按瓷磚墻面的造型設(shè)計(jì)要求，選取對應(yīng)的瓷磚襯模。根據(jù)投影儀器投影在模臺(tái)上的外墻瓷磚模型鋪設(shè)襯模，鋪設(shè)時(shí)用鋼尺測量瓷磚襯模外形尺寸是否正確，判斷襯模和模具之間的尺寸是否對應(yīng)，然后根據(jù)外墻瓷磚投影，按順序擺放瓷磚襯模。擺放好瓷磚襯模后，檢查襯模擺放的位置是否準(zhǔn)確，確認(rèn)擺放無誤后，在襯模上均勻地涂一層脫模劑。

2）放置保溫板。按照圖紙放置好保溫板拉結(jié)件，在外葉墻混凝土初凝前安裝好保溫板，插放EPS保溫板連接件，并檢查是否產(chǎn)生空鼓。

3）澆筑內(nèi)葉墻板。將內(nèi)葉墻模具安裝至外葉墻模具上面，用螺栓連接固定，預(yù)留兩側(cè)邊。將鋼筋網(wǎng)片放入模具中，外伸鋼筋對照模具預(yù)留孔穿過，確認(rèn)無誤后將剩下兩側(cè)邊模板安裝完整。安裝墻板預(yù)埋件，根據(jù)模板上面預(yù)留的埋件固定孔，將埋件固定好，對照圖紙清點(diǎn)埋件數(shù)量，確認(rèn)無誤后澆筑混凝土。澆筑混凝土需要均勻布置，以防止保溫板變形位移。

4 帶瓷磚反打預(yù)制夾心保溫外掛墻的施工

4.1 吊裝區(qū)域劃分

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，并考慮吊車行走線路，將B-3—B-6棟劃分成2個(gè)吊裝區(qū)域。區(qū)域一：A—E軸交①—⑥軸。區(qū)域二：A—E 軸交⑥—11軸。

4.2 吊裝順序

吊裝順序：從廠房中軸線開始向左右兩邊，由下往上安裝→第1塊墻板起吊→測量校正→螺栓初擰→測量校正→螺栓終擰→焊接加固→第2塊墻板起吊→測量校正→螺栓初擰→測量校正→螺栓終擰→焊接加固，以此類推進(jìn)行施工（圖4）。

圖4 吊車行走路線

4.3 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→放線定位→搭設(shè)操作平臺(tái)→安裝臨時(shí)輔助可移動(dòng)卡碼→構(gòu)件安裝→自檢、校正→板縫封堵

4.4 施工操作要點(diǎn)

4.4.1 放線定位

1）對安裝外掛墻板施工區(qū)域進(jìn)行檢查，確保施工區(qū)域安全。

2）為控制和校核外掛板的位置，每層設(shè)置1條1 m線。

3）根據(jù)1 m線確定每排外掛板的上下邊線，并做好相應(yīng)標(biāo)識(shí)。

4）根據(jù)軸線確定掛板的左右邊線并做好標(biāo)識(shí)。

4.4.2 搭設(shè)操作平臺(tái)

1）操作平臺(tái)使用移動(dòng)式腳手架，作業(yè)前須與鋼柱進(jìn)行固定。

2）操作平臺(tái)設(shè)置成為不規(guī)則、高低跨的階梯式滿堂鋼管腳手架，滿足2人作業(yè)。

3）鋼柱之間設(shè)置生命線，使用移動(dòng)腳手架的場地，四角平整，作業(yè)人員在移動(dòng)式腳手架上作業(yè)時(shí)把安全帶掛在生命線上，嚴(yán)格要求確保高掛低用。

4.4.3 安裝臨時(shí)輔助可移動(dòng)卡碼

1）根據(jù)控制線確定并控制好前后移動(dòng)卡碼的位置。

2）安裝固定前后移動(dòng)卡碼。

3）根據(jù)外掛板預(yù)埋支座與支座之間的距離，確定安裝左右移動(dòng)卡碼的位置。

4）每塊外掛板有4個(gè)預(yù)埋支座，每塊外掛板需要4個(gè)控制卡碼，只需控制好下部2個(gè)受力的支座即可。

4.4.4 構(gòu)件安裝

1）根據(jù)外掛板質(zhì)量選用合適的吊裝機(jī)械，根據(jù)外掛板的最大質(zhì)量和吊裝半徑，每棟樓配備2臺(tái)25 t的汽車吊進(jìn)行吊裝。

2）起吊使用專用吊具，外掛板采用預(yù)埋吊釘，吊具使用特制鋼橫梁和鴨嘴扣。起吊前拴4根纜風(fēng)繩，2根長繩和2根短繩，安裝氣密條。2根長繩由地面作業(yè)人員負(fù)責(zé)，2根短繩由操作平臺(tái)上的作業(yè)人員負(fù)責(zé)，確認(rèn)無誤后，即可解除2根長繩。

3）起吊至一定高度后扒桿，2根短風(fēng)繩由上面的作業(yè)人員接管。

4）外掛板下降至距支座約100 mm時(shí)，采用葫蘆、人工扶持緩慢下降，進(jìn)行卡碼約束，支座稍微受力后，拉設(shè)4點(diǎn)拉結(jié)裝置，初步調(diào)整且確定穩(wěn)定后，即可松鉤。

5）使用螺栓調(diào)整外掛板水平縫和豎縫，調(diào)整完成后解除拉桿和卡碼。

4.4.5 板縫封堵

1）外掛板內(nèi)側(cè)板縫使用巖棉進(jìn)行封堵。

2）外掛板外側(cè)板縫先安裝φ40 mm圓形PE棒，然后使用耐候膠進(jìn)行封堵，耐候膠厚度≥10 mm。

5 效益分析

5.1 社會(huì)效益

項(xiàng)目采用“裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)＋外掛板”結(jié)構(gòu)體系，不僅滿足項(xiàng)目進(jìn)度的需求，并且很好地體現(xiàn)了建筑外觀效果，獲得了業(yè)主的好評，為進(jìn)一步推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展提供了經(jīng)驗(yàn)與借鑒，具有一定的社會(huì)效益。

5.2 工期效益

項(xiàng)目采用帶瓷磚反打預(yù)制夾心保溫外掛墻，無外架施工，無需二次貼磚，較傳統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工周期更短，共節(jié)省工期40 d。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目采用帶瓷磚反打預(yù)制夾心保溫外掛墻，節(jié)省外架和人工貼磚，大大縮短了工期，降低整體成本。

6 結(jié)語

北部生態(tài)新區(qū)創(chuàng)業(yè)園一期B地塊項(xiàng)目，采用裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)帶瓷磚反打預(yù)制夾心保溫外掛墻的施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目外墻保溫、裝飾一體化，很好地體現(xiàn)了建筑外觀效果。同時(shí)利用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)和施工模擬，大大加快了施工進(jìn)度，受到了監(jiān)理單位和業(yè)主的一致好評，為進(jìn)一步推廣“裝配式鋼結(jié)構(gòu)＋PC外墻”提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。