高層住宅樓外幕墻改造技術創新

史江

（中鐵建設集團有限公司，北京 100040）

1 引言

大部分老舊小區的高層住宅樓的外墻保溫材料采用的是聚苯板，在進行外墻改造時，若貿然進行焊接，很容易產生火災。 因此，針對此類外幕墻改造工程，創新出了一種“零焊接”施工技術。 所謂“零焊接”，即整個龍骨體系全部采用螺栓連接，施工中無任何焊接作業。

2 工程實例

華潤麗都悅府項目位于北京市朝陽區四元橋將臺西路和芳園西路交叉口， 項目由3 棟于20 世紀90 年代竣工的高層住宅樓組成，外立面保溫層材料是聚苯板，面層材料是瓷磚?，F需要在現有外立面的基礎上增加鋁板幕墻， 對外立面進行全面升級改造。 鋁板幕墻體系，豎向采用熱鍍鋅鋼龍骨，橫梁采用角鋼龍骨，面板采用3 mm 氟碳噴涂鋁單板。 為防止施工時聚苯板著火，提出了零焊接施工理念，并從深化設計和施工組織兩方面實現現場施工的零焊接。

2.1 后置埋件深化

高層住宅外墻改造施工中最重要的一個環節是后置埋件的深化設計。 以華潤麗都悅府項目為例，原設計方案中采用的是槽形后置埋件，經深化設計后采用的是長孔形后置埋件。

兩者相比，深化方案存在如下優點：

1）深化方案具備橫向調節性能；

2）原設計方案埋件構造厚度為35 mm，深化方案埋件構造厚度為20 mm， 深化方案在進出方向上具備更大的調整空間；

3）深化方案相對原設計方案，少了哈芬槽以及T 形螺栓，只是在鋼板上開長孔，同時采用標準的鋼螺栓，因此存在相當大的成本優勢[1]。

2.2 轉接件深化

高層住宅外墻改造施工中最能節約費用的一個環節是轉接件的深化設計。 以華潤麗都悅府項目為例，原設計方案中采用的是鋁制120 mm 高轉接件， 經深化設計后采用的是鋁制90 mm 高轉接件。

兩個方案對比，深化方案存在如下優點：

1）深化方案經過計算采用90 mm 高轉接件滿足設計要求，相對原設計方案的120 mm 高轉接件，節省成本25%；

2）深化方案加大橫向調節用長孔，進出位調整可以達到±30 mm，原設計方案可調幅度為±20 mm，這樣就能夠更好地適應結構偏差問題。

2.3 鋁板拼縫深化

鋁板的拼縫形式是關乎整個外墻改造成果美觀性的關鍵點。 以華潤麗都悅府項目為例，原設計方案中采用的是硅酮耐候密封膠深凹縫（見圖1），經深化設計后采用的是帶膠條的鋁封條密封縫（見圖2）。

圖1 硅酮耐候密封膠深凹縫

圖2 帶膠條的鋁封條密封縫（單位：mm）

兩種方案相比，深化方案存在如下優點：

1）深化方案鋁板拼縫采用膠條密封，這樣就避免了現場打膠及膠對鋁板的二次污染，同時提高工效；

2）深化方案取消了原設計方案中鋁板周邊的鋁附框，節省了成本；

3）深化方案固定鋁板的螺釘采用自鉆釘，相對原設計方案的機制螺釘，少了現場開孔及攻絲環節，極大地提高了施工效率，保證了施工質量。

2.4 橫梁立柱連接深化

高層住宅外墻改造中另一個可重點深化的部位就是橫梁和立柱的連接形式。 以華潤麗都悅府項目為例，原設計方案中采用的是鋼角碼轉接（見圖3），經深化設計后采用的是鋁套轉接（見圖4）。

圖3 鋼角碼轉接

圖4 鋁套轉接

兩者相比，深化方案存在如下優點。

1）原設計方案安裝相對煩瑣，需要先將鋼角碼通過螺釘固定到立柱上，然后將橫梁固定到鋼角碼上。 每個連接點需要采用5 顆螺釘，連接后的抗扭性能較差。

2）深化方案只需要將鋁套套在橫梁的兩段，然后將鋁套固定到立柱上即可。 安裝便捷，定位精準。 鋁套采用開模定制大批量加工，成本幾乎不會有增加，但是有效降低了現場人工成本，同時提高了施工質量[2]。

3 受力計算

3.1 荷載計算

按照規范，幕墻承受的荷載作用組合計算應考慮正風壓、地震荷載組合：

式中，Szkp為正風工況下組合荷載標準值，kN/m2；Szp為正風工況下組合荷載設計值，kN/m2；Wkp為作用在幕墻上的正風壓荷載標準值，MPa；γw為荷載作用效應的分項系數， 取1.5；qEk為分布水平地震作用標準值，0.24 kN/m2；γE為地震作用分項系數，取1.3；φE為面板荷載組合設計值，取0.5。

式中，數值1.294 203 kN/m2是北京地區風荷載標準值，公式中所有數值均由GB 50009—2012 《建筑結構荷載規范》中給出。

考慮負風壓、地震荷載組合：

式中，Szkn為負風工況下組合荷載標準值；Szn為負風工況下組合荷載設計值；Wkn為作用在幕墻上的負風壓荷載標準值，MPa。

式中， 數值-1.725 604 kN/m2是北京地區風荷載標準值，公式中所有數值均由GB 50009—2012 《建筑結構荷載規范》中給出。

綜合以上計算，取絕對值最大的荷載進行強度演算，采用面板荷載組合標準值Szkn為1.725 604 kN/m2， 面板荷載組合設計值Szn為2.744 406 kN/m2。 立柱承受風荷載標準值取1.544 664 kN/m2，橫梁承受風荷載標準值取1.708 759 kN/m2，經過荷載計算得出，滿足要求[3]。

3.2 鋁板強度計算

選定面板材料為鋁-3003-H24，校核結論見表1 面板強度校核表（由于鋁板背面的加強肋是兩根對稱布置的，所以表1中兩個類型B 的數據一樣）。

表1 面板強度校核表

強度校核依據：

鋁板撓度校核依據：

式中，M 為支座中點彎矩計 算值，N·mm2；W 為加強肋的截面抵抗彎矩，mm3；U 為鋁板擾度，mm；L 為板分格的短邊邊長，mm。

強度滿足要求依據：

式中，q 為荷載，N/mm2；fa為鋁板強度設計值，N/mm2。

公式中所有數值均由GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》中給出。

撓度滿足要求依據：

式中，L=a，取值570 mm。

綜上所述，得出結論：強度和撓度滿足要求。

4 結語

綜上所述， 在老舊小區高層住宅樓外墻提升改造工程施工過程中，經常遇到的最大問題是如何防止外保溫材料著火。針對此項重大隱患， 本文重點探討了老舊小區高層住宅樓外墻改造施工技術的創新。 通過對后置埋件、轉接件、鋁板拼縫、橫梁和立柱連接件4 個施工關鍵工序的深化設計， 達到采用零焊接的施工方法，以其在安全性、經濟性和美觀性等方面達到最優和最安全的施工方案。 期望對我國大量老舊小區高層住宅樓外墻改造提升施工技術提供一定的參考。