鋼結構在小學建設上的應用

山東萬斯達建筑科技股份有限公司 張波 張樹輝

鋼結構在小學建設上的應用

山東萬斯達建筑科技股份有限公司 張波 張樹輝

一、 前言

鋼結構建筑因重量輕、抗震性能好、可循環利用，便于標準化設計、工廠化生產、裝配化施工和信息化管理，成為建筑產業現代化的首選。鋼結構建筑在我國有較長的發展歷史，結構形式也非常成熟，在工業建筑及大跨空間結構領域已占主導地位，但在民用建筑領域市場占有率較低，與我國產鋼大國的地位極不相稱。究其原因，鋼結構相配套的板材體系發展較慢，尤其房屋建筑的外墻、內墻、樓板產品種類較少，技術有待完善。而我們研發生產的預制混凝土夾心保溫外墻板、PK預應力混凝土疊合板有效地解決了鋼結構的樓板問題及圍護問題。

預制混凝土夾心保溫外墻板和PK預應力混凝土疊合板采用工廠化生產、現場機械化安裝的施工方法，具有施工周期短、質量可靠（對防止裂縫、滲漏等質量通病十分有效）、節能環保（耗能少，減少揚塵和噪聲）、工業化程度高及勞動力投入量少等優點，與鋼結構結合使用，可取得良好的社會效益。

二、 工程概況

濟南市西客站片區安置三區B3地塊小學試點項目是濟南市第一個產業化試點工程，采用PK裝配整體式結構快裝體系。總建筑面積約1.08萬平方米，工程包括一棟兩層辦公樓、兩棟四層教學樓、一間舞蹈教室及一間多媒體教室。該項目通過山東省住房和城鄉建設廳、濟南市城鄉建設委員會“山東省建筑產業現代化示范工程”審核，為山東省首棟全裝配式建筑。

圖1 濟南市西客站片區安置三區B3地塊小學鳥瞰圖

三、 設計

本工程主體結構采用鋼框架，樓板采用PK預應力混凝土疊合板，外墻板采用預制混凝土夾心保溫外墻板，樓梯采用預制混凝土樓梯。

將PK預應力混凝土疊合板應用于鋼結構體系是最佳選擇，疊合板可直接擱置在鋼梁上，待鋪設橫向鋼筋、上部鋼筋與管線后，澆筑疊合層混凝土即可，方便快捷，成本低，質量好。另外，在安裝上一層鋼結構主體時，就可以開展下層疊合板的安裝，互相交叉但不影響。

預制混凝土夾心保溫外墻板外掛于鋼結構主體上，除自重外，主要承受面外的風荷載及地震荷載，為使復合墻板不參與鋼框架的抗側剛度與承載力貢獻，特在墻板的連接板上設置了可摩擦滑移的構造措施，保證在地震荷載下不破壞；復合墻板的板縫關乎建筑舒適度，設置豎向聯通的空腔，便于水、氣的順利排出。

在設計過程中，還建立了疊合樓板的抗彎設計方法，構建了預制混凝土夾心保溫外墻板的抗彎、抗震和抗風設計方法。

圖2 PK預應力混凝土疊合板

1.PK預應力混凝土疊合板具有以下特點：

（1）自重輕。每平方米僅為110千克左右；

（2）用鋼量省。由于采用1570級高強預應力鋼絲，抗拉強度為三級鋼的4.2倍，比其它疊合板用鋼量節省60%；

（3）承載能力強。破壞性試驗承載力每平方米可達1.5噸；

圖3 PK預應力混凝土疊合板承載力試驗

（4）抗裂性能好。由于采用了預應力，極大提高了混凝土的抗裂性能；

（5）新老混凝土結合好。由于采用了T型肋，現澆混凝土形成倒T形，新老混凝土互相咬合，新混凝土流到孔中又形成銷栓作用；

（6）可形成雙向板。在側孔中橫穿鋼筋后，避免了傳統疊合板只能做單向板的弊病，且預埋管線方便；

（7）性價比高。PK板比桁架疊合板成本低50%。

2.預制混凝土夾心保溫外墻板的特點

所謂預制混凝土夾心保溫外墻板（又稱三明治墻板），是集承重、圍護、保溫、防水、防火等功能為一體的重要裝配式預制構件，由外墻板、擠塑板、和內墻板通過連接構件預制而成。預制混凝土夾心保溫外墻板是預制構件中技術含量最高、工藝簡化率最高的構件，與傳統施工工藝相比，夾心保溫外墻板具有明顯的技術優勢。

（1）通過工廠化生產的三明治墻板，混凝土振搗均勻、密實，質量穩定，精度高，規格一致，尺寸可控制在±2毫米以內，這既方便后期的安裝連接，提高建筑物整體性與強度，也間接地提高了施工速度，并使之外形美觀一致，在吊裝過程中，構件的位置更容易控制，有利于精準安裝、錨固。

（2）生產夾心保溫外墻板時內葉墻、保溫層及外葉墻一次成型，通過美國進口的thermomass連接棒連接形成一體，整體性極好。無需再做外墻保溫，施工難度降低，并且保溫層和外飾面與結構主體同壽命，由于整體性能得到提高，建筑物使用壽命得到提高，鋼筋受到腐蝕的幾率與強度降低，后期幾乎不用維修，這大大降低了日后的維護與養護費用。

（3）防火性能好。采用耐火等級B1級的擠塑板，外飾面層采用50毫米厚鋼筋混凝土板，墻板整體防火性能滿足國家規范要求。經過反復的構件高溫耐受試驗，證明其防火各項指標，均優于傳統墻體結構。

（4）采用外墻裝配式的方式進行施工，可大大縮短施工周期，預埋線盒、線管以及鋼筋綁扎等復雜工序都在工廠內完成，現場只需拼裝、連接即可，省去了現場復雜繁瑣的測量，安裝模板過程。 此工藝可實現無外架施工，由于外飾面已經一次成型，無需外架進行外飾面處理，只需在墻板中預留孔洞或預埋件，固定臨時防護工裝即可。

圖4 預制混凝土夾心保溫外墻板熱阻檢驗報告

（5）在成本方面，由于墻板內葉墻精度較高，可取消抹灰或減薄抹灰層達到節約成本的目的；采用預制方式可大量減少現場支模的數量；大幅度減少現場作業人工數量；采用無外架方案節約外腳手架成本，施工過程中由于工人相當于在室內施工，安全系數也大幅度提高。

四、 構件制作

1.PK預應力混凝土疊合板的制作

圖5 PK預應力混凝土疊合板生產線及設備

2.預制混凝土夾心保溫外墻板的制作

預制混凝土夾心保溫外墻板由內外兩層混凝土面板和保溫芯層組成，兩層混凝土面板之間通過Thermomass保溫連接件連接。結合復合墻板的特點，研發了復合墻板的模具、滾軸傳送系統、涂油機、清掃機、振動臺、布料機、趕平機、翻轉機等。

圖6 預制混凝土夾心保溫外墻板生產線及設備

五、吊裝與施工

圖7 西客站片區安置三區B3地塊小學施工流程

六、結語

濟南市西客站片區安置三區B3地塊小學試點項目是由鋼框架結構體系建成，是山東省第一個建筑產業化試點工程。該項目100%裝配、沒有腳手架、沒有模板、沒有抹灰。預制混凝土夾心保溫外墻板、PK預應力混凝土疊合樓板、鋼結構在濟南西客站片區安置三區小學項目中取得了成功，解決了鋼結構與圍護結構、樓蓋結構結合的難題，提高了裝配式施工的安裝工效和精度。

本工程采用的裝配式鋼框架+預制疊合樓板+預制外掛墻板技術，可以滿足多、高層住宅樓，多層商場、學校、醫院、廠房、辦公樓、酒店等建設的需要，并且具有工業化程度高、建設速度快、經濟性好的優點。對預制混凝土夾心保溫外墻板、PK預應力疊合樓板的設計、制作、吊裝與施工進行了積極的試驗及探索，對于類似工程有很大的參考意義。

【文章編號】1671-3362(2015)11-0058-03

【文獻標識碼】C