高層裝配式鋼結構廠房墻板與柱梁連接節(jié)點施工技術

陳 晨，姚守濤，郭 奇，霍朝勃

（中建四局第六建筑工程有限公司，安徽 合肥230011）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，高層裝配式鋼結構廠房得到大力推廣及應用，各地不斷涌現(xiàn)高層裝配式鋼結構廠房試點項目。

為進一步推動高層裝配式鋼結構廠房發(fā)展，首先應解決高層裝配式鋼結構廠房結構體系、梁柱體系、節(jié)點設計、樓板形式及配套的墻體材料等問題。目前我國許多高校及科研單位對裝配式鋼結構廠房結構體系及梁柱體系已進行了較充分的試驗研究工作[1-5]，而樓板體系、節(jié)點設計、整套的施工技術與管理的研究相對較少[6-7]，發(fā)展相對滯緩，而這勢必會影響裝配式鋼結構廠房產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展進程。

本文結合物聯(lián)網(wǎng)紅旗產(chǎn)業(yè)園標準化廠房項目進行研究，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

物聯(lián)網(wǎng)紅旗產(chǎn)業(yè)園標準化廠房項目位于合肥市瑤海區(qū)幸福路與高亮路交口，總建筑面積約10萬m2，其中1，2號樓為20層鋼結構產(chǎn)業(yè)化廠房，主體結構為鋼柱、鋼梁，樓地面為6cm疊合板+7cm現(xiàn)澆疊合樓面。

其中，物聯(lián)網(wǎng)紅旗產(chǎn)業(yè)園標準化廠房項目裝配式PC構件包括預制疊合樓板、預制樓梯段、預制硅酸鈣墻體、預制陶粒鋼筋混凝土墻體。

2 關鍵節(jié)點設計

2.1 研究對象與內(nèi)容

本項目主要針對高層裝配式鋼結構廠房的墻板與柱梁節(jié)點進行研究，得到1套預制內(nèi)外墻板、預制疊合板與鋼梁、鋼柱連接節(jié)點，優(yōu)化關鍵部位構造做法，加快安裝速度。主要研究內(nèi)容及目的如下。

2.2 外墻板與鋼梁、鋼柱關鍵連接節(jié)點

1）預制外墻板與鋼梁連接 外墻板采用的是預制硅酸鈣墻（以下簡稱“預制外墻板”），內(nèi)墻板使用的是預制陶粒鋼筋混凝土墻（以下簡稱“預制內(nèi)墻板”），首先使用塔式起重機將預制外墻板提升至安裝樓層高度，用纜風繩拉近至安裝位置，如圖1所示，下端采用U形卡加平頭釘固定，上端采用角鋼加穿孔螺桿的方式固定，焊接牢固后縫隙用流水砂封縫，完成當前節(jié)點安裝。

2）預制外墻板與鋼柱連接 預制外墻板與鋼柱連接如圖2所示，首先將外側預制外墻板安裝固定之后，再將T形連接件插入2塊板之間的縫隙處，將連接件外側的自攻螺栓固定后，將T形節(jié)點焊接于鋼柱上然后鋪設保溫板及安裝內(nèi)層預制外墻板。

圖1 預制外墻板與鋼梁連接

圖2 預制外墻板與鋼柱連接

2.3 疊合板、內(nèi)墻板與鋼梁關鍵連接節(jié)點

1）預制疊合板與鋼梁連接 預制疊合板厚60mm，現(xiàn)澆面層為70mm厚鋼筋混凝土。預制疊合板制作時，上表面按設計做拉毛處理。

預制疊合板與鋼梁連接連接形式主要分4種形式，如圖3～6所示。考慮到疊合板與鋼梁變形協(xié)調(diào)問題，在預制疊合板與鋼梁之間預留1cm的安裝間隙，預制疊合板安裝結束后用PE棒進行填塞防治漏漿。

圖3 疊合板與跨中鋼梁連接節(jié)點施工

圖4 疊合板與邊部鋼梁連接節(jié)點施工

圖5 疊合板降板位置節(jié)點

圖6 懸挑板節(jié)點施工

在局部結構降板區(qū)域，通過前期預制疊合板深化設計減小疊合板與鋼梁的搭接長度，正常情況下疊合板搭接鋼梁1.5cm，在降板局域疊合板不搭接鋼梁，外邊緣距離鋼梁外邊緣預留1cm縫隙，這樣就順利地實現(xiàn)了結構降板，產(chǎn)生的局部縫隙采用PE棒進行填塞。

2）內(nèi)墻板與鋼梁連接 內(nèi)墻板的連安裝參照外墻板內(nèi)側板與梁的連接方法，通過連接件將預制內(nèi)墻板緊固，如圖7所示。

圖7 預制內(nèi)墻板與鋼梁連接

2.4 優(yōu)化關鍵部位構造做法，加快安裝速度

預制輕質(zhì)混凝土墻板預留的門窗洞口需要1個剛性框架連接，與四周預制輕質(zhì)混凝土墻板材組成整體框架，如圖8所示。鋼框架與預制輕質(zhì)混凝土墻板之間鋪設1層厚2mm的止水膠，然后用自攻螺栓按照300mm間距將鋼框架緊固在預制輕質(zhì)混凝土墻板上，在固定板材的同時也為門窗安裝預留出準確的洞口尺寸。

圖8 墻板與門窗連接

3 施工安裝

3.1 預制疊合板安裝

3.1.1 測量放線

設立2個控制點，滿足復核要求后開始安裝。

3.1.2 疊合板支撐系統(tǒng)設計與安裝

本工程樓層層高為5.4，4.5，4.2m，由于采用普通落地式腳手架安全隱患較大、工期較慢，因此設計角鋼桁架形式（見圖9），桁架由∟50×4、∟40×3焊接而成，立桿采用壁厚2.5mm鋼管+U形頂托支撐，桁架上弦桿通過膠帶固定2.5cm厚木方作為木龍骨，調(diào)節(jié)疊合板高度，由于鋼梁前期安裝已經(jīng)調(diào)節(jié)水平，該支架頂在鋼梁上翼緣上，即使不調(diào)節(jié)支架高低差也能滿足疊合板安裝的平整度要求。

3.1.3 疊合板安裝

1）當構件基本水平、吊釘全部受力后起吊。

2）根據(jù)圖紙所示構件位置及箭頭方向就位，同時觀察樓板預留孔洞與水電圖紙的相對位置。

3）構件安裝時短邊深支座10mm，構件長邊與梁或板與板拼縫按設計圖紙要求安裝。

4）疊合板吊裝完后必須有專人對疊合板底拼縫高低差進行校核，拼縫高低差不大于3mm。

圖9 支架支撐體系及U形頂托支撐

3.1.4 固定復核

復核構件的水平位置、標高、垂直度，使誤差控制在方案允許范圍內(nèi)。

3.1.5 水電管線敷設、連接

1）為便于施工，疊合板在工廠生產(chǎn)階段已將相應的線盒及預留洞口等按設計圖紙預埋在預制板中。

2）樓中敷設管線，正穿時采用剛性管線，斜穿時采用柔韌性較好的管材。避免多根管線集束預埋，采用直徑較小的管線分散穿孔預埋。施工過程中各方必須做好成品保護工作。

3.1.6 樓板上層鋼筋安裝

樓板上層鋼筋設置在格構梁上弦鋼筋上并綁扎固定，以防止偏移和混凝土澆筑時上浮。

3.1.7 檢查驗收項目部質(zhì)檢人員檢查完畢并合格后報監(jiān)理公司，由專業(yè)監(jiān)理工程師進行復檢。

3.1.8 面層澆筑監(jiān)理工程師及建設單位工程師復檢合格后，進行疊合墻板混凝土澆筑。

3.1.9 支撐拆除當疊合層混凝土強度達到設計強度的75%時方可拆除該層的角鋼桁架支撐。

3.2 預制外墻板安裝

1）墻體定位 在地面及墻頂上，放出隔墻邊線和沿頂、沿地龍骨位置線、門洞口線。

2）安裝沿頂龍骨和沿地龍骨 按已放好的隔墻位置線安裝沿頂龍骨和沿地龍骨，將龍骨用射釘固定于主體上。

3）固定邊框龍骨 沿彈線位置固定邊框龍骨，射釘起始位置距龍骨端50mm，射釘釘距300mm，呈Z字形布置。

4）豎向龍骨位置分檔 豎龍骨間距根據(jù)隔墻放線門洞口位置，在安裝沿頂和沿地龍骨后，對墻體按豎向龍骨間距進行分檔。分檔時自墻的一端開始布置。門窗等位置設計，不得改變內(nèi)隔墻豎龍骨定位尺寸，應設附加龍骨進行調(diào)整。

5）安裝豎向龍骨 按分檔位置安裝豎龍骨，豎龍骨上下兩端插入沿頂龍骨及沿地龍骨，調(diào)整垂直及定位準確后，用自攻螺栓固定。

6）安裝橫向貫通龍骨 安裝貫通龍骨時應在每個豎向龍骨和貫通龍骨的開口處安裝支撐卡，用以固定貫通龍骨。

7）安裝外墻板 墻體面板從墻的一端開始，順序安裝，相鄰2張面板留縫3mm。面板上沿同樓板之間留15mm空隙；龍骨兩側面板安裝豎向和水平都必須錯縫，不可重疊。

8）接縫和護角處理 接縫內(nèi)清除干凈后，刷1道50%濃度的107膠水，用小刮刀把接縫膩子嵌入板縫，板縫要嵌滿嵌實，與坡口刮平。在接縫坡口處刮約1mm厚的膩子，然后粘貼接縫紙帶，壓實刮平。當膩子開始凝固又尚處于潮濕狀態(tài)時，再刮1道膩子，將接縫紙帶埋入膩子中，并填滿刮平（在接縫處做嵌縫膏。

9）檢查驗收 檢查板縫是否有裂縫產(chǎn)生，如發(fā)現(xiàn)裂縫必須分析原因，并采取有效措施加以整改；對板面垂直度和平整度、接縫質(zhì)量等按規(guī)范進行檢查，檢查合格后方可進行板面裝飾工程。

3.3 預制內(nèi)墻板安裝

1）檢查鋼結構安裝垂直度、平整度。

2）在樓面導墻和樓板底上彈出板材安裝控制線，將墻板外口控制線翻到與鋼梁焊接的槽鋼上，便于后期角鋼焊接定位。

3）將相應長度的角鋼固定在板材上口，并在導墻和墻板下部對應位置每隔200mm固定鍍鋅U形鋼卡，用射釘固定。

4）板材采用電動葫蘆吊裝，電動葫蘆固定在操作架上，操作架可移動，安裝時支架移動至樓層邊緣，板材通過電動葫蘆吊起后，平穩(wěn)安放在對應位置，用撬棍調(diào)整墻板位置，直到垂直度和平整度達到要求后，方可對U形鋼卡和角鋼進行焊接固定。

5）板材穩(wěn)固后需對板材破損處進行修補，修補材料為專用砂漿。

6）板材與導墻及鋼梁接縫處用砂漿填平。

7）檢查板材安裝垂直度、平整度、板縫處理、鋼材焊接焊縫，清理施工現(xiàn)場。

4 工程實例

高層裝配式鋼結構廠房的墻板與柱梁節(jié)點已在物聯(lián)網(wǎng)紅旗產(chǎn)業(yè)園標準化廠房項目中得到應用，工程采用該連接節(jié)點銜接平整，拼縫整齊，安裝質(zhì)量得到有效保證。

5 結語

1）在高層鋼結構建筑預制內(nèi)外墻板安裝中，采用穿墻螺桿、U形卡槽、T形連接件等構件，實現(xiàn)了墻板與墻板、墻板與鋼梁鋼柱的有效連接，解決了預制墻板與鋼結構裂縫難以控制的問題。

2）在高層裝配式預制疊合樓板安裝中，采用角鋼桁架固定，解決了預制疊合板與鋼梁變形協(xié)調(diào)的問題，結合PE棒封堵縫隙，解決了漏漿問題，實現(xiàn)混凝土與預制構件形成有機結構整體。

3）該連接節(jié)點已在裝配式鋼結構項目中成功應用實踐表明，其安裝誤差可調(diào)的特性有利于實現(xiàn)高效施工，保證安裝質(zhì)量。高層鋼結構裝配式結構的墻板與柱梁連接節(jié)點是一種新型節(jié)點形式，安全可靠、施工方便，未來必然是一種發(fā)展方向。通過本技術的深入研究，總結相關施工經(jīng)驗，可為類似工程提供參考。