裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻分類及對比

張帆

（山西二建集團有限公司，山西太原 030013）

0 引言

近年來，在國家相關(guān)政策的扶持下，工業(yè)化建筑、綠色建筑和大規(guī)模保障房項目得到大力推廣，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅也因此進(jìn)入新的發(fā)展期。與傳統(tǒng)建筑工程項目中墻體砌筑的方式相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅不僅能降低資源的消耗、大幅節(jié)省人工成本，并且能有效地提高建筑工程的質(zhì)量。裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅中的配套外墻是住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其整體質(zhì)量的好壞會對房屋的整體質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。雖然目前裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅主體的建筑工藝已經(jīng)較為成熟，但其配套外墻的施工技術(shù)卻還存在一定不足。建材市場中有大量的墻體材料種類，但能夠應(yīng)用在裝配式鋼結(jié)構(gòu)外墻的材料種類仍不多。為提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的整體質(zhì)量，應(yīng)重點突破難點，促進(jìn)我國建筑行業(yè)更好地發(fā)展。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅概述

1.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要結(jié)構(gòu)是指由鋼件或鋼構(gòu)件構(gòu)成的建筑物。施工之前施工單位和設(shè)計人員會直接與鋼件生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通并建立合作關(guān)系，使其按照既定設(shè)計圖紙生產(chǎn)符合建筑需求的鋼件或鋼構(gòu)件，在完成制作和加工后直接運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行組裝。該種住宅融合了鋼結(jié)構(gòu)和裝配式各自的優(yōu)點，既保留鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、抗震性能好、空間布置靈活性高的特點，又突顯裝配式結(jié)構(gòu)大幅降低設(shè)計和施工周期的優(yōu)點。極大程度地提高了施工效率，使建筑工程的建設(shè)與行業(yè)的發(fā)展保持統(tǒng)一步調(diào)，共同提速[1]。

1.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在保障性住房建設(shè)中的優(yōu)勢

保障性住房是政府為改善中低收入、住房困難家庭的居住條件而建設(shè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)住房，建設(shè)任務(wù)重，施工周期短，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工特性，使其在保障性住房項目的建設(shè)中發(fā)揮多種優(yōu)勢：

（1）我國是世界上人口最多的國家，城市人口非常密集，人多地少，保障性住房是為了大規(guī)模地解決低收入家庭的住房難題，因此，在建設(shè)中應(yīng)選擇施工效率高、周期短且質(zhì)量良好的建筑形式，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在各個方面都能滿足保障性住房建設(shè)的需求，為國家惠民舉措的有效實施提供強有力的支持[2]。

（2）裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅對政策的依賴性很強，并且具有較為嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度，保障性住房的建設(shè)需求與裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)需求都得到滿足，二者互相促進(jìn)。并且在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的條件下，還能有效減少裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的投入成本，提高政府資金的利用率。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻技術(shù)

外墻在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑所有部品中占據(jù)的比例非常大，約有70%，因此，外墻的綜合性能對裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的整體質(zhì)量來說非常重要。對照世界發(fā)達(dá)國家的建筑行業(yè)發(fā)展軌跡，不難發(fā)現(xiàn)建筑工業(yè)化必然會成為我國建筑業(yè)的必經(jīng)之路，雖然目前國內(nèi)新建建筑物中綠色建筑面積的比重已有大幅提升，但還是很難與傳統(tǒng)形式的建筑住房數(shù)量相較量，很大原因是與結(jié)構(gòu)主體相配套的外墻技術(shù)還不成熟[3]。

隨著科技的發(fā)展，建筑行業(yè)中也有大量的新型材料被廣泛應(yīng)用，很多新型材料也能很好地與裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅主體進(jìn)行適配，例如空心磚和各類多功能的新型墻體等。很多新型材料是將工業(yè)廢渣、煤矸石、粉煤灰等工業(yè)廢料進(jìn)行回收和二次加工后生產(chǎn)而得，對保護(hù)環(huán)境有極大的促進(jìn)作用，并且裝配式鋼結(jié)構(gòu)逐漸受到鋼件的屬性影響，連接墻體的方式不能按照傳統(tǒng)用水泥砂漿進(jìn)行粘結(jié)的方式施工，而是改為拉結(jié)鋼筋、螺栓、焊接、連接件等方式連接，新型材料也能與多樣化的施工形式完美適配[4]。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻技術(shù)的重難點就在于如何能有效革新外墻材料，同時還能研究相應(yīng)的連接技術(shù)與其適配，使外墻既能滿足建筑的施工和使用要求，又能具備足夠的安全性。若想實現(xiàn)該目的，應(yīng)將外墻和結(jié)構(gòu)主體的配合度作為思考的重點，同時利用外墻材料的輕質(zhì)和節(jié)點安裝快速高效等優(yōu)勢，使其在生產(chǎn)制作和安裝方面高度工業(yè)化，使裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅能充分發(fā)揮其獨有的優(yōu)勢。

表1 新型外墻材料構(gòu)造形式及加工方式的分類

2.1 外墻材料

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻材料的構(gòu)造形式和加工方式的類別如表1 所示。

2.2 外墻材料的選擇

雖然目前市面上有多種可供選擇的外墻材料，但是能與裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑適配的材料種類并不多，為最大限度發(fā)揮外墻材料的性能優(yōu)勢，應(yīng)重點關(guān)注外墻材料的選擇問題，選購時應(yīng)秉承以下三個原則：

（1）滿足建筑的使用需求。與其他形式的建筑結(jié)構(gòu)不同，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻在建筑結(jié)構(gòu)中并不承擔(dān)主要承載作用，而是一種圍護(hù)構(gòu)建，其受力方面應(yīng)能承受墻體自重、風(fēng)荷載和地震作用。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)具備防潮、防水、保溫、隔熱、隔音等功能特性，使住宅建筑的各項標(biāo)準(zhǔn)與施工標(biāo)準(zhǔn)相符[6]。

（2）適應(yīng)裝配式施工。裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的建造工藝與傳統(tǒng)砌筑建筑有很大不同，在選擇配套外墻材料時，應(yīng)充分考慮材料的質(zhì)量、尺寸和構(gòu)造方式等因素，確認(rèn)其是否便于運輸，以使施工能夠快速、高效地開展。

（3）造價合理。外墻材料在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅部品中占據(jù)的比例很大，所以在外墻材料上的成本投入會極大地影響建筑的整體成本，在選擇材料時，應(yīng)全面考慮會影響造價的環(huán)節(jié)和因素，如設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、貯存、施工方式等，選擇綜合性價比最高的材料，以全面提升企業(yè)的經(jīng)濟效益[7]。

2.3 外墻節(jié)點連接的構(gòu)造要求

除外墻材料的選擇外，還應(yīng)著重重視外墻節(jié)點的連接，高強度的外墻連接能使建筑在發(fā)生地震時保障外墻穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)因連接不牢發(fā)生墜落引發(fā)二次災(zāi)害的危險。同時，雖然裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅中主要承擔(dān)荷載的結(jié)構(gòu)是鋼框架結(jié)構(gòu)，但是外墻能在鋼框架受水平力的作用時發(fā)揮一定的抗側(cè)力能力，外墻節(jié)點能保障二者共同作用。所以外墻節(jié)點應(yīng)是外墻施工中的關(guān)注重點，在連接外墻節(jié)點時，至少應(yīng)滿足以下條件：

（1）外墻節(jié)點連接后，應(yīng)能有效傳遞墻體自重，使外墻傳力的要求得到滿足。

（2）外墻節(jié)點連接后，能在平面內(nèi)和平面外產(chǎn)生一定程度的唯一，能通過柔性變形消耗能量，加強建筑抵抗地震侵害的能力。

（3）應(yīng)盡量優(yōu)化節(jié)點連接件的制作和安裝工序，盡量采用栓接的連接方式，規(guī)避濕作業(yè)和焊接作業(yè)。

（4）在確保節(jié)點連接件的質(zhì)量已經(jīng)滿足建筑受力的基礎(chǔ)上，可適當(dāng)降低節(jié)點連接件的質(zhì)量，從而降低外墻的整體質(zhì)量。

3 存在問題

（1）目前國內(nèi)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻技術(shù)還有很大改進(jìn)空間，成本數(shù)量較少。

（2）與外墻技術(shù)適配的標(biāo)準(zhǔn)圖集數(shù)量不足，且已有圖集以企業(yè)性為主，對裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化幫助不大。

（3）在連接件的安裝施工中，濕作業(yè)、現(xiàn)場焊接連接鏈、頻繁安裝連接件的現(xiàn)象還非常普遍。由于少數(shù)連接件施工工藝復(fù)雜，生產(chǎn)具有一定難度，在安裝過程中也很難保證精度。

（4）不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的材料價格相差很大，很難保證材料的整體質(zhì)量。

4 建議

（1）在發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑時，應(yīng)全面考慮建筑的綜合性能、結(jié)構(gòu)體系、外墻等配套技術(shù)的成熟程度等因素，優(yōu)先選擇發(fā)展100m 以下高度的工業(yè)化裝配式多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅。

（2）裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展不是一日之功。政府、研究與設(shè)計單位、生產(chǎn)制造商、建筑企業(yè)等與之有關(guān)的部門和企業(yè)應(yīng)加強聯(lián)系、加大研究力度，根據(jù)建設(shè)經(jīng)驗共同對配套部品進(jìn)行研發(fā)。

（3）總結(jié)經(jīng)驗和技術(shù)，對現(xiàn)有裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅配套外墻試點工程進(jìn)行深入研究，推動外墻標(biāo)準(zhǔn)圖集的建設(shè)，為建設(shè)企業(yè)提供切實可行的建設(shè)指導(dǎo)，同時在市場中大力發(fā)展新型墻體材料，為裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的廣泛建設(shè)提供基礎(chǔ)保障。

5 結(jié)語

綜上所述，相比傳統(tǒng)砌筑建筑工程，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅具有安裝速度快、抗震能力強、自重更輕、造價更低、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點。其發(fā)展與國家發(fā)展綠色建筑產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)相符，在建筑工業(yè)化進(jìn)程中有非常積極的作用，勢必會推動建筑行業(yè)獲得更好地發(fā)展。