裝配式鋼結構建筑水泥基復合夾芯墻板安裝連接節點研究

李澤鋒 馬海翔 羅小超 呂向軍 齊宏濤

（中建七局第四建筑有限公司，陜西 西安 710000）

1 引言

水泥基礎復合型夾芯地下室墻板是一種輕量化隔墻板材料，在水泥漿材中摻入輕集材料和各種高分子材料，聚合物外加劑作為外層包覆水泥的基礎面料層，在中間充填發泡水泥芯板和聚苯顆粒芯板構成的復合型夾芯構造，實現了輕質高強度、隔熱隔聲特性良好、便于裁剪分割、現場安裝施工等目的。相比于常規的砌塊墻材和空調板，水泥基復合結構夾芯地下室墻板能進行工廠化制造、裝配化建造，滿足裝配式建筑物的應用需求，尤其適合生產組裝式混凝土結構、裝配式建筑鋼結構和各類建筑主體結構系統。

2 裝配式鋼結構概述

隨著我國大力發展裝配式施工建設以及促進工業結構調整升級改造的不斷深入，我國政府制定了各種政策措施以加快促進裝配式施工建設發展，并陸續出臺了有關裝配式施工建設的評價準則、技術規范和建設工程計價消耗量企業標準定額規范，以利好裝配式施工建設的長遠發展。與傳統建造方法相比，鋼結構裝配式建造具有經濟循環的特點，可減少氣體排放，安裝方便，有利于機械加工；可改變傳統的建造方法，節約人力，提高生產效益；施工過程節約土地資源、保護環境，結構材料可再生使用、施工廢棄物污染較小。

3 水泥基復合夾芯地下室墻板材料特點

水泥基復合夾芯地下室墻板是一種新型的復合夾芯地下室墻板材料，與一般復合型夾芯地下室墻板相比，該墻板材料具有輕質、強度高、防水、耐火性能較好等優勢。

4 鋼結構住宅力學性能特點分析

鋼的熱塑性與柔韌很好。塑性較高，使鋼構件不會因偶爾過載或局部超載而驟然斷裂損壞；彈性好，使鋼構件對動力負荷的適應性很好，具備了優異的變化特性，抗震能力很強。與傳統鋼筋混凝土房屋相比，鋼結構荷載變化率較大，墻面板可以承擔豎向位移。

5 混凝土基復合夾芯墻與預制裝配式鋼結構施工中的應用

5.1 施工技術要求及施工工藝

與傳統砌體墻的施工方法不同，混凝土基與復合夾芯墻均采取了裝配式砌筑的施工方法，但同時也要與裝配式鋼結構的施工體系特點相適應。根據有關標準和實踐經驗，施工方法和技術要點如下：

（1）按照設計圖紙，用定位線確認并彈好墻面的高度。在彈線定位過程中要注意留出門洞口。然后，通過激光投線裝置使墻面的上下定位與曲線保持一致，以提高墻面的垂直度和平整度。

（2）一般用施工電梯或吊車搬運地下室墻面，將所要求的地下室墻面尺寸設定好后運送至施工工程作業面。未使用的墻面應碼放平整，且放置高度不得超過2層。板材根據現場要求進行適當剪裁，避免材料浪費。

（3）按照墻面安裝進行黏接砂漿的攪拌，砂漿黏性和工作性能均適中。

（4）首塊板的布設過程尤為重要，在距離首塊地下室壁板約4cm的凹槽中填充滿專用膠合物，滿掛布設均勻后，立起實木板，并卡入預先布設的卡件中，在墻壁下部用撬棍支持并調整高度。位置調節正確后，再打入木楔，將地下室墻板完全頂緊，并安裝穩固。

（5）第二塊實木板的安裝步驟與第一塊實木板相同，在兩塊板材間的專用黏結砂漿應填充密實，兩者的公母槽對入后，將溢出的水泥刮平后備用。對第二塊板材也同樣要調節平整度和垂直度，再完成下一個實板裝配。重復以上施工，直至整面墻設計完工。

（6）墻面下部與樓板面中間的接縫在整面內墻施工完畢后4小時，采用同種黏結水泥充填密實，間隙務必填實不留空鼓。

（7）在地下室墻面施工完畢后拔出木楔，間隙填入同種黏結水泥。

5.2 質量控制措施

（1）加強對墻體產品質量的管理，進一步提高地下室墻板產品企業市場準入門檻，嚴格審核產品企業以及生產技術檢驗報告、質量合格證書等，并要求產品企業及時提交地下室墻板產品的出廠含稅率、保養方法、維護期限等重要技術指標和質量管理辦法，以保證生產進場時地下室墻板產品質量合規可控。

（2）安裝配合材料品質控制，墻板安裝時采用的各種配合材料，如抹面砂漿、黏結砂漿、U型鋼卡、聚氨酯發泡膠、PE棒、耐堿玻纖網格布等必須經過進場檢驗，并要求材料供貨單位提交相關的檢驗報告，以證明產品質量滿足安裝施工條件。

（3）嚴格控制工程建設要求，在地下室墻板側端與結構墻銜接部位設置U型鍍鋅鋼管卡件固定，豎向間隔為1m，按豎向第一個卡件離地面約400mm進行設置。地下室墻板頂端和底部均與結構梁板之間混凝土通過U型鍍鋅鋼管卡件相連，卡件設置于接板接縫處，卡件間隔不超過600mm，各條板數量不少于2個。同時，墻板與樓板、梁、立柱等建筑主體構件和地下室墻板以及墻面板間的銜接是建筑工程質量管理的關鍵點。每個接縫之間都需要用專用且種類相同的黏結砂漿填充緊密，且接縫處面積要飽滿，不能留空鼓和缺口。

（4）在墻面安裝施工時，首先要把地下室墻板表層和企口粉塵、油污全部清除干凈，以確保水泥與地下室墻板之間的黏結緊密，而不可以用水直接沖刷墻面，以免因地下室墻板含水量過高引起干燥收縮變化過大，從而影響安裝工程質量。

6 墻板安裝施工

6.1 墻板堆放場所布局及作業面的交叉分配

根據施工現場情況，通過Revit程序對空腔的存放區域重新設計，充分考慮建筑進行時間，調整空腔輸送流線，減少空腔在施工現場的二次搬運，最大限度地使用現場，確保工程進度不受干擾。準確監控地下室壁板進入作業面的時機、地下室壁板搬運的型號和時間等，按照就近原則和有關標準的要求存放于地下室壁面板上，防止因壁板的集中存放而導致負荷過大，降低了結構安全性。

6.2 墻板安裝節點

BIM軟件擁有強大建模功能，在模塊構建過程中，把構建工作分成兩個階段：一是依托于建筑主體構造模板，完成墻體的整體排板構造，并確定地下室墻板布置的位置、墻體尺寸、預埋式工作電氣管線、地下室墻板的布局情況等。二是在墻板排板造型設計的基礎上，根據項目中不同戶型設計空腔的節點進行細節模型化設計。對建筑施工過程中的重大技術難題、新技術運用情況等采取三維描述方法，更直觀地明確工藝技術措施、材料特點等，以達到克服重大工藝技術問題、改善建筑品質的目的。因此，根據經驗，地下室墻板與整體結構的連接通常采取剛性連接方法，墻壁內部使用U型卡件將整體結構緊固，在兩者之間空隙中涂刷地下室墻板的專用砂漿加以連接，使地下室墻板與整體結構聯系為一整體。但因為結構的特點，鋼結構房屋的構造變化相對大，剛性加固方法不能較好地釋放結構與墻板變化引起的應力，容易出現裂紋。因此，空腔的主要構件連接方式都應選擇柔性連接，并根據空腔的柔性連接方式，通過Revit程序對空腔的主要節點進行詳細建模，以確定空間柔性連接中所用的材料類型、連接部位位置、具體辦法等數據。

6.3 施工進度4D建模與安裝施工過程可視化仿真

Revit與Navisworks軟件有機結合，給BIM建模確定了具體時間維度參數，即可進行工程的4D化模型仿真。把工程進度信號引導到軟件系統，并與BIM建模聯系起來，就能夠顯示BIM建模中根據實際工程進度而設置的時限情況，以便于實現4D模型仿真的效果。同時，施工者還能夠通過模型仿真反饋結果，知道地下室壁板的安裝情況和時間要求。在施工過程中隨時根據實際情況進行時間管理與調節，當項目進度規劃需調整時間時，也能夠隨時反映到BIM建模，通過調整模型仿真時限，即可調整全部進度模擬。運用BIM技術的4D模型仿真特性，將地下室墻板安裝定位放線、卡件安裝、定位板裝配等工藝過程整合到戶型地下室墻板裝配的細化設計模塊中，并導出地下室墻板裝配的工藝視頻。可結合傳統的安全性交底工作方式，向建筑安裝及作業的技術人員提供建筑程序、建筑環節方法、建筑技能知識點、安全性技能對策、注意事項等的可視化技術交底工作，使建筑施工和安全科技的施工交底工作更易開展。

6.4 鋼結構住宅水泥基復合夾芯墻板安裝連接方式選擇

科學研究已經證實，設置防剪連接件可以明顯提高混凝土基復合夾芯墻板墻體的整體性能，但為了發揮連接件的功能，還需要合理選用連接形式。同時，為了減少地下室墻壁裂縫，還必須進行局部應力的傳導，即在地下室墻壁形成局部應力時，連接材質應將應力擴散，以防止局部應力聚集。目前，地下室墻壁的連接方法一般有硬質連接與柔性連接兩類。硬質連接是指利用混凝土砂漿材料相互黏結的方法，使地下室墻壁與建筑構造框架體系連結為一整體；柔性連接方法是在地下室墻壁與主體構件的連接部位使用柔性密封膠或柔性材料，接縫材料具有較好的變形能力，利用微小的變化釋放應力，減小地下室墻壁裂紋。

6.5 鋼構件主體柱與地下室墻面的銜接節點

混凝土基結合夾芯地下室墻面與鋼構件主體柱的軸線接縫處經點焊后焊接成U型緊固卡件，最下部卡件的離地高度不能高于600mm，U型卡件間距也不能高于1 000mm。地下室墻壁與鋼桿的接通部位設置連接卡件，內填充柔性嵌縫材料，再用地下室墻壁的專用鑲接劑將焊縫填密、抹平。地下室墻板安裝時，板基層均可打進木楔并楔緊，在縫隙處用混凝土灰漿填密，木楔在立板基層養護3天后拔出，并填實楔孔。

7 結語

隨著現代城市建筑的快速發展，結構式建筑已成為一種新興的建筑形式。結構式建筑一般采用夾心墻施工，水泥基復合夾芯墻作為一種新型綠色環保的建筑墻體材料，與BIM技術相結合，其裝配式及干法連續施工技術已成為目前建筑業發展的主要方向，它將促進新型建筑墻體材料的研發和施工產業化。