孔令宇，彭 渤，莊鳳文，楊 錚，劉盛開

(中建三局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430064)

1 工程概況

中國人民大學(xué)通州校區(qū)西區(qū)學(xué)部樓1期項(xiàng)目位于北京市通州區(qū)，東至?xí)澈臀髀贰⑽髦燎氨睜I街、南至明德街、北至新校區(qū)內(nèi)代征綠地。項(xiàng)目總建筑面積為54 500m2，其中地上建筑面積25 135m2，地下建筑面積29 365m2，由新聞學(xué)院樓、藝術(shù)學(xué)院樓、未來傳播創(chuàng)新中心3個(gè)學(xué)部樓組成，如圖1所示。地上5層，地下3層，最大建筑高度24m，為鋼框架結(jié)構(gòu)，采用樁筏基礎(chǔ)，外檐主要采用高性能混凝土保溫一體化外墻板(下文稱HPC復(fù)合墻板)。

圖1 工程項(xiàng)目效果

該項(xiàng)目外檐充分體現(xiàn)各學(xué)院特色，新聞學(xué)院樓、未來傳播創(chuàng)新中心采用傳統(tǒng)的“人大紅”，并分別配以砂巖質(zhì)感、燈芯絨肌理，與周邊教學(xué)建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)；藝術(shù)學(xué)院樓采用油畫畫布肌理和木紋清水混凝土肌理，體現(xiàn)學(xué)院文化特色，同時(shí)，大面積采用玻璃，有機(jī)融合各面層效果，彰顯莊重的高尚品味。

為達(dá)到上述效果，外檐大面積應(yīng)用HPC復(fù)合墻板，在保證外立面效果的同時(shí)，通過裝配式施工方法，大大減少工作量。

2 HPC復(fù)合墻板工程概況

2.1 HPC復(fù)合墻板特點(diǎn)

HPC復(fù)合墻板目前暫無相應(yīng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，本文主要優(yōu)化HPC復(fù)合墻板的面層、防水構(gòu)造形式、掛裝節(jié)點(diǎn)等。

HPC復(fù)合墻板由板材系統(tǒng)+斷熱鋁合金窗系統(tǒng)組成，整體在工廠一次澆筑成型，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行吊裝施工即可。板材系統(tǒng)由內(nèi)頁高性能混凝土板、夾心巖棉、外頁高性能混凝土板、鋁合金卡槽構(gòu)成，內(nèi)頁板、外頁板保溫巖棉整體在工廠由高性能混凝土一次澆筑成型，不使用螺栓等連接件。高性能混凝土具有抗壓和抗拉強(qiáng)度高、耐久性高、防火性能好[1]、面層做法多樣等特點(diǎn)。HPC復(fù)合墻板剖面如圖2所示。

圖2 HPC復(fù)合墻板剖面

應(yīng)用高性能混凝土作為面板材料的同時(shí)，可在內(nèi)部設(shè)置連續(xù)受力的背栓體系，以保證整個(gè)板塊與主鋼架連接的安全性。

HPC復(fù)合墻板支座體系采用一體化底座及鉤掛式掛件，可保證板塊進(jìn)行三維調(diào)節(jié)，消除施工及結(jié)構(gòu)誤差帶來的影響，確保施工安裝的可操作性和工程質(zhì)量。

2.2 HPC復(fù)合墻板工程重難點(diǎn)

1)外立面效果要求高 該項(xiàng)目外檐效果要求較高，HPC復(fù)合墻板表面需顏色豐富、肌理多樣，部分效果如圖3所示。該項(xiàng)目HPC復(fù)合墻板共2 800塊，需制作不同模具近500套，其中新聞學(xué)院樓模具100套、藝術(shù)學(xué)院樓模具310套、傳播中心平板模具90套。保證HPC復(fù)合墻板的生產(chǎn)加工效果，是本工程重難點(diǎn)之一。

圖3 HPC復(fù)合墻板外立面效果

2)安裝精度要求高 HPC復(fù)合墻板作為內(nèi)墻、保溫、外飾面一體化的墻板，單板較大，最大尺寸達(dá)2 083mm×6 050mm×450mm，最大板塊重2.8t，尤其是三棱鏡斜柱[2]、立面轉(zhuǎn)角，女兒墻、玻璃幕墻交界及地下庭院等部位對(duì)墻板安裝精度提出較高要求，且HPC復(fù)合墻板設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)板和較多非標(biāo)準(zhǔn)板，如何快速精準(zhǔn)地進(jìn)行安裝和工序穿插是施工難點(diǎn)。

同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)施工存在允許誤差，但HPC復(fù)合墻板允許誤差小于鋼結(jié)構(gòu)允許誤差，如何解決允許誤差對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、HPC復(fù)合墻板的影響是亟需解決的問題。保證板材安裝精度，是保證工程質(zhì)量最重要的部分。

3)外檐滲漏風(fēng)險(xiǎn)高 外檐滲漏因素如下，缺一不可：①幕墻表面有縫隙；②縫隙周圍有水；③有水通過縫隙進(jìn)入幕墻內(nèi)部的作用(即壓力差)。實(shí)際情況中，外檐表面接縫處無法消除縫隙、雨水，只能通過消除作用使雨水不通過外壁縫隙進(jìn)入等壓腔內(nèi)部。由于不能消除內(nèi)壁縫隙、壓差，可通過雨幕原理阻止雨水進(jìn)入幕墻內(nèi)壁，即通過外壁內(nèi)、外兩側(cè)等壓，使水無法進(jìn)入內(nèi)壁，則內(nèi)壁不會(huì)發(fā)生滲漏。然而，實(shí)際情況中很難達(dá)到完全等壓，因?yàn)橥獗趬毫σ话阌娠L(fēng)作用引起，風(fēng)荷載在空間、時(shí)間、環(huán)境等因素影響下均會(huì)發(fā)生變化，且風(fēng)壓在幕墻外表面分布不均，導(dǎo)致外側(cè)壓力與壓力腔中的壓力始終不等，當(dāng)外側(cè)壓力大于等壓腔壓力時(shí)，在幕墻開口處有雨水滲入等壓腔的情況。在此情況下，需考慮部分雨水通過開口進(jìn)入腔體的可能，需將進(jìn)入等壓腔的水及時(shí)排出[3]。

基于以上原理，HPC復(fù)合墻板采用對(duì)插接縫處防水構(gòu)造，即在橫向接縫外側(cè)設(shè)置披水膠條，僅在2個(gè)單元組件連接處留1個(gè)小開口，使等壓腔與室外空氣流通，以維持壓力平衡，形成自上而下、自左到右的連續(xù)外壁體系，即幕(見圖4)。披水膠條可沿接縫阻止大量雨水滲入幕墻內(nèi)部，僅開口處有少量雨水滲入，然后通過U形鋁合金型材(集水槽)沿豎框空腔下落進(jìn)行分層集水，最后排至室外面板表面，且排水孔遠(yuǎn)離接縫，可避免縫隙周圍水聚集，減少外墻滲漏風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 HPC復(fù)合墻板防水構(gòu)造

3 HPC復(fù)合墻板關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 主體鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋

主體鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)加工前應(yīng)進(jìn)行圖紙深化，以確定HPC復(fù)合墻板的分格、定位，并通過計(jì)算減重處理HPC板，以滿足保溫效果及最外側(cè)鋼框架梁的抗傾覆要求。同時(shí)，應(yīng)確定HPC復(fù)合墻板定位、連接方式、埋板要求，當(dāng)鋼框架梁在工廠加工時(shí)，可將14mm厚的鋼埋板一并焊接加工。

3.2 施工測(cè)量

1)主體結(jié)構(gòu)三維掃描 主體結(jié)構(gòu)安裝完成后，應(yīng)利用三維激光掃描儀檢測(cè)結(jié)構(gòu)及外墻，以獲取三維修正BIM模型(見圖5)。對(duì)比設(shè)計(jì)師的三維模型后，進(jìn)行修正深化設(shè)計(jì)，通過調(diào)整各板塊尺寸，保證安裝精度[4-5]。

圖5 三維點(diǎn)云掃描模型

2)放線 正式施工前，采用機(jī)器人放線全站儀進(jìn)行放線，完成復(fù)雜面空間點(diǎn)定位，提高放線精準(zhǔn)度、放線效率，在地面輕松完成高大空間的高空點(diǎn)定位，減少高空作業(yè)安全隱患。

3.3 鋼底座焊接

在鋼底座中間設(shè)置15mm厚鍍鋅加勁鋼板，每2塊HPC復(fù)合墻板共用1個(gè)鋼底座。將鋼底座焊接于主體結(jié)構(gòu)鋼梁的鋼埋板上。正式焊接前，再次利用全站儀復(fù)測(cè)定位鍍鋅鋼埋件位置，根據(jù)復(fù)測(cè)位置進(jìn)行焊接。

3.4 轉(zhuǎn)接件安裝

選用15mm厚鍍鋅鋼板制成L形轉(zhuǎn)接件，每2塊HPC復(fù)合墻板共用1個(gè)鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件。

采用全站儀復(fù)測(cè)定位上掛點(diǎn)，將鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件通過不銹鋼螺栓固定在鍍鋅鋼底座上。下掛點(diǎn)經(jīng)全站儀復(fù)測(cè)定位后，將鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件直接焊接至鋼底座上。

3.5 墻板掛裝

HPC復(fù)合墻板在工廠加工后，使用塑料保護(hù)膜包好，并安裝膠墊、鋼架，每6塊墻板進(jìn)行裝車，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后堆放至指定堆場(chǎng)，待現(xiàn)場(chǎng)掛裝時(shí)從堆場(chǎng)二次轉(zhuǎn)運(yùn)至施工地點(diǎn)。安裝鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件后，使用25t汽車式起重機(jī)配合曲臂登高車吊裝HPC復(fù)合墻板。采用放線機(jī)器人和人工全站儀確定HPC復(fù)合墻板的安裝標(biāo)高、位置后，利用起重機(jī)吊裝HPC復(fù)合墻板。

在工廠加工HPC復(fù)合墻板時(shí)，將頂部板材內(nèi)預(yù)留2組(每組2個(gè))M20螺栓套筒，并在鋁合金卡槽相應(yīng)位置開槽。將板材運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，使用不銹鋼卡槽將12mm厚特質(zhì)精密不銹鋼吊耳鎖緊在鋁合金卡槽內(nèi)，并使用M20×80螺栓擰緊至板材頂部。安裝完板材后，及時(shí)拆下吊耳，吊耳可周轉(zhuǎn)使用。

由于最大的HPC復(fù)合墻板塊重2.8t，故選用18號(hào)鋼絲繩和3.3t規(guī)格的卸扣，將卸扣安裝在HPC復(fù)合墻板預(yù)制吊裝耳板上，使用起重機(jī)垂直吊運(yùn)整塊墻板至安裝部位，豎直將墻板落入鋁合金卡槽內(nèi)，如圖6所示。

圖6 HPC復(fù)合墻板吊裝示意

各HPC復(fù)合墻板間采用鋁合金卡槽相連，僅能通過公卡槽插入母卡槽的形式連接，因此水平安裝順序需保證整樓外檐由起始安裝點(diǎn)向另一側(cè)方向安裝，豎向安裝為完成下層安裝后，方可安裝上一層的HPC復(fù)合墻板。在施工電梯等需要中間預(yù)留HPC復(fù)合墻板的部位，應(yīng)反裝左右兩側(cè)的鋁合金槽，以保證現(xiàn)場(chǎng)安裝。

HPC復(fù)合墻板掛裝到位后，將墻板鍍鋅鋼掛件插入鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件中，在墻板鍍鋅鋼掛件上設(shè)置不銹鋼調(diào)節(jié)螺栓并擰緊，再將HPC復(fù)合墻板從鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件上頂出，微調(diào)墻板定位并經(jīng)全站儀復(fù)測(cè)，確定墻板安裝到位后，擰緊上下掛點(diǎn)所有鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件與HPC復(fù)合墻板鍍鋅鋼掛件間的固定螺栓，完成墻板安裝與固定。鍍鋅鋼底座、鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件、鍍鋅鋼掛件與HPC復(fù)合墻板整體組裝如圖7所示。

圖7 HPC復(fù)合墻板掛接組件

安裝完一整面墻體后，采用全站儀復(fù)核各墻板拼縫處及整面墻體的平整度，及時(shí)調(diào)整有問題的墻板板塊。通過驗(yàn)收后，應(yīng)在墻板拼縫處按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行打深膠處理，并清洗、保護(hù)墻面。

3.6 質(zhì)量控制措施

1)安裝質(zhì)量要求 HPC復(fù)合墻板內(nèi)頁板內(nèi)面與預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)凈距應(yīng)≥40mm，與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)凈距應(yīng)≥50mm，與鋼結(jié)構(gòu)凈距應(yīng)≥40mm；HPC復(fù)合墻板與主體結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)在上下、左右、前后方向內(nèi)的調(diào)節(jié)空間凈距應(yīng)≥25mm。

安裝后的HPC復(fù)合墻板外立面線條應(yīng)清晰、層次分明、表面平整、曲面過渡光滑，整體效果應(yīng)達(dá)到建筑設(shè)計(jì)要求，表面應(yīng)潔凈，顏色、質(zhì)感應(yīng)符合樣板要求。豎向構(gòu)件應(yīng)保證垂直度，HPC復(fù)合墻板立面3m高度垂直度偏差應(yīng)≤5mm，立面15m高度垂直度偏差應(yīng)≤10mm，立面30m高度垂直度偏差應(yīng)≤20mm。橫向構(gòu)件應(yīng)保證平直度，單個(gè)HPC復(fù)合墻板頂部標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高偏差應(yīng)≤10mm，相鄰構(gòu)件頂部標(biāo)高偏差應(yīng)≤5mm。HPC復(fù)合墻板間的接縫應(yīng)平直、均勻，不得有歪斜、錯(cuò)臺(tái)及邊角損壞。HPC復(fù)合墻板長度≤6m時(shí)，接縫寬度與設(shè)計(jì)寬度偏差應(yīng)≤5mm，HPC復(fù)合墻板長度>6m時(shí)，接縫寬度與設(shè)計(jì)寬度偏差應(yīng)≤10mm。相鄰HPC復(fù)合墻板面內(nèi)錯(cuò)臺(tái)偏差應(yīng)≤5mm，與主體結(jié)構(gòu)相連的連接件定位偏差應(yīng)≤5mm。

2)安裝質(zhì)量控制措施 由于鋼結(jié)構(gòu)與HPC復(fù)合墻板均存在多種類型的構(gòu)件，預(yù)制完鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件與HPC板后，應(yīng)在每塊構(gòu)件或板上貼二維碼作為唯一標(biāo)識(shí)。二維碼包含構(gòu)件或板的編號(hào)、位置、生產(chǎn)安裝等信息。嚴(yán)格實(shí)行樣板引路制度，推行樣板墻制度。進(jìn)場(chǎng)初期，制作HPC復(fù)合墻板大樣，并對(duì)墻板進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，直至墻板質(zhì)量滿足外墻要求，當(dāng)確定墻板材料配合比后，應(yīng)出具檢驗(yàn)報(bào)告。同時(shí)，同步啟動(dòng)墻板外立面效果認(rèn)樣工作，通過調(diào)整外立面細(xì)節(jié)，達(dá)到建筑要求的效果。確定墻板材料后，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)選定樣板區(qū)域安裝樣板，并調(diào)整樣板墻面平整度，最后邀請(qǐng)業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位等共同進(jìn)行驗(yàn)收，確定工藝做法。樣板引路制度便于在施工前就確定新工藝，經(jīng)過檢查監(jiān)督，把問題解決在大面積施工前，樣板做好并經(jīng)各單位聯(lián)合驗(yàn)收后方可進(jìn)入大面積施工。

對(duì)整個(gè)施工過程實(shí)行工序操作掛牌制，各工序堅(jiān)持自檢、專業(yè)檢、交接檢制度，做到工前有交底、過程有檢查、工后有驗(yàn)收的操作管理方式，以確保工程質(zhì)量，避免返工。嚴(yán)格執(zhí)行施工員、質(zhì)檢員旁站制度，安裝過程中應(yīng)確保每道工序都滿足質(zhì)量要求。建立質(zhì)量過程控制系統(tǒng)，要求全部管理人員深入理解、無條件執(zhí)行質(zhì)量管理程序。

3)質(zhì)量信息專項(xiàng)反饋制度 質(zhì)量信息專項(xiàng)管理工作由質(zhì)檢部具體負(fù)責(zé)，做好收集、匯總、分析質(zhì)量信息等工作。在設(shè)置專門施工員、質(zhì)檢員旁站的同時(shí)，組織專項(xiàng)檢查小組抽查各施工作業(yè)面，及時(shí)將信息反饋到相關(guān)部門，并督促整改。此外，組織專人負(fù)責(zé)材料運(yùn)輸、堆放等，并匯總分析信息資料。在做好質(zhì)量反饋記錄的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行研究處理、統(tǒng)計(jì)分析，以找出問題，并提出改進(jìn)、攻關(guān)方案，使反饋的信息及時(shí)發(fā)揮作用。

3.7 成品保護(hù)

1)出廠包裝保護(hù) HPC復(fù)合墻板角部均設(shè)有專門的護(hù)角，在底部墊有木方或其他皮質(zhì)墊塊，墻板表面應(yīng)全部覆蓋包裝膜，墻板運(yùn)輸架應(yīng)安裝牢靠。

2)超大墻板運(yùn)輸保護(hù) 運(yùn)送HPC復(fù)合墻板時(shí)，需用專用保護(hù)制品保護(hù)四角等露出部件，使用繩子進(jìn)行固定，防止倒塌。

3)工地現(xiàn)場(chǎng)成品保護(hù) 將HPC復(fù)合墻板運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)設(shè)置專用堆放場(chǎng)地，方便周轉(zhuǎn)架運(yùn)輸、裝卸、存放，專用堆放場(chǎng)地應(yīng)設(shè)在雨水淋不到且通風(fēng)良好的位置。將HPC板塊依照先出后進(jìn)的原則進(jìn)行排列放置，防止多次搬運(yùn)導(dǎo)致HPC板塊發(fā)生損壞、變形。HPC板塊應(yīng)避免直接疊層堆放，防止因重力作用導(dǎo)致變形或損壞。使用塑料保護(hù)膜，同時(shí)在內(nèi)、外表面涂刷保護(hù)膜。

4)安裝后成品保護(hù) 當(dāng)板塊安裝就位后，在室內(nèi)表面貼上警告標(biāo)識(shí)，并派專人反復(fù)巡視板塊安裝完工層，阻止破壞及污染行為，并及時(shí)修復(fù)表面痕跡。

4 結(jié)語

1)HPC復(fù)合墻板作為裝配式一體化外墻板，為裝配式混凝土構(gòu)件發(fā)展提供新方向，通過幕墻系統(tǒng)掛接組件，將傳統(tǒng)預(yù)制剪力墻構(gòu)件轉(zhuǎn)換為幕墻系統(tǒng)，并借鑒雨幕設(shè)計(jì)原理，優(yōu)化HPC復(fù)合墻板的風(fēng)壓變形性能、雨水滲透性能、空氣滲透性能，使其滿足外圍護(hù)結(jié)構(gòu)要求。

2)HPC復(fù)合墻板通過整合外檐裝飾系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、窗系統(tǒng)等，大大減輕幕墻工程質(zhì)量對(duì)工人技能、施工環(huán)境的依賴性。相比單元幕墻系統(tǒng)，HPC復(fù)合墻板的外飾面效果更好，多樣性與選擇性更多，更具生命力。相比裝配式混凝土外墻板和傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土剪力墻，HPC復(fù)合墻板一體澆筑成型，整體性、防滲漏、抗風(fēng)壓性能更好，工程質(zhì)量較高。

3)通過鋼埋板、鍍鋅鋼埋件、鍍鋅鋼L形轉(zhuǎn)接件與HPC復(fù)合墻板鍍鋅鋼掛件相焊接、栓接，并通過各鋼構(gòu)件間的定位調(diào)整及螺栓調(diào)節(jié)作用，對(duì)HPC復(fù)合墻板進(jìn)行三維調(diào)節(jié)。在工廠內(nèi)預(yù)制HPC復(fù)合墻板，大大降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度，提升施工效率、縮短工期。