曹計(jì)栓,張虎峰,蘇 磊,王繼生,李 卓,劉步芳

(北京市住宅產(chǎn)業(yè)化集團(tuán)股份有限公司,北京 100079)

0 引言

自“十三五”以來,國家及部分省市先后頒布了相關(guān)的裝配式建筑政策,其中在政策中提到發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅作為試點(diǎn)。當(dāng)前,鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍應(yīng)用較多的是ALC板和普通預(yù)制混凝土外掛墻板,墻板外飾面造型一般為平面,外掛ALC板和預(yù)制混凝土外掛板均利用角鋼與鋼梁外伸牛腿連接。隨著人們對(duì)建筑物品質(zhì)追求的提高,傳統(tǒng)平板式外立面已不滿足大眾對(duì)建筑外觀的審美,局部凹凸的建筑外立面越來越受到大眾追捧,為此,需研究一種匹配鋼結(jié)構(gòu)住宅的新型外圍護(hù)墻板,墻板實(shí)現(xiàn)包鋼梁、鋼柱,普通的預(yù)制混凝土墻板自重較大,難以實(shí)現(xiàn)整體包梁包柱。經(jīng)過對(duì)相關(guān)建筑材料的研究,選用UHPC作為外掛墻板材料。UHPC具有超高力學(xué)強(qiáng)度,相較于其他普通混凝土具有耐化學(xué)腐蝕性、防水性、同等體積質(zhì)量小強(qiáng)度高及一定自愈能力的特點(diǎn),成為過去30年最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料。同時(shí),采用大尺寸設(shè)計(jì)的UHPC外掛墻板能為建筑帶來更好的視覺整體感,超低吸水率和超強(qiáng)耐久性可保證建筑表皮的長期視覺和使用效果。UHPC作為外圍護(hù)墻飾面,集圍護(hù)、結(jié)構(gòu)材料一體化,可形成一套輕質(zhì)、高耐久性、高外觀品質(zhì)的建筑外圍護(hù)系統(tǒng)。北京某公租房項(xiàng)目創(chuàng)新研究匹配鋼結(jié)構(gòu)住宅的薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板,采用折板方式實(shí)現(xiàn)包鋼梁、鋼柱,既滿足了建筑凹凸的外觀造型,又減少了掛板與鋼梁間后期大量封堵的相關(guān)工作。外掛墻板與鋼梁直接采用組合連接件方式進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)了外掛墻板快速裝配。

1 UHPC外掛墻板研究

1.1 板型研究設(shè)計(jì)

為滿足建筑立面凹凸造型設(shè)計(jì)及減少外掛墻板與鋼梁間大量封堵工作,考慮UHPC外掛墻板與鋼框梁連接后與內(nèi)裝結(jié)合的效果需達(dá)到室內(nèi)不露梁,UHPC外掛墻板在角柱、邊框柱和邊框梁部位采用折板方式直接包裹,形成了薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板。綜合考慮建筑外立面、掛板生產(chǎn)制作及運(yùn)輸?shù)纫蛩?將樓座南北立面薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板拆分為3種標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件, 6 700mm 長跨戶內(nèi)拆分為2種構(gòu)件,3 300mm長走廊區(qū)域拆分為1種構(gòu)件,并對(duì)每種構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)識(shí),如圖1所示。帶折板的UHPC外掛墻板采用一次整體成型方法制成,結(jié)合UHPC外掛墻板結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力分布情況,將芯部應(yīng)力相對(duì)較小部位變成空腔,空腔內(nèi)填充A級(jí)改性硅質(zhì)保溫板,用保溫釘將保溫板固定在外墻掛板內(nèi)側(cè),UHPC外掛墻板大部分應(yīng)力由UHPC肋板承擔(dān),既大幅度減輕了結(jié)構(gòu)自重,又能滿足承載力要求。外掛墻板樣式如圖2,3所示。安裝節(jié)點(diǎn)部分厚度為280,145mm,殼體內(nèi)空心部分壁厚(外飾面板)30mm,考慮防水密封要求,掛板底部水平縫殼體壁厚≥40mm,板寬、板高不宜超過 4 800mm。 板型分為含洞口和不含洞口,如圖4,5所示。掛板安裝前,包裹鋼柱的平直段提前施工完成,與UHPC外掛墻板結(jié)合的內(nèi)裝飾采用硅酸鈣板復(fù)合墻板系統(tǒng),由外至內(nèi)依次為輕鋼龍骨硅酸鈣板、PVC隔汽層、100mm厚巖棉保溫層,內(nèi)裝飾面板通過鋼龍骨連接。

圖1 UHPC外掛墻板平面布置Fig.1 Plan layout of UHPC external wall panel

圖2 UHPC外掛墻板正視圖Fig.2 Front view of UHPC external wall panel

圖3 UHPC外掛墻板背視圖Fig.3 Back view of UHPC external wall panel

圖4 無門洞外掛墻板構(gòu)造Fig.4 Structure of the external wall panel without door opening

圖5 有門洞外掛墻板構(gòu)造Fig.5 Structure of external wall panel with door opening

1.2 連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及設(shè)計(jì)方法

1.2.1連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板在與鋼結(jié)構(gòu)主體連接時(shí),根據(jù)UHPC外掛墻板在鋼梁、鋼柱包裹的凹凸造型及受力形式特點(diǎn),選用點(diǎn)支撐連接方式(即采用上掛和下承托式的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)連接方式,且上掛點(diǎn)和下承托點(diǎn)在同一條豎向垂直線上),外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)采用柔性連接構(gòu)造,考慮在外掛墻板上部內(nèi)側(cè)與鋼梁翼緣間留設(shè)50mm間隙,然后塞巖棉,保證外掛墻板在地震時(shí)能適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)最大層間位移角,同時(shí)連接節(jié)點(diǎn)具備適應(yīng)外掛墻板制作與施工安裝允許偏差的三維調(diào)節(jié)能力。

通過設(shè)計(jì)角鋼組合連接件將UHPC外掛墻板與鋼結(jié)構(gòu)主體連接。首先將連接埋件預(yù)埋在UHPC外掛墻板肋板中,再將UHPC外掛墻板上部與鋼梁焊接的角鋼通過高強(qiáng)螺桿采用鉸接方式固定,為提高墻板整體穩(wěn)固性,通過高強(qiáng)螺桿將墻板下部嵌入固定,如圖6所示。在上、下掛板保溫層接縫斷連處,添加A級(jí)保溫材料,防止局部熱橋效應(yīng)的產(chǎn)生。

圖6 連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造Fig.6 Structure of connection joint

1.2.2設(shè)計(jì)方法

基于鋼框架結(jié)構(gòu)體系,在薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板上部折板位置與鋼框梁和角鋼連接件間留設(shè)50mm間隙,通過設(shè)置長圓孔方式釋放連接節(jié)點(diǎn)自由度。在鋼結(jié)構(gòu)主體產(chǎn)生層間變形時(shí),連接節(jié)點(diǎn)具有相對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)主體的可移動(dòng)性,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)主體位移時(shí),連接節(jié)點(diǎn)允許墻板不扭曲,有相對(duì)自由度,由此避免了鋼結(jié)構(gòu)主體施加給墻板的作用力,也避免了墻板對(duì)鋼結(jié)構(gòu)主體的反作用。

在正常情況下,UHPC外掛墻板連接螺栓位于連接到鋼結(jié)構(gòu)主體的連接角鋼長圓孔中間(見圖7a),當(dāng)發(fā)生層間變形時(shí),鋼柱發(fā)生傾斜,鋼梁水平位移,但墻板未隨之移動(dòng),而是連接角鋼隨著鋼梁發(fā)生移動(dòng),這時(shí)墻板連接螺栓位于連接角鋼長圓孔邊緣,如圖7b所示。

圖7 連接節(jié)點(diǎn)工作原理Fig.7 Working principle of connecting joints

1)荷載工況及組合 自重Gk=16.23kN。地震力：考慮“鞭梢效應(yīng)”、高頻振動(dòng)引起的動(dòng)力放大,JGJ/T 458—2018《預(yù)制混凝土外掛墻板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中給出放大系數(shù)βE,多遇地震作用下取5.0、罕遇地震作用下取4.0,則平面內(nèi)水平地震力SEhk(多遇)=14.61kN,SEhk(罕遇)=58.43kN。風(fēng)荷載：依據(jù)GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值Wk=1.13kN/m2,設(shè)計(jì)值W=10.17kN;風(fēng)吸標(biāo)準(zhǔn)值W′k=1.58kN/m2,設(shè)計(jì)值W′=14.22kN。

2)構(gòu)件在節(jié)點(diǎn)區(qū)極限承載力驗(yàn)算 依據(jù)《預(yù)制混凝土外掛墻板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》,構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)為四節(jié)點(diǎn)連接,當(dāng)水平力沿構(gòu)件平面內(nèi)作用時(shí),考慮到安裝及加工誤差,四節(jié)點(diǎn)不會(huì)同時(shí)起作用,按靜定要求,參與計(jì)算的節(jié)點(diǎn)為兩節(jié)點(diǎn)(上、下各1個(gè))。同理,當(dāng)水平力垂直于構(gòu)件平面時(shí),按靜定要求,參與計(jì)算的節(jié)點(diǎn)為三節(jié)點(diǎn)。以其中1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行受力分析：重力荷載產(chǎn)生的偏心彎矩標(biāo)準(zhǔn)值Gmk=0.47kN·m, 偏心推力標(biāo)準(zhǔn)值Gfk==0.17kN,風(fēng)荷載拉力標(biāo)準(zhǔn)值Wtk=14.22/3=4.74kN,地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值面外Esk1=58.43/3=19.48kN,面內(nèi)Esk2=58.43/2=29.22kN。①M(fèi)20上部受拉螺栓驗(yàn)算 風(fēng)荷載組合下1.3Gfk+1.5Wtk=7.33kN,地震效應(yīng)組合下Gfk+Esk1=19.65kN,采用M20螺栓,抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為44kN,滿足受力要求;②M20下部水平拉接螺栓驗(yàn)算Gfk+Esk2=29.39kN,采用M20螺栓,抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為44kN,滿足受力要求;③下部M24承托螺栓局部受壓驗(yàn)算 地震效應(yīng)組合下Gk+SEhk(罕遇)=74.66kN,采用M24螺栓,受壓承載力設(shè)計(jì)值為97.2kN,滿足受力要求。

3)構(gòu)件變形能力驗(yàn)算 以1個(gè)滑動(dòng)節(jié)點(diǎn)為例,掛板連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有適應(yīng)地震作用下主體結(jié)構(gòu)層間變形的能力。按《預(yù)制混凝土外掛墻板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求,在地震設(shè)計(jì)狀況下,連接節(jié)點(diǎn)在墻板平面內(nèi)應(yīng)具有不小于主體結(jié)構(gòu)在設(shè)防作用下彈性層間位移角3倍的變形能力。經(jīng)換算,外墻掛板與主體結(jié)構(gòu)連接的最大層間位移角θ≥1/100,考慮到掛板高度H=2 900mm,掛板上掛點(diǎn)連接角鋼設(shè)計(jì)長圓孔孔長a=70mm,Hθ=29mm≤a/2=35mm,滿足要求。

1.3 有限元分析

根據(jù)薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板實(shí)際尺寸和物理力學(xué)性能參數(shù),選取無門洞UHPC外掛墻板構(gòu)件建立相應(yīng)有限元模型,其物理力學(xué)性能參數(shù)參考T/ZS 0203—2021《超高性能混凝土外墻(UHPC)圍護(hù)和裝飾板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)規(guī)定,受壓彈性模量取43GPa,泊松比取0.2,密度取 2 500kg/m3。 荷載及模型邊界條件如圖8所示,荷載計(jì)算根據(jù)《預(yù)制混凝土外掛墻板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)規(guī)定,主要考慮墻板自重、風(fēng)荷載和水平地震作用,利用ABAQUS有限元分析軟件模擬其應(yīng)力分布。應(yīng)力分析結(jié)果如圖9所示。

圖8 荷載及模型邊界條件Fig.8 Load and model boundary conditions

圖9 應(yīng)力分析結(jié)果(單位：MPa)Fig.9 Stress analysis results(unit：MPa)

由圖9應(yīng)力分析結(jié)果可知,薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板的折板與豎向面板交接部位應(yīng)力較小,說明折板部位工字形實(shí)心肋起到了保護(hù)作用;應(yīng)力較大部位主要集中在連接點(diǎn)位置,在風(fēng)荷載作用下,最大拉應(yīng)力為2.86MPa,應(yīng)力從連接點(diǎn)向?qū)?yīng)的工字形肋板部位傳遞;在多遇地震作用下,最大拉應(yīng)力為3.19MPa,中部板面應(yīng)力大于兩側(cè)板面應(yīng)力,應(yīng)力分布呈現(xiàn)向板中集中的現(xiàn)象;在罕遇地震作用下,最大拉應(yīng)力達(dá)11.1MPa,連接點(diǎn)位置出現(xiàn)較大應(yīng)力集中,容易破壞,實(shí)際連接節(jié)點(diǎn)是通過在UHPC外掛墻板上部連接位置設(shè)置長圓孔來釋放應(yīng)力,以適應(yīng)大震下結(jié)構(gòu)極限層間變形。

1.4 接縫研究設(shè)計(jì)

薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板自身防水性能較好,薄弱環(huán)節(jié)為外掛墻板接縫。根據(jù)使用環(huán)境和使用年限要求選用合理的防水材料及設(shè)計(jì)防水構(gòu)造,在UHPC外掛墻板與鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)階段,考慮外掛墻板板頂、板底、非包柱兩側(cè)板端有肋板的構(gòu)造,在UHPC外掛墻板水平和垂直接縫位置采用2道材料防水做法,其中水平接縫應(yīng)增加構(gòu)造防水做法。接縫寬度根據(jù)極限溫度變形、風(fēng)荷載及地震作用下的層間變形、密封材料最大拉伸-壓縮變形量及施工安裝誤差等因素設(shè)計(jì)計(jì)算,滿足板縫寬度為10～35mm、密封膠厚度按縫寬的1/2 且≥8mm 設(shè)計(jì),背襯材料選用寬度為縫寬1.3倍發(fā)泡聚乙烯棒,氣密條選用氯丁橡膠;依據(jù) T/CECS 655—2019《裝配式建筑密封膠應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定,外掛墻板板縫密封材料應(yīng)選用25級(jí)及以上位移能力的建筑耐候性密封膠,密封膠與混凝土相容性、低溫柔性、最大伸縮變形量、剪切變形性、防霉性及耐水性等均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)、外飾面防污和環(huán)保要求。

薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板在進(jìn)行立面拼接時(shí),考慮立面效果和施工安裝預(yù)埋吊釘?shù)牟煌?將UHPC外掛墻板水平接縫設(shè)置2道材料防水和構(gòu)造防水。防水構(gòu)造從外向內(nèi)依次為MS改性硅酮密封膠、發(fā)泡聚乙烯棒、發(fā)泡氯丁橡膠氣密條,如圖10所示。垂直接縫防水構(gòu)造考慮板端部有肋板的設(shè)計(jì),板縫設(shè)置2道材料防水,結(jié)合板端肋板寬度,在板縫飾面板一側(cè)設(shè)置1道MS改性硅酮密封膠+發(fā)泡聚乙烯棒、中間增設(shè)發(fā)泡氯丁橡膠氣密條,利用板縫節(jié)點(diǎn)處的空腔形成壓力差避免雨水滲入;室內(nèi)一側(cè)設(shè)置防火密封膠+背襯材料發(fā)泡聚乙烯棒,提高該薄弱點(diǎn)的耐火性能,如圖11所示。

圖10 UHPC外掛墻板水平接縫構(gòu)造Fig.10 Horizontal joint structure of UHPC external wall panel

圖11 UHPC外掛墻板垂直接縫構(gòu)造Fig.11 Vertical joint structure of UHPC external wall panel

薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板在包裹鋼柱(中柱和角柱)處的垂直接縫設(shè)置2道材料防水,考慮此處保溫的基本連續(xù)性,不宜設(shè)置肋板,因此在板端設(shè)置垂直于板面的豎向通長UHPC板條,此處垂直接縫防水構(gòu)造從外向內(nèi)依次設(shè)置MS改性硅酮密縫膠、發(fā)泡聚乙烯棒、發(fā)泡氯丁橡膠氣密條,如圖12所示。

圖12 UHPC外掛墻板與鋼柱垂直接縫構(gòu)造Fig.12 Vertical joint structure of UHPC external wall panel and steel column

1.5 窗洞口連接構(gòu)造

對(duì)于有洞口的薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板要考慮墻板與窗戶結(jié)合處密封防水處理,采用內(nèi)填發(fā)泡膠和外打建筑密封膠的做法,并在窗洞外沿上部增設(shè)滴水槽,下部設(shè)置披水板實(shí)現(xiàn)排水處理。窗戶固定安裝在UHPC外掛墻板上,如圖13所示。

圖13 UHPC外掛墻板窗洞口連接構(gòu)造Fig.13 Connection structure of UHPC external wall panel window opening

2 UHPC外掛墻板快速裝配施工

2.1 吊具選擇及吊點(diǎn)設(shè)計(jì)

薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板吊裝機(jī)具選擇和吊點(diǎn)設(shè)計(jì)也是實(shí)現(xiàn)快速裝配的關(guān)鍵因素,吊裝機(jī)具可選用一字形吊裝梁,吊裝梁設(shè)計(jì)長度不小于掛板長度。依據(jù)UHPC外掛墻板吊裝短暫工況滿足吊裝安全的原則,在薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板的深化設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮吊裝重心,在每塊外掛板上部肋板區(qū)域連接埋件位置預(yù)埋2個(gè)吊釘,吊釘沿掛板長度方向布置,配套選用鴨嘴扣實(shí)現(xiàn)吊裝安全和快速裝配的要求。以有門洞UHPC外掛墻板吊裝為例,如圖14所示。

圖14 UHPC外掛墻板吊裝Fig.14 Hoisting of UHPC external wall panel

2.2 安裝策劃

薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板與鋼梁連接設(shè)計(jì)為點(diǎn)支撐,安裝過程不設(shè)置斜支撐,直接利用掛板上、下連接點(diǎn)進(jìn)行定位和調(diào)整掛板垂直度,考慮鋼結(jié)構(gòu)主體在施工過程中存在偏差的影響,標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的外掛墻板難以分配、消化每節(jié)鋼結(jié)構(gòu)主體的偏差。因此,采取UHPC外掛墻板在鋼結(jié)構(gòu)主體完成后安裝,有利于后期與加工生產(chǎn)相結(jié)合分配消化鋼結(jié)構(gòu)偏差影響。

外掛墻板上部掛點(diǎn)和下部承托點(diǎn)設(shè)計(jì)均在1條垂直線上,考慮鋼結(jié)構(gòu)主體垂直度變形影響,安裝前應(yīng)對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)主體施工誤差超過外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍時(shí),應(yīng)對(duì)UHPC外掛墻板生產(chǎn)尺寸進(jìn)行微調(diào);根據(jù)對(duì)樓座主體結(jié)構(gòu)復(fù)測結(jié)果,對(duì)掛板上、下連接點(diǎn)精確定位,策劃將上部掛點(diǎn)角鋼和下部承托點(diǎn)在現(xiàn)場定位后焊接,有利于保證掛板連接點(diǎn)的精準(zhǔn)定位。

為保證UHPC外掛墻板安裝質(zhì)量和裝配效率,根據(jù)UHPC外掛墻板與樓座連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),總體安裝原則為沿樓座立面方向自下而上逐層安裝,每層水平方向由一端向另一端逐塊安裝。

2.3 安裝要點(diǎn)

安裝工藝：樓座垂直度復(fù)測→鋼柱平直段和鋼梁腹板外側(cè)巖棉保溫安裝→外掛墻板控制線施測→上掛點(diǎn)角鋼與鋼梁焊接→下部承托點(diǎn)組合掛件支腿與鋼梁上翼緣焊接→UHPC外掛墻板起吊落位在下部承托組合件支腿調(diào)節(jié)螺桿→上部掛點(diǎn)精確定位→下部角鋼組合件與掛板連接→掛板精細(xì)調(diào)整→角鋼組合件與支腿連接先終擰緊固后焊接→板縫防水細(xì)部處理及外飾面噴涂→掛板與樓板間縫隙封堵。

鋼結(jié)構(gòu)主體驗(yàn)收完成后,對(duì)整個(gè)樓座鋼框架進(jìn)行定位、標(biāo)高、垂直度等復(fù)測,根據(jù)復(fù)測結(jié)果,在樓座邊框梁上翼緣定位測放出UHPC外掛墻板上部掛點(diǎn)和下部支撐點(diǎn),并根據(jù)點(diǎn)位調(diào)整結(jié)構(gòu)樓板施工期間在鋼梁上初步留設(shè)的掛點(diǎn)空間,留設(shè)偏差較大的進(jìn)行二次剔鑿。當(dāng)復(fù)測結(jié)果顯示樓座標(biāo)高、垂直度偏差超過掛板調(diào)節(jié)空間時(shí),超出調(diào)節(jié)空間的尺寸應(yīng)在每層掛點(diǎn)定位過程中進(jìn)行消化和分配總誤差,如分配后仍不滿足接縫寬度誤差在5mm內(nèi)時(shí),應(yīng)通知掛板生產(chǎn)廠,調(diào)整相應(yīng)樓層掛板生產(chǎn)尺寸。樓座復(fù)測后、掛板安裝前,應(yīng)首先對(duì)鋼框架進(jìn)行防火噴涂,其次對(duì)樓座邊框鋼梁的外側(cè)腹板和鋼柱與掛板平直段包裹位置填充巖棉保溫。再次在樓板上施測掛板定位控制線,距離鋼梁邊緣500mm,平行于掛板長度方向設(shè)置;掛點(diǎn)定位控制線垂直于掛板定位控制線,相鄰2塊掛板垂直拼縫寬度為20mm,每2塊外掛墻板板縫控制線垂直于掛板定位控制線,如圖15所示。

圖15 UHPC外掛墻板控制線施測Fig.15 Measurement of UHPC external wall panel control line

UHPC外掛墻板上、下掛點(diǎn)在鋼梁定位確定后,在每層樓鋼梁上翼緣焊接外掛墻板上部角鋼掛點(diǎn),下部承托組合件支腿隨每層掛板安裝后逐層焊接在鋼梁上翼緣,安排7名吊裝工為1個(gè)吊裝班組,其中掛板堆放區(qū)設(shè)置2名(1名掛鉤工、1名信號(hào)工),樓層作業(yè)面設(shè)置5名(上部掛點(diǎn)2名+下部支撐點(diǎn) 2名+信號(hào)工1名),作業(yè)面安裝工佩掛安全繩,必須高掛低用,安全繩掛在作業(yè)層提前拉結(jié)的通長鋼絲繩上,便于安裝工隨時(shí)移位。

UHPC外掛墻板安裝及校正采用起吊→就位→初步校正→精細(xì)調(diào)整作業(yè)方式,外掛墻板起吊前在掛板內(nèi)側(cè)臨時(shí)安裝預(yù)埋吊環(huán)螺絲并掛上牽引繩,安裝工可通過牽引繩引導(dǎo)外掛墻板快速就位,經(jīng)過實(shí)際測算,1個(gè)安裝班組每天工作8h可安裝約16塊外掛墻板,安裝流程如圖16所示。

圖16 UHPC外掛墻板安裝流程Fig.16 Installation process of UHPC external wall panels

1個(gè)立面的UHPC外掛墻板全部安裝完成后,懸掛吊籃沿外立面自下而上對(duì)外掛墻板水平縫和垂直縫進(jìn)行防水密封處理,背襯材料應(yīng)連續(xù)并均勻地填充在接縫中,確保與接縫兩側(cè)基材緊密無空隙。施膠時(shí)應(yīng)將膠嘴伸至接縫內(nèi)部,膠槍嘴移動(dòng)速度應(yīng)保持均勻緩慢,擠注應(yīng)均勻有序,確保接縫內(nèi)膠體與基材面及背襯材料間緊密無空隙,密封膠未完全固化前,應(yīng)注意對(duì)施膠成品進(jìn)行保護(hù)。外掛墻板十字接縫處各300mm范圍內(nèi)的水平縫和垂直縫應(yīng)一次施工完成。在交叉接縫處施膠時(shí),先在接縫交叉口處擠入足量的密封膠,然后分別向各接縫方向牽引施膠,如圖17所示。施膠完成后,在規(guī)定操作時(shí)間內(nèi),逆著施膠方向,用抹刀對(duì)交叉接縫進(jìn)行壓實(shí)和整平,以確保膠體飽滿密實(shí),表面平整光滑。接縫防水密封處理后自上而下進(jìn)行外掛墻板外飾面噴涂。

圖17 交叉接縫處施膠示意Fig.17 Glue application at cross joints

UHPC外掛墻板垂直縫內(nèi)側(cè)進(jìn)行防火密封處理后,可在外掛墻板包鋼柱和包鋼梁的斜面段縫隙用巖棉填塞密實(shí),在鋼梁外側(cè)和樓板分別與UHPC外掛墻板間的50mm縫隙處用巖棉填塞密實(shí),在組合件支腿內(nèi)部先用巖棉填塞密實(shí)后再填塞混凝土,混凝土標(biāo)高與結(jié)構(gòu)樓板面齊平,如圖18所示。

圖18 縫隙封堵示意Fig.18 The gap sealing

3 結(jié)語

1)通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍護(hù)體系的研究,為滿足建筑外立面凹凸造型,創(chuàng)新研究設(shè)計(jì)了一種匹配鋼結(jié)構(gòu)住宅的薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板圍護(hù)體系,UHPC外掛墻板且集成內(nèi)保溫在工廠整體預(yù)制成型,大大提高了工廠化預(yù)制率。

2)薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板采用組合連接件直接與鋼梁連接,相比于傳統(tǒng)掛板與鋼梁連接采用鋼梁外伸牛腿,減少后期大量填塞巖棉,掛板上、下部連接點(diǎn)豎向同心,通過研究設(shè)計(jì)長圓孔,有利于施工安裝快速調(diào)節(jié)及精確定位。

3)結(jié)合UHPC外掛墻板造型及連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,通過對(duì)外掛墻板水平和垂直接縫防水的研究設(shè)計(jì),有效實(shí)現(xiàn)了UHPC外掛墻板接縫防水密封要求。

4)在前期研究及設(shè)計(jì)階段,充分考慮了施工裝配的可行性,薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板設(shè)置了折板包鋼梁,與建筑內(nèi)裝結(jié)合后實(shí)現(xiàn)室內(nèi)不露梁。通過在公租房項(xiàng)目的實(shí)施,驗(yàn)證了薄壁帶肋復(fù)雜造型UHPC外掛墻板可實(shí)現(xiàn)快速裝配,為今后鋼結(jié)構(gòu)住宅外圍護(hù)體系的設(shè)計(jì)及施工提供了借鑒。