鋼結(jié)構(gòu)在小學(xué)建設(shè)上的應(yīng)用

山東萬斯達(dá)建筑科技股份有限公司 張波 張樹輝

鋼結(jié)構(gòu)在小學(xué)建設(shè)上的應(yīng)用

山東萬斯達(dá)建筑科技股份有限公司 張波 張樹輝

一、 前言

鋼結(jié)構(gòu)建筑因重量輕、抗震性能好、可循環(huán)利用，便于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工和信息化管理，成為建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的首選。鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國有較長的發(fā)展歷史，結(jié)構(gòu)形式也非常成熟，在工業(yè)建筑及大跨空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域已占主導(dǎo)地位，但在民用建筑領(lǐng)域市場占有率較低，與我國產(chǎn)鋼大國的地位極不相稱。究其原因，鋼結(jié)構(gòu)相配套的板材體系發(fā)展較慢，尤其房屋建筑的外墻、內(nèi)墻、樓板產(chǎn)品種類較少，技術(shù)有待完善。而我們研發(fā)生產(chǎn)的預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板、PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板有效地解決了鋼結(jié)構(gòu)的樓板問題及圍護(hù)問題。

預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板和PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板采用工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場機(jī)械化安裝的施工方法，具有施工周期短、質(zhì)量可靠（對防止裂縫、滲漏等質(zhì)量通病十分有效）、節(jié)能環(huán)保（耗能少，減少揚(yáng)塵和噪聲）、工業(yè)化程度高及勞動力投入量少等優(yōu)點(diǎn)，與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，可取得良好的社會效益。

二、 工程概況

濟(jì)南市西客站片區(qū)安置三區(qū)B3地塊小學(xué)試點(diǎn)項(xiàng)目是濟(jì)南市第一個產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)工程，采用PK裝配整體式結(jié)構(gòu)快裝體系?？偨ㄖ娣e約1.08萬平方米，工程包括一棟兩層辦公樓、兩棟四層教學(xué)樓、一間舞蹈教室及一間多媒體教室。該項(xiàng)目通過山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、濟(jì)南市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會“山東省建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化示范工程”審核，為山東省首棟全裝配式建筑。

圖1 濟(jì)南市西客站片區(qū)安置三區(qū)B3地塊小學(xué)鳥瞰圖

三、 設(shè)計(jì)

本工程主體結(jié)構(gòu)采用鋼框架，樓板采用PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板，外墻板采用預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板，樓梯采用預(yù)制混凝土樓梯。

將PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)體系是最佳選擇，疊合板可直接擱置在鋼梁上，待鋪設(shè)橫向鋼筋、上部鋼筋與管線后，澆筑疊合層混凝土即可，方便快捷，成本低，質(zhì)量好。另外，在安裝上一層鋼結(jié)構(gòu)主體時，就可以開展下層疊合板的安裝，互相交叉但不影響。

預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板外掛于鋼結(jié)構(gòu)主體上，除自重外，主要承受面外的風(fēng)荷載及地震荷載，為使復(fù)合墻板不參與鋼框架的抗側(cè)剛度與承載力貢獻(xiàn)，特在墻板的連接板上設(shè)置了可摩擦滑移的構(gòu)造措施，保證在地震荷載下不破壞；復(fù)合墻板的板縫關(guān)乎建筑舒適度，設(shè)置豎向聯(lián)通的空腔，便于水、氣的順利排出。

在設(shè)計(jì)過程中，還建立了疊合樓板的抗彎設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的抗彎、抗震和抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法。

圖2 PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板

1.PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板具有以下特點(diǎn)：

（1）自重輕。每平方米僅為110千克左右；

（2）用鋼量省。由于采用1570級高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲，抗拉強(qiáng)度為三級鋼的4.2倍，比其它疊合板用鋼量節(jié)省60%；

（3）承載能力強(qiáng)。破壞性試驗(yàn)承載力每平方米可達(dá)1.5噸；

圖3 PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板承載力試驗(yàn)

（4）抗裂性能好。由于采用了預(yù)應(yīng)力，極大提高了混凝土的抗裂性能；

（5）新老混凝土結(jié)合好。由于采用了T型肋，現(xiàn)澆混凝土形成倒T形，新老混凝土互相咬合，新混凝土流到孔中又形成銷栓作用；

（6）可形成雙向板。在側(cè)孔中橫穿鋼筋后，避免了傳統(tǒng)疊合板只能做單向板的弊病，且預(yù)埋管線方便；

（7）性價(jià)比高。PK板比桁架疊合板成本低50%。

2.預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的特點(diǎn)

所謂預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板（又稱三明治墻板），是集承重、圍護(hù)、保溫、防水、防火等功能為一體的重要裝配式預(yù)制構(gòu)件，由外墻板、擠塑板、和內(nèi)墻板通過連接構(gòu)件預(yù)制而成。預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板是預(yù)制構(gòu)件中技術(shù)含量最高、工藝簡化率最高的構(gòu)件，與傳統(tǒng)施工工藝相比，夾心保溫外墻板具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

（1）通過工廠化生產(chǎn)的三明治墻板，混凝土振搗均勻、密實(shí)，質(zhì)量穩(wěn)定，精度高，規(guī)格一致，尺寸可控制在±2毫米以內(nèi)，這既方便后期的安裝連接，提高建筑物整體性與強(qiáng)度，也間接地提高了施工速度，并使之外形美觀一致，在吊裝過程中，構(gòu)件的位置更容易控制，有利于精準(zhǔn)安裝、錨固。

（2）生產(chǎn)夾心保溫外墻板時內(nèi)葉墻、保溫層及外葉墻一次成型，通過美國進(jìn)口的thermomass連接棒連接形成一體，整體性極好。無需再做外墻保溫，施工難度降低，并且保溫層和外飾面與結(jié)構(gòu)主體同壽命，由于整體性能得到提高，建筑物使用壽命得到提高，鋼筋受到腐蝕的幾率與強(qiáng)度降低，后期幾乎不用維修，這大大降低了日后的維護(hù)與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

（3）防火性能好。采用耐火等級B1級的擠塑板，外飾面層采用50毫米厚鋼筋混凝土板，墻板整體防火性能滿足國家規(guī)范要求。經(jīng)過反復(fù)的構(gòu)件高溫耐受試驗(yàn)，證明其防火各項(xiàng)指標(biāo)，均優(yōu)于傳統(tǒng)墻體結(jié)構(gòu)。

（4）采用外墻裝配式的方式進(jìn)行施工，可大大縮短施工周期，預(yù)埋線盒、線管以及鋼筋綁扎等復(fù)雜工序都在工廠內(nèi)完成，現(xiàn)場只需拼裝、連接即可，省去了現(xiàn)場復(fù)雜繁瑣的測量，安裝模板過程。 此工藝可實(shí)現(xiàn)無外架施工，由于外飾面已經(jīng)一次成型，無需外架進(jìn)行外飾面處理，只需在墻板中預(yù)留孔洞或預(yù)埋件，固定臨時防護(hù)工裝即可。

圖4 預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板熱阻檢驗(yàn)報(bào)告

（5）在成本方面，由于墻板內(nèi)葉墻精度較高，可取消抹灰或減薄抹灰層達(dá)到節(jié)約成本的目的；采用預(yù)制方式可大量減少現(xiàn)場支模的數(shù)量；大幅度減少現(xiàn)場作業(yè)人工數(shù)量；采用無外架方案節(jié)約外腳手架成本，施工過程中由于工人相當(dāng)于在室內(nèi)施工，安全系數(shù)也大幅度提高。

四、 構(gòu)件制作

1.PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板的制作

圖5 PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板生產(chǎn)線及設(shè)備

2.預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的制作

預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板由內(nèi)外兩層混凝土面板和保溫芯層組成，兩層混凝土面板之間通過Thermomass保溫連接件連接。結(jié)合復(fù)合墻板的特點(diǎn)，研發(fā)了復(fù)合墻板的模具、滾軸傳送系統(tǒng)、涂油機(jī)、清掃機(jī)、振動臺、布料機(jī)、趕平機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)等。

圖6 預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板生產(chǎn)線及設(shè)備

五、吊裝與施工

圖7 西客站片區(qū)安置三區(qū)B3地塊小學(xué)施工流程

六、結(jié)語

濟(jì)南市西客站片區(qū)安置三區(qū)B3地塊小學(xué)試點(diǎn)項(xiàng)目是由鋼框架結(jié)構(gòu)體系建成，是山東省第一個建筑產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)工程。該項(xiàng)目100%裝配、沒有腳手架、沒有模板、沒有抹灰。預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板、PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板、鋼結(jié)構(gòu)在濟(jì)南西客站片區(qū)安置三區(qū)小學(xué)項(xiàng)目中取得了成功，解決了鋼結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、樓蓋結(jié)構(gòu)結(jié)合的難題，提高了裝配式施工的安裝工效和精度。

本工程采用的裝配式鋼框架+預(yù)制疊合樓板+預(yù)制外掛墻板技術(shù)，可以滿足多、高層住宅樓，多層商場、學(xué)校、醫(yī)院、廠房、辦公樓、酒店等建設(shè)的需要，并且具有工業(yè)化程度高、建設(shè)速度快、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。對預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板、PK預(yù)應(yīng)力疊合樓板的設(shè)計(jì)、制作、吊裝與施工進(jìn)行了積極的試驗(yàn)及探索，對于類似工程有很大的參考意義。

【文章編號】1671-3362(2015)11-0058-03

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】C