0   前言

鋼結構具有輕質(zhì)、高強、抗震性好、布局靈活、構件截面尺寸小、易裝配、施工期短、使用面積高等優(yōu)點(diǎn)，且利于工業(yè)化生產(chǎn)、標準化制作等優(yōu)點(diǎn)。國外裝配式鋼結構住宅發(fā)展較早，以其顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)在住宅建筑中占據了相當大的比例，并且已經(jīng)形成了完整配套的住宅產(chǎn)業(yè)化體系。發(fā)展至今較為成熟的裝配式建筑體系包括意大利BSAIS工業(yè)化建筑體系、瑞典工業(yè)化建筑體系、美國的LSFB輕型鋼框架建筑體系、日本的給水住宅株式會(huì )社的Sekisui和Toyotahomes 住宅體系等、美國的Kaiser Bolted Bracket和Con Xtech Con X體系。國外的裝配式住宅發(fā)展歷經(jīng)時(shí)間長(cháng)，設計體系較完善，施工技術(shù)與配套設備發(fā)展較成熟，應用推廣十分廣泛。雖然我國鋼結構住宅發(fā)展起步較晚，但目前已初步實(shí)現了從單一結構形式向專(zhuān)用建筑體系的發(fā)展，并呈現出了體系化、系統化的特點(diǎn)。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

隨著(zhù)我國裝配式建筑的推廣和鋼結構建筑產(chǎn)業(yè)政策密集出臺，國內裝配式鋼結構產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機遇。鋼結構建筑中預制夾心保溫外掛墻板（以下簡(jiǎn)稱(chēng)外掛墻板）的裝配化是衡量建筑裝配率的重要指標，但目前仍存在著(zhù)許多技術(shù)難點(diǎn)，例如：現有墻體材料規格未實(shí)現標準化、節點(diǎn)未實(shí)現規范化、現場(chǎng)裝配效率低（需考慮結構材料和體系）。針對上述問(wèn)題，本文旨在通過(guò)預制夾心保溫外墻掛板的設計生產(chǎn)，來(lái)實(shí)現其在鋼結構住宅建筑中的應用。

1   設計技術(shù)研究

1.1   構造設計

構造設計為60 mm外葉板+40 mmXPS保溫層+60 mm內葉板，見(jiàn)圖1。內、外葉板與夾心保溫板之間通過(guò)PDM-90連接件連接。墻板外側采用GRC裝飾線(xiàn)腳實(shí)現建筑外立面線(xiàn)條造型設計效果。上下墻板拼縫防水采用材料防水為主、構造防水為輔的防水方案，在墻板接縫處設置企口坡度，并在企口兩端用PE棒封堵，企口接縫外側用耐候膠處理，防止水汽進(jìn)入板縫向室內流動(dòng)滲透，墻板上下拼縫內側用A級保溫材料封堵，保溫材料上下端采用1.5 mm厚鍍鋅鋼板封堵，防止水汽進(jìn)入腐蝕鋼結構主體。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

外墻內裝飾內外側均采用防火密封材料處理，鋼結構梁外包20 mm厚防火飾面板，墻板內側保溫封堵材料下端鍍鋅鋼板承托與鋼結構梁連接處采用防火密封材料進(jìn)行層間防火封堵和板縫防火封堵。圖2為外掛外墻板構造詳圖。

1.2   連接節點(diǎn)設計

外掛墻板通過(guò)鋼連接組件與鋼結構梁采用四點(diǎn)簡(jiǎn)支連接，外掛墻板所受水平荷載主要考慮自身重心偏移造成的水平力、風(fēng)荷載以及水平地震力。節點(diǎn)采用上拉下?lián)蔚倪B接形式，外掛墻板上部?jì)蓚€(gè)節點(diǎn)為平面外約束點(diǎn)，通過(guò)可調角碼實(shí)現墻板上下、左右安裝位置調節，下部?jì)蓚€(gè)節點(diǎn)分別為水平滑動(dòng)承重鉸支座和承重鉸支座。外掛墻板下部節點(diǎn)通過(guò)預埋T型連接板與連接組件連接，為提高連接板的水平向抗拉拔能力和豎向抗滑移能力，T型連接板端部與槽鋼焊接后預埋在外掛墻板內；在T型連接板與角鋼連接端設有調節螺栓，可調節螺栓和墊板調節外掛墻板安裝標高。外掛墻板上部節點(diǎn)通過(guò)預埋螺栓套筒將連接組件與墻板固定，為提高上部節點(diǎn)的抗拉拔能力，套筒預埋端部設有水平向錨固鋼筋。連接構造詳圖如圖3所示。

2   外掛墻板生產(chǎn)技術(shù)研究

2.1   混凝土的配合比設計

（1）普通混凝土

外掛墻板內外葉混凝土板強度等級為C30，為保證外掛墻板質(zhì)量，首件制作時(shí)對同配合比混凝土進(jìn)行力學(xué)性能、工作性及耐久性能試驗，試驗配合比及試驗結果見(jiàn)表1、表2。

（2）輕骨料混凝土

由于普通混凝土表觀(guān)密度較大，生產(chǎn)的構件自重大，生產(chǎn)脫模、吊裝運輸、現場(chǎng)安裝的成本和難度也隨之增加，加之外墻掛板屬于非承重的外圍護結構，不承擔主體結構的荷載，對安裝節點(diǎn)的設計方面也會(huì )增加難度。因此，針對大面積外墻掛板，為了減輕其自重，緩解運輸和安裝的壓力，本文根據JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規程》規定，通過(guò)試驗研究，設計了密度1 600級，強度等級LC30的輕骨料混凝土，其配合比及試驗結果見(jiàn)表3、表4。為保證輕骨料混凝土構件表面光潔平整，在振搗過(guò)程可采用插入式振動(dòng)器振搗混凝土時(shí)，其插入的距離以30 cm為宜，混凝土應振到停止下沉，無(wú)顯著(zhù)氣泡上升，表面平坦一致，呈現薄層水泥漿為止，不得過(guò)振以避免輕骨料上浮。

2.2   生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制研究

2.2.1   生產(chǎn)工藝

外掛墻板的生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖4。

2.2.2   質(zhì)量控制

（1）外掛墻板外觀(guān)質(zhì)量和外形尺寸要求較高，墻板外表面應光潔平整，不得有疏松、蜂窩等缺陷。墻板模板采用平澆，整個(gè)結構由底模、外側模和內側模組成，此方案能夠使墻板正面和側面全部與模板密貼成型，使墻板外露面能夠做到平整光滑，保證墻板外觀(guān)質(zhì)量。夾心保溫板連接件采用Peikko公司生產(chǎn)的桁架式不銹鋼連接件。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

（2）脫模應嚴格按照順序拆除模具。脫模起吊時(shí)，同條件養護混凝土立方體抗壓強度應根據設計要求確定，且不宜小于15 MPa，運輸、起吊強度不應低于設計強度的70%。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

（3）外掛墻板在澆筑過(guò)程中容易產(chǎn)生表面小氣泡，拆模時(shí)混凝土容易有小損傷。對缺棱掉角、表面氣孔等外觀(guān)缺損應進(jìn)行修補。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

3   工程應用

3.1   工程概況

上海浦東新區宣橋05-02地塊項目位于浦東新區惠南新市鎮。其中，4#樓全部采用鋼結構形式，總建筑面積達6 036 m2，建筑高度達43.60 m，建筑層數為14層。外圍護結構采用以下兩種墻板形式：①80 mm預制外掛墻板加輕鋼龍骨、內側裝飾面板采用雙層紙面石膏板的內保溫墻板；② 60 mm外葉板+40 mmXPS保溫層+60 mm內葉板的夾心保溫外掛墻板。根據現行規范，夾心保溫墻板混凝土厚度不小于60 mm，本項目中將內葉墻與外葉墻同厚，均為60 mm，與本項目其余樓號相比，建筑外墻厚度減少120 mm，提高了住宅得房率。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

根據結構布置，標準層每層轉角凸窗由于體積過(guò)大，采用普通混凝土會(huì )出現構件自重過(guò)大，導致運輸和吊裝困難。因此，在本工程4#鋼結構建筑中轉角凸窗（見(jiàn)圖5）及其他樓的外飾面豎向裝飾條（見(jiàn)圖6）采用輕骨料外掛墻板，構件種類(lèi)共27種。

工程實(shí)際應用過(guò)程中裝配式構件表面光滑，無(wú)陶粒上浮現象，施工振搗順利。輕骨料混凝土的研發(fā)配制及在鋼結構構件中的應用大大降低了結構預制構件自重，從而減輕了結構自重、提高了吊裝效率。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

3.2   力學(xué)性能試驗驗證

為了保證外掛墻板在風(fēng)荷載和地震荷載作用下建筑物結構的安全性，開(kāi)展了墻體靜力試驗，對外掛墻體在平面外荷載作用下的開(kāi)裂荷載、變形等性能開(kāi)展研究。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

按照工程實(shí)際應用外掛墻板1∶1制作，墻板尺寸為3 000 mm×2 980 mm，厚度為160 mm，構造設計為60 mm外葉板+40 mmXPS保溫層+60 mm內葉板。試驗設計墻板水平放置于兩個(gè)混凝土支座上，通過(guò)支座上預埋鋼管模擬鋼梁，試驗板中預埋連接件與支座預埋鋼管的連接節點(diǎn)按照實(shí)際工程應用的連接方式連接。通過(guò)外掛墻板表面水平堆載模擬風(fēng)荷載和地震荷載，1~11 級采用堆砂法，從12 級開(kāi)始采用堆配重塊加載，圖7為試驗加載示意圖及照片。

試驗結果表明：

（1）支座與墻板連接良好，未出現預埋件拔出和焊縫失效現象。

（2）開(kāi)裂后下層鋼筋未達到鋼筋屈服應變；連接件弦桿和腹桿加載至最/大應力時(shí)應變均小于其屈服應變。

（3）實(shí)測墻體開(kāi)裂荷載為平面外荷載設計值的5.8倍，能很好地滿(mǎn)足抗裂要求。

（4）墻體的抗彎剛度大，滿(mǎn)足正常使用階段變形要求。

綜上，該項目四點(diǎn)簡(jiǎn)支外掛墻板在平面外均布荷載下剛度大、承載力高，具有較大的安全儲備，滿(mǎn)足工程設計要求。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

3.3   應用效果

目前本工程主體結構已完工，外墻掛板已安裝完成（見(jiàn)圖8），研發(fā)的外墻掛板整體技術(shù)在實(shí)際工程中應用效果良好。

4   結語(yǔ)

（1）研發(fā)了適用于鋼結構建筑的輕質(zhì)體薄的預制夾心保溫外掛墻板，在保證結構可靠和正常使用的基礎上有效提高了住宅得房率。

（2）輕骨料混凝土的研發(fā)配制及在鋼結構構件中的應用大大降低了預制構件的自重，使得中小型吊裝設備可以滿(mǎn)足較大構件的吊裝要求，提高了吊裝的效率，減輕了結構自重，具有良好的經(jīng)濟和社會(huì )效益。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。

（3）輕骨料混凝土配制技術(shù)、預制外掛墻板連接技術(shù)、生產(chǎn)工藝以及質(zhì)量控制技術(shù)在實(shí)際工程中的成功應用可為其進(jìn)一步推廣應用提供參考。海天機電輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線(xiàn)，墻板設備，隔墻板設備，復合墻板設備，陶粒墻板設備，石膏墻板設備，發(fā)泡水泥墻板設備。