轻质复合墙板在钢结构住宅中的应用.docx

文章编号 100228528 (2006) 0620078204轻质复合墙板在钢结构住宅中的应用赵岱峰 (山东建筑工程学院 ,济南 250101) 摘 要 轻质复合墙板既适应工业化生产的要求 ,又具有轻质节能的优势 ,因此在钢结构住宅建筑中应用越来越普遍 。本文从轻质复合墙板的构造形式 ,其与钢框架的连接 ,板缝的处理 ,饰面的处理等方面论述了轻质复合墙板在钢结构住宅中 的应用 。 关键词 轻质复合墙板 ;钢结构 ;板缝 ;工业化 中图分类号 tu391 ; tu52812 文献标识码 bapplication of light composite wallboards in steel structure houseszhao dai2feng ( s handong institute of architecture & engineering , jinan 250101 , china) abstract the light composite wallboard has found more and more applications in steel structure houses because of its adaptation to industrialization and its advantages in light weight and heat preservation. this article discusses the application of light composite wallboards in steel structure houses in the aspects of the structure form , the connection with steel frame , the treatment of board slot and facing. key words light composite wallboard ; steel structure ; board slot ;industrialization近几年来 ,一种新型的住宅体系 钢结构住宅正在我国悄然兴起 ,并且愈来愈热 。围护墙体系 是钢结构住宅的主要组成部分 ,也是国家墙体改革 的重点 ,在钢结构住宅中 ,虽然内外墙体都不再起承 重作用 (但必须能自承重) ,但却要满足功能上的更 多要求 。如外墙要求轻质 ,要防潮 、隔热 、隔声 、耐冲 力 、防火 、防渗漏 、防虫蛀 、节能 、环保等 。此外 ,内外 墙体都须能够钉钉子 、挂东西 ,适合装修 ,住在里面 要有舒适的感觉 。从目前的试点工程来看 ,钢结构住宅的墙体材 料有砌块和板材两大类 ,板材类因适应产业化要求 而得到更多的关注 。墙体板材种类繁多 ,有单一材 料板材和复合板材两大类 。单一材料板材 ( 低容重 的加气混凝土除外) 大多不能满足建筑节能的要求 , 必须另做保温层 ,形成复合墙体 。在工业化的要求 下 ,工厂预制墙板时 ,常将保温材料层复合其中 ,形 成了轻质复合墙板 。1 轻质复合墙板的构造形式根据保温层位置的不同 ,轻质复合墙板的构造形式有两种 : 结构层 + 保温层 ; 结构层 + 保温层+ 结构层 。其中 ,结构层采用配筋的加气混凝土板 、 纤维水泥板 、混凝土板等 ;保温层常采用聚苯乙烯泡 沫板及各种轻集料混凝土 (聚苯乙烯发泡珠混凝土 、 水泥珍珠岩混凝土或充气泡沫水泥混凝土等) 。111结构层 + 保温层复合墙板这种构造形式制作简便 ,设备要求不高 ,保温层 与结构层的结合方式有三种 :第 1 种结合方式是用粘结胶浆将保温板直接粘结在结构层上 ( 图 1) 。这种方法程序简单 , 整体性 好 ,但是粘结胶浆多为有机化工材料与水泥拌合而成 ,国内实际采用时间还不到 10 年 ,其耐久性 、耐候 性有待实际工程的考验 。第 2 种结合方式是用金属构件将带有斜插钢丝和面层钢丝网的保温板固定在结构层上 ,在保温板 表面的钢丝网上抹普通水泥砂浆作面层 。施工方法 是先点焊钢筋网架并固定保温板 ,再支模浇注混凝 土成型 (图 2) 。这种方式材料易得 ,连接也很方便 ,不足之处是斜插钢丝和金属构件易形成热桥 ,并且在保温层内易锈蚀 ,影响墙板性能 。 收稿日期 2005210214 作者简介 赵岱峰(19742) ,男 ,硕士生 联系方式 zdf12008 163 . com79第 6 期赵岱峰 :轻质复合墙板在钢结构住宅中的应用图 1第 1 种保温层与结构层的结合方式图 4 结构层 + 保温层 + 结构层的复合墙板混凝土 (聚苯乙烯发泡珠混凝土 、水泥珍珠岩混凝土或充气泡沫水泥混凝土等) ,复合成型后再施以机械 表面铣磨而成 。这类板生产工艺较复杂 ,需要全自 动搅拌配料系统 、可调节压力的混凝土泵注系统 、可 移动式成组立模灌注成型及环型脱模工艺 、自动磨 边设备等 , 但性能比较稳定 , 目前产品有 p2uac 实 芯墙板 、雷诺 grc 多孔板等 。图 2第 2 种保温层与结构层的结合方式第 3 种结合方式是将保温板背面制成锯齿形 ,预制时紧贴模板放置 ,与混凝土浇筑在一起 ,以加大 保温板与混凝土的粘结面 ,并在混凝土结构与保温 层中设 abs 工程塑料胀管 ,加强主体与保温层之间的锚固 (图 3) 。这种方式综合了上述两种构造的优 点 ,弥补了上述两种构造的缺陷 ,效果较好1 。2 轻质复合墙板与其它构件的连接处理211 轻质复合墙板与钢框架的连接由于钢结构本身有较好的变形性能 ,所以这种 结构形式的抗震性能较好 。这就要求墙体材料应该具有与钢结构变形的随动性能 ,即墙板与结构的连接选用柔性连接构造 。安装时必须注意接缝设计和 有安装调节措施 ; 注意制品和框架的误差应有一个 合理的配合关系 。构造形式见图 5 。图 3 第 3 种保温层与结构层的结合方式112 结构层 + 保温层 + 结构层复合墙板这种复合墙板也称作夹芯板 ,依据施工工艺不 同分为两种形式 :第一种形式 ,水泥砂浆抹面的钢丝网架夹芯板 ,即先由冷拔低碳镀锌钢丝焊成三维网笼 ,中间固定 芯材 (可选用聚苯乙烯泡沫板 、岩棉矿渣棉和膨胀珍珠岩等) ,然后面层喷抹水泥砂浆 ( 图 4) , 有时也用 c20 细石混凝土代替水泥砂浆 。此类板材有泰柏板 系列 、3d 板系列 、太空板 、舒乐舍板等 。第二种形式 ,喷注式纤维水泥轻集料混凝土夹芯墙板 ,即先固定双层结构面板 (薄型纤维水泥板或 纤维增强硅酸钙板) ,再向其空腔内喷射注入轻集料图 5 板式外墙与钢框架的连接节点212轻质复合墙板板缝的处理墙板之间的连接有刚性连接和弹性连接 。刚性 连接以灌浆或焊接的方式将墙板连接为一个整体 ,80建 筑 科 学第 22 卷在发生结构位移时 ,墙板内会产生较大的应力 ,容易导致墙体开裂变形 ; 弹性连接在接缝处采用弹性密 封膏或弹性垫 ,允许墙板之间有相对微小位移 。填塞板缝应选用好的粘接胶 ,进口粘接胶的使 用寿命能保证 30 年以上 , 而国产粘接胶就很难做 到 。板缝同时也是热桥生成的部位 ,国外用一种枪将发泡剂打入很窄的板缝内进行发泡 ,来解决冷桥 和防水问题 ,这一点我们还有很多工作要做 。减少板缝影响的措施 ,还有是将预制墙板制作 成大板形式 ,即一个开间为一块板 ,并预留出门窗洞 口(图 6) 。这样可减少现场湿作业及拼装工作量 ,减少墙板接缝和热桥的面积数量 ,但应在门窗洞口 应力易集中部位用钢筋网进行加强处理 (图 7) 。填缝材料收缩 、结构受力后变形及施工的影响 ,常出现变形和裂缝 。因此 ,虽然墙板表面较平 ,但不宜直 接在其上作装修面层 。实际工程中 ,常在墙板上抹一层玻纤网布的砂 浆层 ,然后再作装修处理 。砂浆采用聚合物砂浆 ,其 配比为 425 号水泥中砂弹性聚合物乳液 = 131 ;选用耐碱玻纤网布 ,其指标应满足以下标准 :布重 210gm2 ,布条尺寸 ( 厚 宽) 为 25mm 200mm ,径向 和纬向的断裂强度均 625n 。我们发现 ,某些工程一切按照严格要求进行施 工后 ,仍出现裂缝现象 。经研究后确认 ,裂缝的产生与玻纤网布的构造位置有关 。由于玻纤网布在砂浆 中起软钢筋的作用 ,网布能否正确发挥作用 ,与其配 置位置有关 。而产生裂缝的墙体处 ,往往是网布靠 近墙板 ,外面有 13cm 厚的水泥聚合物砂浆层 ,这 样一来 ,在水泥砂浆强度增长后会导致面层开裂 。合理的作法是在保温层上先用弹性水泥砂浆抹 35mm 厚 ,然后将网格布用铁抹子及时压入砂浆之中2。3 工程实例 :济南艾菲尔花园311工程概况济南菲尔花园是由莱钢集团开发的山东省首座 钢结构节能住宅示范小区。该项目位于济南经六路 以南 ,营市街以西 ,规划用地约 119 公顷 ,共六幢住 宅楼 ,其中三幢小高层 ,三幢多层住宅 ,总建筑面积约 418 万 m2 (图 8) 。图 6 预制墙板制作成大板形式并预留出门窗洞口图 8 济南菲尔花园图 7 门窗洞口部位采用钢筋网进行加强处理该住宅楼的围护墙体系采用了其自主研发的轻质保温复合墙板 ,包括 lcc2a ,lcc2b ,lcc2c 三个系 列 。下面以 lcc2c 系列轻质保温复合墙板为例进 行说明 。312 l cc2c 系列墙板介绍外墙板板厚 140mm , 板芯为 70mm 厚自熄型聚 苯乙烯泡沫板 ,两侧为 c25 细石混凝土 ,配以 2 的另外 ,有的厂家还计划将多层钢结构建筑的钢框架预制在板内 , 钢构件与墙板施工现场一次吊 装 。这种做法值得提倡 ,因为这样既减少了墙板的 接缝次数 ,又解决了钢结构的防火问题 。213 内外墙面的装饰处理预制复合墙板接缝处 ,由于受温度变化 、材料及81第 6 期赵岱峰 :轻质复合墙板在钢结构住宅中的应用冷拔钢丝网片 。外形尺寸可根据需要可任意加工 ,最大规格为 1200mm 3000mm 60mm ( 图 9) 。内墙 板可根据需要减小墙板的厚度 。经山东省建筑工程 质量监督检验测试中心测试 ,该产品物理性能指标 为 :面密度 135kgm2 , 传热系数 k = 01899wm2 k , 隔声量达到 41db 以上 ,防火极限达到 2 小时 57 分 ,完全满足框架式建筑的性能指标要求 。中预先设置了连接铁件 、电气开关盒 、插座盒 ,预留了电线管道及其它各种管道的孔洞 。避免了主体工 程完工后 ,水电暖安装和设备安装时打洞 、剔槽的混 乱现象 ,减少了修补工作 ,保证了主体工程的质量 。图 10 外墙板的企口形式314 经济效益与社会效益分析该小区钢结构小高层住宅建筑面积综合造价为1140 元m2 ,由于使用了轻质复合墙板 ,完全可以满 足建筑综合节能 50 %的要求 ,扣除节能投资 114 元 m2 ( 工程造价的 10 %) , 综合造价降为 1026 元m2 。 又由于轻质复合墙板厚度比砖墙小 ,可增加有效使 用面积 ,考虑使用面积增加因素 ,建筑面积综合造价 又能降到 986 元m2 。通过以上分析可以看出 ,钢结 构小高层住宅与规模相同的混凝土剪力墙结构的造 价已经基本相当3 。然而 ,钢结构住宅还具有更加重要的社会效益 : 钢结构体系减少了混凝土用量 ,节约能耗 ,减少了环 境大气污染 ,而钢材又是一种可回收的建材 ,符合可 持续发展战略 。以轻质复合墙板替代粘土砖 , 每100t ( 按 350 元t) ,可节约土地和能源费用 28177 万 元 ;墙体重量可减轻 1312 ,不仅减少了土 、砂 、石 的消耗量 , 同时工业化程度高 , 湿作业少 , 施工环 境好 。综上所述可以看出 ,钢结构住宅具有较高的性价比 ,是一种有利于保护自然环境 ,适宜产业化发展 的极具发展前途的住宅建筑模式 ,而其所有优势的 发挥 ,很大程度上得益于新型墙材 ( 如轻质复合墙 板) 的应用 。图 9 板心外形尺寸可任意加工目前 ,该墙板已在多个工程中应用 ,并编制了安装图集 ,经山东省科委鉴定 ,在同类产品中达到国内 先进水平3 。313墙板与其它构件的连接处理(1) 外墙板与钢结构的连接种连接方案 :lcc2c 型板有两方案 1 :用钩头螺栓焊接在墙板预埋件上 ,并与一个焊接在 h 型钢柱翼缘上 、并开有椭圆孔的连接 板连接 ,然后用双螺母进行调整固定 。既可调整板 的垂直度 , 又有一定的变形能力 , 可减轻地震力的 破坏 。方案 2 :用 1214u 型连接件 ,一面焊在墙板预埋件上 ,一面焊在 h 型钢翼缘上 。(2) 外墙板板缝的处理外墙板的横竖缝均做 成企口形式 ( 图 10) , 既可防水 , 又可防止冷热桥 。 施工时 ,将外墙板的板与板之间预埋 1 2 块连接件 ,安装后进行焊接成为整体墙板 ;在建筑物四个大 角和拐弯处用面砖相互交错进行镶贴 ,既盖住了立缝又起到装饰作用 ; 外墙横竖缝依据门窗标高