轻钢结构别墅应用实例及关键节点

1、轻钢结构别墅应用实例及关键节点做法介绍轻钢结构作为一种新型建筑材料,它已成为别墅房的主体建筑材料。其中以美国、加拿大、澳大利亚及日本应用较多。美国在1993年,只有1 %的新建房为钢结构,而到了1998年,钢结构房占新建房的5%6% ,其中以加州处于领先1。轻钢结构技术成熟可靠，结构体系灵活利于建设及商业开发，建筑经济性高，技术先进符合环保节能可持续发展2。随着中国经济的发展,住宅业迫切需要实现标准化、工业化、集约化生产,以提高劳动生产率和产品质量3 。本文结合某北美风格轻钢结构别墅在某房地产开发项目的应用实例，从建筑构造和结构方面详细介绍了轻钢结构别墅的关键节点做法并总结实践经验。1 工程概

2、况本项目为北美风格轻钢结构别墅，别墅单体建筑面积2491400平方米，23层，层高3.2米，共197栋。采用条形基础，主体为钢结构。工期4个月。目前已经全部完工并交付使用。见图1。 图1 北美风格轻钢结构别墅外观2 墙体做法2.1 构造做法执行规范及标准。蒸压加气混凝土砌块建筑构造标准图（03J104）(原为SJ139)。广东省标准非承重混凝土小型砌块砌体工程技术规程(DBJ/T15-18-97)。内隔墙建筑构造（J111J114）。2.2 墙体做法外墙均加气混凝土砌块+保温棉+内侧12厚石膏板。居室内隔墙均为轻钢龙骨+保温棉+双面12厚石膏板。卫生间厨房内侧隔墙为轻钢龙骨+保温棉+双面12厚

3、防水石膏板。车库内侧隔墙为轻钢龙骨+保温棉+ 12厚防火石膏板。卫生间，洗衣房，厨房处的石膏板为防水石膏板。厨房，卫生间，洗衣房墙面刷防水胶后贴面砖。二层卫生间及露台地面刷851防水涂料两道，四周翻起200后再贴面材。墙体做法大样见图2，图3。图2 墙体做法现场照片图3 墙体做法大样3 楼面地面做法3.1 地砖地面： A，810厚地砖素水泥擦缝。 B，5厚水泥胶结合层。 C，地面刷851防水涂料两道，四周沿墙上翻200高。 D，20厚1：3水泥砂浆找平。 E，素水泥浆结合层一遍。 F，25或45厚C15砼0.5%找坡，坡向地漏。 G，80厚钢筋网片砼垫层。 H，素土夯实。 3.2塑料地面： A

4、，1.52.0厚塑料地板。 B，202胶或XY401胶粘剂粘结。 C，107胶水+水泥腻子批嵌平整。 D，地面刷851防水涂料两道，四周沿墙上翻200高。 E，20厚1：3水泥砂浆找平。 F，素水泥浆结合层一遍。 G，38或58厚C15砼0.5%找坡，坡向地漏。 H，80厚C20钢筋网片砼垫层。 3.3 地毯地面： A，进口地毯。 B，四面结合胶。 C，刷851防水涂料两道，四周沿墙上翻200高。 D，80厚钢筋网片砼垫层。 E，素土夯实。3.4车库地面： A，水泥地板漆。 B，30厚C20细石砼随打随抹光。 C，20厚1：3水泥砂浆找平。 D，80厚C20钢筋网片砼垫层，0.5%找坡，坡向车

5、库门口。 E，素土夯实。3.5 木地板地面： A，8厚复合木地板。 B，沥青油毡一层。 C，刷851防水涂料两道，四周沿墙上翻200高。 D，80厚C20钢筋网片砼垫层。 E，素土夯实。3.6 地砖楼面： A，6厚地砖素水泥擦缝。 B，接合胶。 C，25厚细石砼找坡，最薄处大于10， D，50厚压型钢板。 E，素土夯实。3.7复合地板楼面： A，8厚100×600复合木地板。 B，防潮地垫。 C，11.5厚OSB板。 D，76厚压型钢板。3.8 地毯楼面： A，进口地毯。 B，四面结合胶。 C，11.5厚OSB板。 D，76厚压型钢板。3.9 地砖楼面（有保温层）： A，6厚地砖素水

6、泥擦缝。 B，15厚1：4干硬性水泥砂浆面撒素水泥一道。 C，1.5厚防水卷材两层。 D，851防水涂料两道。 E，刷基层处理剂一道。 F，15厚1：2.5水泥砂浆找平。 G，30厚水泥膨胀珍珠岩2%找坡。 H，50厚压型钢板。见图4 楼面及吊顶做法大样，图5 楼地面做法大样 图4 楼面及吊顶做法大样图5 楼地面做法大样4 门窗塑钢门窗均采用乳白色型材，门为6厚净面双层玻璃，窗为5厚净面双层玻璃。大门为铁质模压门，卧室门，卫生间门，佣人房门，厨房门均为成品木质模压门。5 屋面做法屋面做法（由上而下）：英红彩瓦，40*25挂瓦条，40*20顺水条，15厚防水卷材2层，端头包住雨水沟内檐，115厚

7、OSB板，钢屋架，保温棉（带锡箔密闭层），钢丝网，轻钢龙骨，12厚防火石膏板。见图6 屋面、檐口及吊顶做法大样 图6 屋面、檐口及吊顶做法大样6 防火建筑防火等级按照规范定为二级。对所有结构受力构件均涂超薄膨胀型防火涂料,涂层厚度要求满足建筑设计防火规范GBJ16-87的要求，做到承重柱、梁、屋架和檩条分别满足2.5、1.5、0.5h的耐火极限要求。7 防锈要求所有的钢结构构件再出厂前都必须做热镀锌防锈处理，双面镀锌量不小于275 g/m2。同时要求构件安装完成后必须做构件表面防锈检查,破坏的面层补刷防锈漆,并刷酚醛瓷漆面漆二度。防锈漆与超薄膨胀型防火涂料相容，并出具相容性报告。8 保温、防潮

8、、防结露4鉴于室外保温对造型复杂的别墅较为困难，主要采用室内保温。采用屋面及天花的双重保温隔热措施，即先在屋面下直接做一层保温层，尽量减少屋面日照的热辐射作用。再在吊顶上部紧贴着天花板做一层保温层起到直接的保温效果。外墙的保温与屋面保温相似，在轻钢龙骨石膏板内墙面与钢结构之间密布保温棉。墙体材料则选择了保温性能较优的加气混凝土砌块，起到保温作用。底层地面的防潮具体做法是选择耐水性好的保温材料铺设于地面装饰层下。当然窗户等建筑开口部是关系到建筑整体保温性能的关键内容之一，本项目使用双层中空塑钢门窗。为避免钢结构的冷桥作用而出现室内结露的现象。本项目在内墙石膏板及吊顶石膏板和保温材料之间做一层隔汽

9、纸作为防湿措施。并要求该隔汽纸必须做到密闭，铺设时的相互搭接必须保证100mm的宽度。还有，考虑到在钢结构的柱脚部位，混凝土基础中的浸透水会对柱脚形成腐蚀，在基础混凝土与柱脚之间设有聚乙烯塑料膜作为防湿措施。另外，为了防止室内的日常生活而散发的水蒸汽会上升到吊顶内，在钢屋架上或柱子的上端出现结露现象，我们在吊顶上屋架内还设置了通风装置，并且在选择保温材料时选择比较柔软的材料，以便在施工时堵实天花的各种缝隙，杜绝室内水蒸汽逸入吊顶之内。9 隔音采用严格的隔音处理。楼面由上至下做法层次：吸音地毯+防潮层+钢龙骨+隔音棉+ 12厚石膏板。外墙体的内面采用加气混凝土砌块+保温棉+内侧12厚石膏板，内隔

10、墙均为轻钢龙骨+保温棉+双面12厚石膏板，车库内侧隔墙为轻钢龙骨+保温棉+ 12厚防火石膏板，所填充的保温材料也可以使建筑达到一定的隔音效果。见图7。 图7 墙面隔音棉施工10 主体钢结构主体框架和屋面结构均为钢结构，钢结构材质Q235B，材质符合碳素结构钢（GB700-88）的规定。焊条E43XX，焊缝等级为二级。螺栓采用8.8级承压型高强螺栓。镀锌压型钢板波高75MM，T=1.2MM。压型钢板的尺寸、形式、板厚允许偏差应符合建筑用压型钢板（GBT12755-1991）的要求。镀锌压型钢板，其基板为热镀锌板，双面镀锌层重应不小于275g/m2，产品标准应符合国际连续热镀锌薄钢板和钢带（GB2

11、518-88）的要求。压型钢板基板材料一般应选用符合国际GB700-88的Q235-B.级钢。施工验收执行钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）、建筑钢结构焊接技术规程（JGJ81-2002）及其他验收标准。10.1 屋面多点汇交钢结构节点别墅最复杂的地方就是屋架部分,屋面有三面坡，四面坡，五面坡，甚至六面坡。建筑造型复杂，导致结构做法也比较复杂。钢结构屋面存在多根屋面梁汇交的情况。屋面斜钢梁多根汇交，采用102X7钢管作为连接接点，在102X7工厂焊接8厚钢连接板，采用高强螺栓与屋面斜钢梁连接。见图8，图9。 图8 屋面钢结构梁汇交情况及屋面保温棉施工现场照片（白色为超薄膨胀

12、型防火涂料）图9 屋面钢结构梁汇交节点大样10.2 钢结构梁柱节点钢结构梁柱均采用大通高频焊接H型钢。梁腹板采用高强螺栓与柱上耳板连接, 上下翼缘熔透焊, 焊缝等级为二级, 超声波探伤。见图10，梁柱刚接节点大样。主要梁型号为：H250X150X4.5X6，H200X100X4.5X6，H150X100X4.5X6。主要柱型号为：H100X100X4.5X6，2H100X100X4.5X6，H100X100X6X8。 图10 梁柱刚接节点大样10.3 柱与基础梁连接做法在条形基础施工预埋420X480锚栓，钢柱柱脚与预埋锚栓连接定位后浇到C20混凝土。见图11，钢柱与基础梁连接大样图11 钢柱

13、与基础梁连接大样11 结语 本项目目前已经全部完工并交付使用。从使用情况来看，屋面、墙体、隔音、楼地面、防腐等做法均比较成功，值得推荐。但存在以下问题，需进一步在设计和施工中加强控制及改善。第一、 施工中容易出现砌块达接长度过小、拉接钢筋不按要求设置以及裂缝等质量通病产生。应严格按规范施工，加强施工过程监管、构造措施及操作人员培训。第二、 加气混凝土砌块露天堆放时，要采取遮盖措施及四周做好排水处理，避免雨水淋湿。现场施工比较容易出现砌块不进行浇水湿润或浇水不够,砌块砌筑前24h浇水湿润，直到表面充分湿润为止，砌筑时要达到面干状态，含水率小于15%。第三、 加气混凝土砌块施工，比较容易出现砌块水

14、平灰缝、垂直灰缝饱满度不足。在砌筑过程中，应采用“挤法”或“灌浆法”使竖缝灰浆饱满，一边砌筑，一边进行补缝、勾缝处理。在砌筑完上层砌块后，应隔层砌块对灰缝进行二次勾缝。待砌体砌筑完毕至少7天后用红砖进行顶部斜砌（角度60°75°）顶紧，并用砂浆填实。5第四、 由于坡屋面的原因，本项目墙体没有在顶部设计圈梁，导致部分房屋墙体出现裂缝。建议墙体顶部做钢筋混凝土圈梁压顶。第五、 外墙及隔墙均采用加气混凝土砌块+保温棉+12厚石膏板做法。业主在使用中在墙面安装挂钩等均不方便，导致业主对该做法的不认可及投诉。建议内墙面改用其他较厚轻质墙板，或安装专用挂钩龙骨并给业主提供专用挂钩龙骨安装位置图，方便业主二次装修。第六、 楼面主要采用76厚压型钢板+11.5厚OSB板做法。相比之下改为压型钢板+钢砼结构做法效果会更好。第七、 本项目层高3.2米，采用中央空调。空调管及机电管线均穿吊顶。实际装修后净高2.6米左右，在别墅大户型中显得比较矮。建议大户型别墅层高设计为3.63.9米会比较舒服。第八、 屋面排水沟采用成品塑料天沟，车库门采用压型成品自动卷闸门。使用3年左右出现发黄及变形现象。应