建筑技术丨全装配外筒内钢框混合结构体系装配式施工技术

1 工程概况

北京市房山区琉璃河镇安置房项目以非成套住宅为主，对标准户型的可变性要求较高，对建筑的空间利用率及施工效率要求较高。

基于现状，应当采取一种安装速度快、效率高、集成化墙体的施工方式。该项目应采取的施工方法要求如下：（1）研发集围护、保温隔热、隔声、防渗和装饰为一体的外围护体系，提高居住舒适度；（2）优化预制墙体连接技术及预制墙体与主体结构填缝技术，避免渗透与开裂；（3）增强住宅部件标准化设计及标准化生产，节省人力，降低成本。

2 主体结构施工方法

12号楼采用的结构体系为钢框架–防屈曲钢板剪力墙结构，即房屋梁、柱采用钢结构施工，剪力墙采用防屈曲钢板剪力墙结构。

2.1 防屈曲钢板剪力墙

在建筑结构中，钢板剪力墙布置在建筑短轴方向上结构的两端，在建筑长轴方向设置电梯井位置，剪力墙最高布置到顶层，最低布置到基础，其布置图如图1所示（布置图以一层为例，所有楼层布置方法相同）。

图1 剪力墙平面布置示意

剪力墙结构如图2所示，在承载过程中，混凝土板中心的防屈曲钢板为主要的抗侧力构件，可以通过其良好的抗剪能力抵抗水平荷载，从而增加结构刚度，减小结构的水平位移。

图2 剪力墙结构示意

钢板剪力墙混凝土盖板与上下钢梁接触面之间存在一定间隙，在小震发生时，间隙未发生闭合，混凝土盖板仅对钢板提供横向约束，防止钢板发生屈曲产生破坏；大震发生时，间隙闭合，混凝土盖板与钢板协同工作，共同承载。

在施工时，通过螺栓将剪力墙固定于框架梁，在安装时，先在钢梁上方或下方焊接两块长2 100 mm、宽260 mm、厚12 mm的钢板，钢板通过焊接与剪力墙钢板连接，混凝土盖板通过直径20 mm的对拉沉头螺栓固定于钢板侧面，混凝土板下方与钢梁或楼板顶面距离200 mm，且用隔声弹性材料进行填充，安装节点如图3、图4所示。在安装时，为防止钢梁发生扭转破坏，在剪力墙位置处钢梁侧面焊接加劲肋。

（a）                （b）

图3 剪力墙安装示意

（a）示意1；（b）示意2

图4 防屈曲钢板剪力墙与钢梁组合示意

钢梁与钢柱之间的连接方式为栓焊组合连接，即将连接板通过焊接的方式固定在钢柱侧面。通过螺栓将连接板与钢梁腹板连接。

钢柱之间的拼接节点采用螺栓连接，节点由悬臂梁段、连接梁段、上翼缘内盖板、下翼缘内盖板、下翼缘外盖板、腹板连接板和高强度螺栓群组成。

与传统钢结构框架相比，该结构具有抗震效果显著、焊接量少、易于修复、成本较低的优势，应用前景广阔，并且易于施工，缩短了施工周期。

2.3 楼板选型及施工方法

本项目采用钢管桁架预应力混凝土叠合板，底板厚度35 mm、混凝土强度等级C 40，叠合层混凝土强度C 30，厚度75 mm。预应力钢筋直径5 mm，桁架钢管直径30 mm、壁厚1.5 mm，材料为Q 325混凝土。该叠合板的跨度可以达到6~10 m，底板厚度仅35 mm，该板具有轻便易于施工的特点，上部布置桁架钢管与预应力钢筋，在使用过程中可以更好地承担荷载。施工时，在钢梁上方布置抗剪钢筋，预制板在钢梁上方的搁置长度不小于40 mm，如图5所示。

图5 钢梁、楼板连接节点示意

预制底板的预制底边接缝为紧密接缝，为了提高接缝质量，防止出现接缝不直、裂缝大小不同的情况，本项目在两块预制板之间打入吊模，如图6所示。有效提高了接缝质量。

图6 预制板拼接示意

在预制板拼接时，将吊模打入两块预制板底板之间，并拧紧螺丝，将两块相邻预制板固定后再进行浇筑，提高了拼接质量。

3 外墙板施工方法

本项目东西立面外墙围护结构采用混凝土强度等级为C40的轻骨料混凝土墙板施工，内部钢筋网为HRB 400钢筋。外墙板与主体结构采用嵌挂结合，上部外挂下部嵌固，拉结件为100 mm×L 135 mm×120 mm角钢，连接螺栓为M 20螺栓。

3.1 外墙板材料配合比研究

为选取合理的材料配合比，设计相关试验对不同配合比材料性能进行对比。

偏高岭土与硅灰分别与粉煤灰和矿渣复掺得到A（硅灰+粉煤灰）、B（偏高岭土+粉煤灰）、C（偏高岭土+矿粉）、D（硅灰+矿粉）4组试件，同时设计了一组不加掺合料的基准样（E组试件），将复掺活性掺合料的试件与基准样进行对比。

可以看出，掺入活性掺合料的各组试件各龄期强度均比基准样高，其中偏高岭土与粉煤灰复掺的B组试件28 d龄期强度高达108.5 MPa，硅灰与粉煤灰复掺的A组试件28 d龄期强度达到103.1 MPa。各组试件60 d龄期的强度均有持续增长，从强度发展总体趋势来看，掺偏高岭土的混凝土试件与掺硅灰的混凝土试件达到相同的强度等级。因此，外墙板预制件生产应掺入偏高岭土。

3.2 外墙板施工工艺

在外墙板施工前，先清理基层表面杂质，并做好定位。依据定位结果，确定上部角钢拉接件的位置，将拉接件固定于钢梁下翼缘。在底部安装标高调节螺栓，并结合实际情况调整螺栓高度，确保构件保持水平。

连接件施工完成后，将墙板吊装至指定位置，安装时及时校核构件的位置、水平度、标高，并安装M20螺栓进行固定。

外墙板施工时，应对板缝进行防水处理。在板缝位置处采用建筑耐候密封胶+发泡聚乙烯棒+发泡氯丁橡胶气密条组合的方式进行防水密封处理，发泡聚乙烯棒直径为30 mm，密封胶的厚度不低于10 mm，密封胶应连续并均匀地填充在接缝中，确保与接缝两侧基材紧密无空隙。

门头板与两侧外墙板通过180 mm×70 mm×10 mm连接钢板三面围焊的连接方法进行焊接固定，焊缝为角焊缝，焊缝宽度8 mm。在安装时保证墙板与门头板之间的接缝平整无错台。该项目通过连接件与螺栓实现了预制墙板与主体结构的高效连接，优化了安装质量，提高了安装效率。

4 内隔墙及内部管线布置

4.1 内隔墙设计

该工程内隔墙采用75 mm厚度的非标RFC隔墙条板，隔墙组成为75 mmRFC隔墙+75 mm空气+75 mmRFC隔墙。RFC隔墙拼接采用企口形式，接缝处采用聚乙烯块及发泡密封胶嵌缝。RFC隔墙内部含圆形空腔，轻质，可用于机电布线，实现管线分离。隔墙板上提前预留机电线盒和布线通道，实现墙板结构与机电预留一体化。在一字形板和门窗侧板的基础上，增加L形和T形板标准化板形系列，该设计提高了标准化程度和优化拐角部位节点构造，提高了生产安装速度，降低了成本。

4.2 内隔墙施工方法

在内隔墙施工前，先对内隔墙进行质量验收，验收合格后再进行施工，在运输过程中应注意轻拿轻放，避免对墙体预制件产生破坏。验收通过后，对上下安装面进行清理，将残留水泥浆等杂质去除后才可进行内隔墙安装工作。使用撬棍等设备将墙板安装在预定位置，墙板底部通过可调节支座与楼板进行接触。板条拼装时预留5 mm宽板缝，初步调整后在板条拼接缝隙处打入阻燃发泡胶，拼接时以板条之间咬合后缝隙挤出发泡为宜。

在RFC墙板顶部安装50 mm宽聚酯纤维吸音板条，在条板顶部及条板侧边鱼其他主体结构连接位置安装U形钢卡，钢卡通过膨胀螺栓或焊接固定于上方楼板或钢梁。钢卡安装间距不大于1 m。

安装完一侧墙板后，再进行另一侧楼板的安装，双层隔墙拼装缝应错开300 mm，安装另一侧墙板时应在钢柱、外墙板之间安装200 mm宽SHS硅胶保温板，在夹层底部通长安装高度为150 mm的SHS硅质保温板。

在管线安装完成后，将墙板底部与既有结构交接位置处缝隙清理干净，并采用细石混凝土进行填塞。

4.3 管线预留

在施工前，应当先考虑机电线盒和布线通道等点位进行设计，并标出开孔位置，隔墙生产单位根据点位图进行加工，以户型为单位运输至现场。该措施提高了隔墙制作的标准化程度，提高了施工与安装速度，实现了管线预留，有效改善了施工现场的环境。

5 内饰预制构件

为满足不同房间的使用要求，本工程对不同房间的内饰进行针对性设计。

5.1 墙面内饰

内墙饰面采用薄型面层作法直贴壁布，该施工方法具有高效便于拆卸维修的特点。

5.2 地面系统

地面系统由架空布线层、模块支撑层、集成形成的装配式地面系统组成。在施工时，将强弱电管线及给水管线敷设于平板模块的布线通道内，采暖管敷设于采暖模块预制槽内。

5.3 集成厨房

集成厨房装配式墙板系统采用硅酸钙板，地面采用装配式高承重地暖模块，吊顶采用铝扣板吊顶。通过模块化生产提高了安装效率。

5.4 集成卫生间

卫生间地底盘采用钢铝材质一体模压体成型，排水管与底盘共同组成防水体系，且底盘表面满足排水坡度，解决了积水问题。墙面为覆膜彩钢板，板间采用字母槽的连接方法，易于组装。吊顶采用铝单板复合瓦楞板或VCM彩钢覆膜面板防水等级材料。顶板设有检修口，可系统安装及维修吊顶上的水电配套用品。

6 结束语

本项目采用全装配外筒内钢框混合结构体系装配式施工技术，完成了北京市房山区琉璃河镇保障房12号楼的施工。采用钢框架–防屈曲钢板剪力墙结构，钢框架、钢混剪力墙互相连接，共同承载，提高了建筑承载能力，较大限度地减小了空间限制，提高了空间改造的可能性。在施工时，各部分构件在工厂进行统一加工，墙板等构件通过预留连接件的方法与主体结构进行连接，提高了施工效率，减少工期105 d。外墙板采用嵌挂结合的方法进行安装，可以适应不同情况、不同平整度的墙面施工，提高了安装过程的适应能力。在建筑内饰预留管线安装沟槽，优化了内部居住环境，提高了居住品质。根据房间的不同功能，对预制构件的结构进行调整，提高了建筑的实用性。该施工方法采取有关措施，提高了施工效率，增强了房屋的实用性，减小了施工过程的环境污染，可为类似工程提供参考。