钢结构中ALC板抗裂性能研究综述

吴海涛 张向北 刘春峰 宋 岳

(1.中国二十二冶集团有限公司，河北 唐山 063000；2.河北工业大学 土木与交通学院，天津 300400)

随着城市化进程的不断发展，能源的消耗量随着发展的深入而不断增加，节能等问题已经成为人类住宅类问题中的关键性问题[1]。蒸压轻质加气混凝土墙板也叫做ALC板，具有质量较轻、强度较高、保温隔热、隔音、耐火、耐久、抗冻、抗渗、软化系数高和绿色环保等特点。

我国最早在20世纪60年代就开始对ALC板的保温性能、抗震性能以及施工工艺[2-7]等方面进行了一系列试验探究并对其相关理论进行了严谨的探究，但依旧缺乏对钢结构中ALC板的抗裂性能进行研究，目前解决此问题已经迫在眉睫。

1 ALC板的抗裂研究

目前，随着装配式建筑的发展，ALC板被广泛应用，然而由于结构与墙板变形能力差异大的问题，钢结构中墙板容易发生开裂等问题。因此，需要分析在正常使用荷载状态下结构的水平位移大小，结合相关实验研究，分析开裂可能性，采取相关构造措施，降低墙体开裂概率，降低围护的成本，增强整体建筑质量。

杨培东[8]调查了ALC墙板填充墙裂缝的一些情况，通过对比结果以及裂缝开展情况进行综合分析，并在ALC墙板填充墙裂缝形成原因和试验结果的基础上综合给出抗裂措施，试验结果表明：墙板龄期，湿度和含水率以及施工质量对墙板开裂影响较大。对于墙板产生的裂缝，本文还研究了抗裂的关键技术，并给出了避免ALC墙板抗裂的关键施工方法。

王乾坤[9]提出复合墙板的接缝位置是影响墙体各个性能的关键位置。在充分了解钢结构以及符合墙板特性之后，综合复合墙板的设计要求及施工要求之后，介绍了现存的接缝处理手段，且给出了一种新的接缝方式，通过对其进行试验分析，包括传热性能、气密性、水密性等，促进了接缝处理技术的发展。

马廷亮[10]突出说明ALC轻质隔墙板具有诸多优点，是一种绿色建材；但是在进行ALC板材施工后在其拼缝处易产生裂缝，不利于后期的精装修等作业，考虑在进行ALC板材安装时采取时间间隔、优质板材等方法降低裂缝的产生。

另外，其他文献研究了墙板及墙体的变形规律，以及龄期、温度、湿度、养护等因素对墙板及墙体的变形影响，对于后期解决ALC板的裂缝问题起到了至关重要的作用！

2 ALC板的施工工艺

随着装配式钢框架结构的不断进步，人们越来越热衷于对ALC板施工工艺的研究，比如节点构造、ALC板安装方法、板间缝隙的防裂措施等都是ALC板施工工艺的要求范畴。

YiqingPeng[11]通过对ALC板墙体安装质量控制、ALC板墙体安装防裂控制、ALC板墙体加固措施等的研究，提出了ALC墙体安装工艺和ALC板质量控制要点，并对ALC板墙体开裂原因进行了分析。结果表明：首先，ALC面板的安装过程很重要，应遵循选择面板墙材料→根据建筑施工图制作具体安装设计图→确定面板墙的具体位置→清洗墙壁并钻孔→安装面板墙→面板墙位置的校正与固定→修补→防腐→面板墙缝隙的美化→检验验收的安装顺序。其次应严格控制ALC板的入口质量和存放条件，可以将其放置在架空钢管支架上，而不是直接放置在地面上，最后，对于缝隙处理，需要将水泥砂浆等材料压实并紧密嵌入，避免出现小缝隙。填缝后，需静置等待，并留出足够的干燥收缩时间，供填料进行二次检查。在所有工序完成后，为了使墙面外观美观，可以使用修补粉进行小面积美化。所有工序完成后，可使用修补粉进行小面积美化，使墙面外观美观。

金勇、程才渊[12]通过对工程中常用的4种连接节点，即钩头螺栓、钢管锚、直角和斜柄进行实验研究，研究了不同结点的连接性能，对节点的承载力进行了计算，并得出影响节点承载力及性能的诸多因素。实验表明，连接节点不同则其破坏形式也不同，但随着板厚增加，节点的极限承载力也会不断增加；因此合适的钢筋保护层厚度、较好的钢筋网质量，能够大大的提升节点的极限承载力。

贾赓，张建[13]改进了钩头螺栓固定方式，主要是通过图集中钩头螺栓的细部做法，再结合上下安装通常角钢的方式，解决了斜墙进行加固安装的难题。这种加固安装的方式，解决了斜墙加固安装的不稳定等问题，大大提高了安全性，抗震能力进一步提高。这种方式使得施工更加简便，降低了施工成本，大大提高了施工效率。

郝英华[14]通过实际中的工程项目，给出了具体的隔板施工流程和技术，从墙板进场开始，施工以及细部结点的处理、工程质量、保护成品措施等。

3 ALC板的抗震性能研究

杨添[15]总结了各种新型节点与工程中使用的连接节点的优点与缺点，设计一种装配式钢结构与ALC外挂墙板新型十字型连接节点。结果表明该新型节点能够保证良好的承载能力，可以保证钢结构体系的安全可靠、构件正常工作，同时尽量达到施工工艺的简化和经济合理性并对新型十字型连接节点进行了理论计算、试验研究和数值分析。

张驰坤[16]根据ALC板与钢框架的连接中使用的传统L型钩头螺栓连接件还存在诸多不足，提出了两种新型外挂ALC墙板的柔性连接件，并对包括新型连接件在内的三组ALC连接件的钢框架-ALC墙板进行足尺的低周往复荷载试验。结果表明：新型外挂ALC板的柔性连接件和传统的L型钩头螺栓均符合抗震设计，在1/50层间位移角时均正常工作，新连接即使在更大的1/30层间位移角时(105mm)，新连接件仍可正常工作。

雷晴[17]探究了ALC板填充墙组成的框架及其抗震性能的影响，因此采用大型模拟软件ABAQUS分别对非开洞ALC板填充墙、开洞ALC板填充墙的框架进行模拟，得出结果：1)轴压比会对抗震性能造成一定的影响，即柱轴压比在0.2～0.4之间时，能够加强填充墙的抗震能力，与此同时ALC板较为容易破坏开裂；2)填充墙不能太窄或者太宽，应当适中布置，否则会使框架的水平承载力变弱，并且会对框架的刚度等性能造成一定的影响。

杜月[18]利用Abaqus进行了深入的研究，通过已有试验对比，分别建立了配筋率模型，轴压比模型，带洞口模型等一系列模型，并进行拟静力模拟，而后建立了简化的整楼计算模型，对纯钢框架和填充墙框架体系进行了时程分析，结果表明：墙体的存在有效的限制了结构的侧移，但结构会较早发生破坏，设计中不应忽略墙体的刚度还原。

4 ALC板的裂缝问题及解决措施

4.1 ALC板材安装方式抗裂

首先，对于墙板，无论采用纵向垂直安装法还是横向垂直安装法，都需要严格按照建筑设计图纸来进行。

其次，节点的处理尤为重要，关键部位也一样。1)关键的门窗洞口等，需要用到一些相对型号的L型钢进行处理，再者，具体情况具体应用，因为每个门洞口的宽度不同，因此洞口上面的国梁一般采用钢筋贯穿法进行固定；2)管线的预埋。用专业工具或者机器进行墙面的开槽，再根据具体需要的开槽尺寸，选择可能用到的专业器具，如凿子。将管线安装完毕后，进行固定防止管线脱槽，最后用混凝土进行补平找平。后期墙体的开洞是一个较为严谨的问题，开洞会影响墙的承载能力等问题，因此墙体的宽度以及开洞尺寸都需要进行实际的测量，为了防止洞口持续性的扩大，需要再洞口上边加装一些钢，防止扩大的同时也可以防止磨损，深入墙体的深度也需要进一步探讨。

4.2 ALC板材结点连接形式抗裂

近年来，伴随着国内外装配式建筑普及性，诞生了越来越多的高性能连接节点，一个好的结点连接形式能够在抵抗水平荷载抗震的同时，能够做到较好的抗裂效果。

目前国内墙板节点越来越多，伴随着性能也越来越好。墙板在用到一些刚性节点时，因其变形能力较差，没有办法做到与主题结构的协同性，因此在较小的位移或者力的作用下，会使墙体发生破坏导致墙体出现裂痕，比如U形卡和管卡节点都会产生这样的后果；柔性节点的变形能力较好，在受力时能够较好的与主体进行协同，具有墙板受力时不容易受到破坏的优势，如钩头螺栓节点、滑动螺栓节点等，所以目前结点发展主要朝着刚柔并进的方向发展，在保证节点强度的基础上确保墙体在平面外稳定性、安全性的同时，能够使墙体在平面内发生较好的位移和转动，使墙体在受力时不至于立刻被破坏。

4.3 ALC板材接缝处抗裂

目前的研究中，ALC板裂缝出现较为突出的是墙板与墙板、墙板与结构接缝处的开裂，接缝开裂的控制已成为ALC墙板应用的关键技术，因此很多学者都致力于开始研究板缝之间、板柱之间、梁板之间的嵌缝构造。研究表明ALC墙板板填充墙属于非受力构件，其只承受自身荷载，因此墙板产生的裂缝不是因为受力产生的。当出现温度变化、湿度变化、体积变化、沉降等非荷载的因素时，而墙体自身抗变形能力不足以抵抗外界造成的极限变形时，ALC墙板板填充墙就会发生开裂等现象。

研究者认为，嵌缝材料不仅在力的传递方面要具有足够强度，也一定要做到具有足够的变形性能，从而提升材料的变形性能，在裂缝产生时，材料会释放一定的应力，嵌缝材料的弹性延伸率和抗拉粘结力必须将墙板与墙板、墙板与主体之间粘结牢固，连成整体，才能保证整体及嵌缝位置不出现裂缝[19-21]。

5 结语

笔者从不同方面提出了ALC墙板墙体防裂关键技术措施，但仍不够全面和系统，因此对今后的研究提出以下建议：

1)阅读文献，吸收知识，加强对ALC板抗裂方向的理解。ALC板抗裂并非一朝一夕能够解决的，需要相关研究人员不断的努力，不断的探索，增强方向感才能把握住正确的研究方向，早日实现ALC板无裂缝的发展状态；2)亲自调研，不断探索，才能得出更准确的结论。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，科研人员需要亲力亲为、亲自搞好调研才能为ALC板抗裂提供解决的方向；3)加强实验研究。试验是创新的基石，改好创新必须做好试验，科研人员应该增强实践次数，实践出真知，尽可能多想试验方案，多做尝试，有实验有数据，才能真正做到胸有成竹；4)多做试点。多联系一些建筑单位，起草实施建筑方案进行试点，对控制措施的效果进行验证与反馈，只有经过不断的验证不断的反馈。才能使ALC板抗裂技术及发展呈螺旋式上升。