装配式钢结构住宅墙体分类及连接方式应用

林 芹，吴 刚，张 辉，王 姣

(1．盐城工学院 土木工程学院， 江苏 盐城 224000；2．江苏景盛建设工程有限公司，江苏 盐城 224000)

1 引言

随着可持续发展和节能环保要求的不断提高，装配式钢结构住宅越来越受到重视。装配式钢结构住宅是指房屋的构件、部品在工厂加工制作后运到现场进行组装的预制装配式建筑。它综合了钢结构与装配式二者的优势，既有钢结构质量轻、抗震性能好、建筑空间布置灵活等优点，同时又有装配式结构施工周期短、工厂预制并现场拼装、环境污染小等特点[1]。为进一步推动钢结构住宅发展，应该解决钢结构住宅结构体系、梁柱体系、节点设计、楼板形式以及配套的墙体材料等问题。目前我国高校以及科研单位对装配式钢结构住宅的结构体系以及梁柱体系已进行了充分的试验研究工作，而楼板设计、墙体与构件连接节点设计研究不成熟，势必会影响装配式钢结构住宅的发展。本文将介绍装配式钢结构住宅的配套墙体及其性能，并重点总结分析装配式钢结构住宅节点连接方式及其特点，为工程实践在节点连接方式选择方面提供参考。

2 装配式钢结构住宅配套墙体技术

装配式钢结构住宅的墙体在整个建筑中占了70%的比例，它的性能及节点连接方式直接影响了装配式钢结构住宅的推广与发展。住宅墙体按构造形式及加工方式分为块材和板材，本文重点介绍几种常用的墙体材料性能和施工难易。

2.1 砌筑类墙体

砌筑类墙体常用的是蒸压轻质加气混凝土砌块，它主要是将粉煤灰(或硅砂)、水泥、生石灰胶结料、铝粉和石膏等按一定配合比混合均匀，搅拌成浆注模后，经高温蒸压养护形成的轻质制品，内部没有钢筋加强，如图1所示。施工时块与块之间用砌筑砂浆处理，施工速度慢。墙体的保温达到节能要求，需要做钢丝网防止墙体开裂渗水。

2.2 单板类墙体

2.2.1 蒸压轻质加气混凝土墙板(ALC板)

蒸压加气混凝土墙板是以粉煤灰(或硅砂)、水泥、石灰等为主要原料，有防锈处理的钢筋增强，经过高压蒸气养护而成的多气孔混凝土成型板材，如图2所示。加气混凝土墙板为大板，其性能均匀分布，整体保温效果比加气混凝土砌块好。

图1 蒸压轻质加气混凝土砌块

图2 蒸压轻质加气混凝土板

2.2.2 泡沫混凝土墙板

与普通混凝土相比，泡沫混凝土中通常没有粗集料、水胶较大，包含大量气泡。泡沫混凝土具有自重轻、保温性能好等特点。

单板类墙体施工时需要吊装，部分连接件需要焊接，施工速度快。墙体保温性能达到要求，隔热效果不理想，板材接缝处需要构造处理以防雨防漏。

2.3 复合墙板

复合墙板的加工方式有现场复合墙板体系和工厂复合墙板体系2种方式，本文分别介绍CCA板灌浆墙(现场复合墙板)和钢丝网水泥保温夹芯墙板(工厂复合墙板)。

2.3.1 CCA板灌浆墙

压蒸无石棉纤维水泥平板(CCA板)是以硅酸盐水泥、原生木浆纤维、精细石英砂、添加剂和水等物质，配料成型，再经过高温蒸压养护制成的板材。CCA板灌浆墙是以轻钢龙骨作为骨架，其两侧CCA板作为面层，然后在骨架与面层板形成的空腔内灌注轻骨料混凝土，待混凝土硬化后即形成实心复合墙板，如图3所示。CCA板灌浆墙具有轻质高强、保温隔热性能好、易于饰面处理等优点。

2.3.2 钢丝网水泥保温夹芯板

在工厂内将低碳冷拔钢丝焊成三维空间网架，中间填充轻质保温芯材制成的半成品，在施工现场再在夹芯板两侧喷水泥砂浆或直接在工厂内预制完成，如图4所示。其具有自重轻、强度高、抗震性能好和保温隔热性能好等优点。可根据设计要求组合成各种形式的墙体，还可在板内预制设备管道、门窗洞口等。

图3 CCA板灌浆墙

图4 钢丝网水泥保温夹芯板

3 装配式钢结构住宅墙体节点连接构造

考虑墙体材料的革新及建筑节能的要求，砌筑类墙体逐渐被淘汰，而板材成为了钢结构住宅的首选材料，墙体板材与钢构件的连接构造设计是直接关系到墙板能否推广应用的重要因素。本文主要介绍蒸压轻质加气混凝土墙板和复合墙板的节点连接和工程应用。

3.1 蒸压轻质加气混凝土墙板(ALC板)节点连接应用

ALC板由于其良好的工作性能，在国内钢结构住宅中的应用非常广泛，主要的连接方法分为以下几类。

3.1.1 插入钢筋连接

该连接节点安装时先在钢梁翼缘上焊接角钢，将托板与角钢焊接，再将接缝的钢筋焊在托板上，墙板固定好后灌注砂浆，如图5所示。这种节点的连接主要用于层间位移较小的钢框架结构。

3.1.2 钩头螺栓连接

这种连接方式先把角钢焊接在钢梁上，将钩头螺栓预埋在墙板内，安装墙板时，将角钢和钩头螺栓焊接起来，如图6所示。该连接构造多用于外墙横装和竖装，节点强度大。

3.1.3 摇摆工法连接

摇摆工法连接主要是将角钢焊在钢梁翼缘上，专用压板与角钢焊接，墙板内预埋专用连接件或预埋螺丝，专用螺杆与专用压板、托板相连，如图7所示。这种连接方式适合于层间变形大的钢结构，节点强度高，变形能力强，抗震性能好。

图5 插入钢筋连接

图6 钩头螺栓连接

图7 摇摆工法连接

3.2 复合墙板节点连接应用

复合墙板的连接并没有统一的构造措施，目前工程使用的连接构造都是墙板构件厂自主研发的。

(1)彭军[2]介绍了安徽省装配式钢结构住宅中外墙板节点设计方法，墙体类型为预制混凝土夹芯保温复合板，外墙板采用“上拉下托”式节点与主体结构相连，连接件与钢梁焊接，并在墙板内预埋连接件，上拉下托的连接件用高强度螺栓与预埋件相连，如图8所示。这种节点连接在工程实践应用时，其连接节点的受力性能和抗震性能，还需进一步的研究。

(2)吴明磊[3]对装配式钢框架-复合墙板结构体系

图8 外墙板连接示意

图9 墙板与钢框架连接

进行了滞回性能研究，所用墙体为钢丝桁架混凝土复合板，并设计了一种新型的墙板与钢框架连接形式，如图9所示。该节点在框架梁或框架柱上焊接连接钢板，在复合墙中设置预埋件，连接钢板与墙板用螺栓连接。试验表明：该结构体系有良好的抗侧和抗震性能。

4 结论与建议

通过对墙体材料以及连接节点概述发现：国内装配式钢结构住宅的墙体技术还不成熟，与墙体技术配套的图集不全面，大多是企业性的图集，达不到标准化和通用化，必然会影响到装配式钢结构住宅的发展。建议总结现有的配套墙体技术，并结合典型的试点工程，制定墙体及其连接节点的标准化图集，用以指导工程实际应用。