装配式钢框架结构带瓷砖反打预制夹心 保温外挂墙施工技术

韦柳盛 王 东 蔡文汇 韦国梁 秦 康

广西建工轨道装配式建筑产业有限公司 广西 柳州 545000

随着近几年装配式结构的不断应用，装配式混凝土建筑已经获得较成熟的发展。相对于装配式混凝土结构而言，装配式钢结构的发展还相对落后，没有成熟的技术体系[1-3]。作为钢结构的重要组成部分，传统的钢结构围护系统的建造形式集成化程度较低，工序比较复杂。

在广西柳州市某项目中应用了装配式钢框架结构带瓷砖反打预制夹心保温外挂墙的施工技术，取得了良好的应用效果。

1 工程概况

1.1 地块概况

北部生态新区创业园一期B地块项目位于广西柳州市柳北区，一期为B-3、B-4、B-5、B-6共4栋建筑（图1）。单栋建筑高度21.6 m，建筑层数为地上3层，其中1层层高9.0 m，局部设有夹层，2～3层层高均为6.2 m，建筑面积9 450.12 m2，建筑基底面积3 040.00 m2，南、北立面长度79.6 m，东、西立面宽度37.6 m。

图1 工程效果图

1.2 结构概况

项目结构采用“装配式钢框架结构＋外挂板”结构体系，外挂板采用点支承的连接方式，基础采用独立柱基础。外墙采用带瓷砖反打预制夹心保温外挂墙，墙厚200 mm，内叶板厚80 mm，保温板厚60 mm，外叶板厚60 mm（含面砖厚度）。面砖有黑、白、灰3种颜色，按比例进行排布。单栋建筑总用钢量为1 500 t，外挂板数量为373块，最大尺寸为8.015 m×1.425 m，质量为8 t，最小尺寸为2.010 m×0.435 m，质量为0.35 t。

1.3 工程难点、特点分析

1.3.1 外墙集成度高

项目采用8 m大小的预制外墙，在预制构件中属于超大型构件，该项目外墙需集成瓷砖外饰面＋保温层＋结构层＋钢挂点工艺。

在超大型预制构件生产中，集成的工艺越多，对设计、生产和施工提出的考验就越大，并且这种外墙技术在钢框架结构项目中应用极少。

1.3.2 饰面瓷砖量大，颜色需按比例排布

项目外墙饰面瓷砖颜色为黑、白、灰3种，并且需要按一定的比例进行排布，并且外墙面砖为11 060 m2，面砖量大。饰面瓷砖非单色均匀排布，比例配色的实现较困难，施工复杂。

1.3.3 预制构件数量多

单栋外挂板数量为373块，其中南面共107块，北面共136块，东面共65块，西面共65块。4栋外挂板数量合计1 492块。 外挂板非标且量多，吊挂施工工艺复杂。

1.3.4 预制构件质量大

外挂板最小质量为0.35 t，最大质量为8 t。外挂板幅面大，质量大，抗变形内力设计复杂。

2 带瓷砖反打预制夹心保温外挂墙的深化设计

2.1 预埋件设计

主体结构为钢框架结构，变形较大，项目外挂墙的连接选择点支承的方式，上部铰接，下部固定连接，并通过3D3S、PKPM软件进行受力分析和复核（图2）。

图2 受力分析简图

2.2 饰面瓷砖排布设计

由于饰面瓷砖有黑、白、灰3种颜色，并且要按一定比例进行排布，利用BIM技术，进行饰面瓷砖整体排布放样，得出最佳的排布效果（图3）。

2.3 预制构件深化设计

通过对构件的生产、运输和吊装的整体考虑，并结合饰面瓷砖的排布情况，利用BIM技术，进行构件深化设计，确保深化设计的高效率和准确性，同时也确保建筑外立面拼缝的美观性。

图3 饰面瓷砖排布效果

3 带瓷砖反打预制夹心保温外挂墙的制作

3.1 生产工艺流程

生产准备→清洁模台→定位放线→模具固定→铺设瓷砖衬模→铺放瓷砖→放墙钢筋、埋件→浇筑外叶墙板→外叶墙板初凝前放置保温板→插放EPS保温板连接件→合侧模板→放入内叶板钢筋笼→浇筑内叶墙板→构件养护→拆模吊装→瓷砖面修补

3.2 生产控制要点

1）铺设瓷砖衬模。模具固定好后，按瓷砖墙面的造型设计要求，选取对应的瓷砖衬模。根据投影仪器投影在模台上的外墙瓷砖模型铺设衬模，铺设时用钢尺测量瓷砖衬模外形尺寸是否正确，判断衬模和模具之间的尺寸是否对应，然后根据外墙瓷砖投影，按顺序摆放瓷砖衬模。摆放好瓷砖衬模后，检查衬模摆放的位置是否准确，确认摆放无误后，在衬模上均匀地涂一层脱模剂。

2）放置保温板。按照图纸放置好保温板拉结件，在外叶墙混凝土初凝前安装好保温板，插放EPS保温板连接件，并检查是否产生空鼓。

3）浇筑内叶墙板。将内叶墙模具安装至外叶墙模具上面，用螺栓连接固定，预留两侧边。将钢筋网片放入模具中，外伸钢筋对照模具预留孔穿过，确认无误后将剩下两侧边模板安装完整。安装墙板预埋件，根据模板上面预留的埋件固定孔，将埋件固定好，对照图纸清点埋件数量，确认无误后浇筑混凝土。浇筑混凝土需要均匀布置，以防止保温板变形位移。

4 带瓷砖反打预制夹心保温外挂墙的施工

4.1 吊装区域划分

根据项目实际情况，并考虑吊车行走线路，将B-3—B-6栋划分成2个吊装区域。区域一：A—E轴交①—⑥轴。区域二：A—E 轴交⑥—11轴。

4.2 吊装顺序

吊装顺序：从厂房中轴线开始向左右两边，由下往上安装→第1块墙板起吊→测量校正→螺栓初拧→测量校正→螺栓终拧→焊接加固→第2块墙板起吊→测量校正→螺栓初拧→测量校正→螺栓终拧→焊接加固，以此类推进行施工（图4）。

图4 吊车行走路线

4.3 施工工艺流程

施工准备→放线定位→搭设操作平台→安装临时辅助可移动卡码→构件安装→自检、校正→板缝封堵

4.4 施工操作要点

4.4.1 放线定位

1）对安装外挂墙板施工区域进行检查，确保施工区域安全。

2）为控制和校核外挂板的位置，每层设置1条1 m线。

3）根据1 m线确定每排外挂板的上下边线，并做好相应标识。

4）根据轴线确定挂板的左右边线并做好标识。

4.4.2 搭设操作平台

1）操作平台使用移动式脚手架，作业前须与钢柱进行固定。

2）操作平台设置成为不规则、高低跨的阶梯式满堂钢管脚手架，满足2人作业。

3）钢柱之间设置生命线，使用移动脚手架的场地，四角平整，作业人员在移动式脚手架上作业时把安全带挂在生命线上，严格要求确保高挂低用。

4.4.3 安装临时辅助可移动卡码

1）根据控制线确定并控制好前后移动卡码的位置。

2）安装固定前后移动卡码。

3）根据外挂板预埋支座与支座之间的距离，确定安装左右移动卡码的位置。

4）每块外挂板有4个预埋支座，每块外挂板需要4个控制卡码，只需控制好下部2个受力的支座即可。

4.4.4 构件安装

1）根据外挂板质量选用合适的吊装机械，根据外挂板的最大质量和吊装半径，每栋楼配备2台25 t的汽车吊进行吊装。

2）起吊使用专用吊具，外挂板采用预埋吊钉，吊具使用特制钢横梁和鸭嘴扣。起吊前拴4根缆风绳，2根长绳和2根短绳，安装气密条。2根长绳由地面作业人员负责，2根短绳由操作平台上的作业人员负责，确认无误后，即可解除2根长绳。

3）起吊至一定高度后扒杆，2根短风绳由上面的作业人员接管。

4）外挂板下降至距支座约100 mm时，采用葫芦、人工扶持缓慢下降，进行卡码约束，支座稍微受力后，拉设4点拉结装置，初步调整且确定稳定后，即可松钩。

5）使用螺栓调整外挂板水平缝和竖缝，调整完成后解除拉杆和卡码。

4.4.5 板缝封堵

1）外挂板内侧板缝使用岩棉进行封堵。

2）外挂板外侧板缝先安装φ40 mm圆形PE棒，然后使用耐候胶进行封堵，耐候胶厚度≥10 mm。

5 效益分析

5.1 社会效益

项目采用“装配式钢框架结构＋外挂板”结构体系，不仅满足项目进度的需求，并且很好地体现了建筑外观效果，获得了业主的好评，为进一步推进装配式建筑的发展提供了经验与借鉴，具有一定的社会效益。

5.2 工期效益

项目采用带瓷砖反打预制夹心保温外挂墙，无外架施工，无需二次贴砖，较传统围护结构施工周期更短，共节省工期40 d。

5.3 经济效益

项目采用带瓷砖反打预制夹心保温外挂墙，节省外架和人工贴砖，大大缩短了工期，降低整体成本。

6 结语

北部生态新区创业园一期B地块项目，采用装配式钢框架结构带瓷砖反打预制夹心保温外挂墙的施工技术，实现项目外墙保温、装饰一体化，很好地体现了建筑外观效果。同时利用BIM技术进行深化设计和施工模拟，大大加快了施工进度，受到了监理单位和业主的一致好评，为进一步推广“装配式钢结构＋PC外墙”提供了宝贵的经验和借鉴。