轻钢建筑结构用金属夹芯板墙面围护体系及其建造方法

沈正旭，贾慧娟，姚顺阳，沈 翀

（金陵科技学院，江苏南京 210000）

0 引言

金属夹芯板以彩钢板、不锈钢板、铝板等强度高而薄、易成型且兼具防水、耐腐蚀的金属材料为面层，以聚氨酯、聚苯乙烯、岩棉、玻璃丝等材料为芯材的一类板材，在建筑工程领域应用广泛，如钢结构建筑围护结构中的屋面板、墙面板等。根据各板材间的连接方式不同可分为工字形插接连接夹芯板和承插式连接夹芯板。金属夹芯板可作为轻钢结构建筑的维护体系，通过檩条或墙梁与结构梁或柱连接固定，板面所受的各类荷载通过檩条或墙梁传递至主体结构。因此，实际施工过程中，在金属夹芯板墙面围护体系在安装建造前需先完成拉杆、墙梁的安装，即需要通过测量放线、调整拉杆高度、拉杆焊接与涂装、螺栓紧固等多道施工安装工序，随后才可进入围护体系的安装，金属夹心板墙面围护体系的传统建造效率较低。同时，临时建筑及轻型钢结构建筑的金属夹芯板墙面极易受到外力与外界作用的影响而导致墙面破坏，尤其是在墙角处经常造成人为的磕碰。而在需要替换时，也将会面临拆除所有板件，以及与板材相连接的拉杆和墙梁的连接节点，然后取出待替换板材才能置换新板的问题。传统的金属夹芯板墙面围护体系的重新组装、连接及替换过程拆除工作量大，需投入一定量的劳动力，耗时费事。

1 轻钢建筑结构用金属夹芯板围护体系

1.1 金属夹芯板围护体系应用现状

针对现有轻钢结构围护体系中金属夹芯板墙面局部替换操作过于繁杂、低效，整体装配过程因设置过多螺栓等连接零件而安装工序较多且与主体结构连接方式较为烦琐，提出一种可实现轻钢结构围护体系快速建造与高效维护替换的一种新型的建筑围护体系用金属夹芯板墙面及其快速建造方法。

1.2 金属夹芯板围护体系技术方案

轻钢建筑结构用金属夹芯板墙面围护体系，包括新型带滑动槽的金属夹芯板（上下两层金属薄板，其中与竖向钢架相连接的面板中间设置倒梯形滑动槽，内置芯材，如玻璃丝、岩棉等防火保温材料、与金属夹芯板墙面对应的竖向钢架、墙梁，截面形式分类有方钢管、工字形截面钢、十字形截面梁等金属拉杆。在轻钢建筑结构骨架建造结束后，先安装墙梁，之后根据定位安装带滑动轨的竖向钢架，接着可以进入围护体系安装流程。该种新型金属夹芯板墙面通过滑动槽与预先设置好的竖向钢架连接，然后此竖直方向的金属夹芯板墙面皆可通过滑动槽顺次拼装，只需注意首尾的封口固定即可；最后设置拉杆即可完成新型金属夹芯板墙面体系的安装。此种金属夹芯板墙面减少了螺栓和自攻钉使用，使原本烦琐的拆装流程简易化，有利于单个金属夹芯板的拆卸替换，且由于使用了倒梯形滑动槽接口的设计，整体结构强度也有所保证，受力合理。

2 轻钢建筑用金属夹芯板围护体系优势

轻钢建筑结构用金属夹芯板墙面围护体系采用金属夹芯板墙面使用带倒梯形滑动槽的新型金属夹芯板，同时配套的带滑动轨的竖向钢架和金属夹芯板墙面连接可靠，而且新型金属夹芯板墙面的竖向连接也因为榫卯式凹槽的设计而提高结构墙体围护体系的整体性。可承担围护体系自重、及围护结构受到的积灰荷载、雪荷载、风荷载等荷载作用，受力均匀，减少应力集中的问题。

金属夹芯板墙面的安装围护体系更能体现轻钢结构围护体系在构造简单方面的优势。该种新型金属夹芯板墙面只需通过对现有传统金属夹芯板墙面的面层进行简单的弯折加工，形成滑动槽，然后填充芯材即可，配套的竖向钢架结构制作原理浅显易懂，无须过多人力与技术就可以完成，工厂预制简单快捷。

相比现有板材，金属夹芯板墙面具有快速组装、施工简单的优势。简化施工流程和装配操作难度，提高轻钢结构围护体系的装配效率；安装过程减少劳动力，施工高效、便捷，实现轻钢结构的快速建造。

不同于传统的围护结构的连接构造，在金属夹芯板墙面添加滑动槽的结构使拆装流程便捷的同时减少墙面原本连接节点所需螺栓等零件的开洞，一定程度上更好地保障了金属墙面板的防水性能。金属夹芯板墙面围护体系着重于轻钢结构围护体系局部板材的损伤替换技术的创新。传统的金属夹芯板墙面围护体系的替换过程拆除工作量大，容易造成破坏，需投入一定量的劳动力，耗时费事。新型金属夹芯板墙面的局部替换可通过分段拆卸局部节段完成，比传统方法的操作更简单、替换过程更快捷方便。

3 金属夹芯板墙面围护体系快速建造方法

金属夹芯板墙面是基于现有金属夹芯板技术与工艺，采用设置倒梯形滑动槽并配以带滑动轨的竖向钢架来进行固定，同时金属夹芯板墙面采用新型凹槽进行榫卯连接，墙梁和金属拉杆则采用传统方式与带滑动轨的竖向钢架连接，形成整体性更强的围护体系的安装，如图1 所示。因此，该种金属夹芯板墙面的各基本组成部分均可在预制加工厂内完成预制后运输至现场进行装配。设计师根据实际工程项目中所需围护体系墙面板整体尺寸，确定单块新型金属夹芯板墙面长、宽、高及滑动槽的规格，以及配套竖向钢架、墙梁、金属拉杆和连接墙梁拉杆所需螺栓等零件的尺寸参数。

图1 金属夹芯板墙面围护体系

现场施工时，待各单元金属夹芯板墙面、配套竖向钢架、墙梁、金属拉杆及连接墙梁、拉杆所需螺栓等零件运输至现场后，即可开始装配。首先，设计师根据实际工程项目中所需围护体系墙面板整体尺寸，确定单块新型金属夹芯板墙面长、宽、高及滑动槽的规格，以及配套竖向钢架、墙梁、金属拉杆和连接墙梁拉杆所需螺栓等零件的尺寸参数。其次设计师将设计图纸交予预制构件加工厂，工厂根据图纸完成施工所需金属夹芯板墙面、配套竖向钢架、墙梁、金属拉杆及连接墙梁拉杆所需螺栓等零件的预制。现场施工时，待各单元金属夹芯板墙面、配套竖向钢架、墙梁、金属拉杆及连接墙梁、拉杆所需螺栓等零件运输至现场后，即可开始装配。当完成轻钢建筑结构骨架的建造，之后根据轻钢主体钢架的间距设置墙梁，进行定位后安装带滑动轨的竖向钢架，再根据竖向钢架位置进行底部金属夹芯板墙面的安装，将单块金属夹芯板墙面从竖向钢架的顶部滑动至底部，并进行相应的固定处理，紧接着将下一块金属夹芯板墙面滑动至紧靠第一块金属夹芯板墙面的位置，并对两块金属夹芯板墙面进行榫卯连接处理，重复此操作便可完成一条竖向金属夹芯板墙面的安装；最后的顶部金属夹芯板墙面安装完成后需要进行封口固定处理，再进行下一条金属夹芯板墙面的安装。当该围护体系中的局部板件因外界作用或其他原因破坏而需要替换时，首先，可拆除顶部金属夹芯板墙面的约束，同时拆卸顶部金属夹芯板墙面；随后，将损坏部位面板前各金属夹芯板墙面通过竖向钢架平移出顶部金属夹芯板墙面所腾出的空间；此时，将损坏处金属夹芯板墙面依照同样方法移出竖向钢架，以新板材替换损坏部位板材后，再将各板（含顶部金属夹芯板墙面）移至原位，重新加以顶端约束，完成此次损伤板材的快速替换与安装过程。需要注意的是，如果损伤部位涉及横向端部位置，同样需要解除对应约束才可进行替换。除横向端部金属夹芯板与主体结构连接构造不同，其余关于该种新型轻钢建筑结构金属夹芯板墙面的细部构造（如：屋面板与屋脊节点连接构造、檐口构造、门窗洞口细部构造等）均与现有施工装配技术一致。

4 结语

金属夹芯板墙面适用于现有轻钢装配式结构建筑（如：门式钢架、轻钢龙骨体系建筑等），其核心思想即为房屋拆装简便化、快速化，通过对金属夹芯板墙面竖向连接方式的重新设计实现局部安装、替换的便利化，提高材料利用率，同时保障围护体系的稳定性和基本使用功能。