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装配式钢结构建筑外墙变形缝设计与施工技术

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：许丽

[导读] 摘要：在钢结构建筑外墙变形缝施工中，应重视研发适用于钢结构建筑连接构造的外墙变形缝设计与施工技术。

        山东天元安装工程有限公司山东省 276000
        摘要：在钢结构建筑外墙变形缝施工中，应重视研发适用于钢结构建筑连接构造的外墙变形缝设计与施工技术。由于变形缝性能可靠、施工便捷、外观装修效果良好，降低了施工成本，缩短了施工工期，效益显著，在建筑中得到了广泛应用。基于此，本文对装配式钢结构建筑外墙变形缝设计与施工技术进行深入研究，以供参考。
        关键词：装配式钢结构；建筑外墙；变形缝设计；施工技术
        引言
        近年来装配式建筑发展态势良好，促进了建筑产业转型升级，同时推动城乡建设领域高质量发展和绿色发展。建筑外墙变形缝施工作为结构之间紧密联系的工序环节，在施工中应对其施工质量、效率和成本进行严格把控。在装配式钢结构外墙外变形缝施工中，较难找到适用于钢结构建筑连接构造的变形缝装置且成品变形缝装置连接构造和安装均较复杂、成本高等问题，对装配式钢结构建筑外墙变形缝施工进行研究与应用，保证了施工质量，节约了工程成本。
        1装配式钢结构建筑外墙变形缝存在的现状
        目前，建筑工程中所用的外墙变形缝大多为一种成品化变形缝装置，是工业化产品，我国变形缝装置尚无统一的国家及行业标准，大多为厂家编制的企业标准，也有部分地方性图集，此类图集中变形缝普遍表达为一般构造和基本要求，还需设计院做进一步深化设计，使用范围也大多限于砌体结构或混凝土结构建筑，而对于钢结构建筑，则无相应适用的连接构造。市场上销售的成品变形缝普遍采用铝合金或不锈钢材质的成套变形缝装置，结构复杂、价格昂贵，连接构造和安装均较复杂，对于建筑外立面装饰要求不高的普通住宅、办公楼、教学楼等建筑而言，工程所付出成本和工期代价较高。
        2装配式钢结构建筑外墙变形缝设计
        2.1设计方案
        根据国家规范，钢结构建筑变形缝宽度为混凝土结构变形缝的1.5倍，宽度较大。且根据施工要求，变形缝连接钢柱为矩形截面柱和H形截面柱2种连接构造形式，变形缝宽度为150～500mm，同时变形缝需具备防火、防水、保温等性能。研发设计了1套适用于钢结构建筑外墙大尺寸变形缝的施工方案，为钢结构建设工程外墙变形缝应用提供一种新的选择。根据变形缝2种连接构造形式及变形缝宽度范围，设计4种技术方案，区别在于变形缝两侧连接结构形式和变形缝适用宽度的不同，变形缝骨架或其他配件与结构连接部位、形式略有区别，但变形缝整体构造及其原理完全相同。当变形缝两侧连接钢柱为矩形截面柱时，设计了方案1，2，设置竖向方管龙骨起到固定支承盖板作用，同时对内盖板一侧进行限位，保证了变形缝结构的整体性；当变形缝较宽时，设置横向方管龙骨连接立柱和盖板。当变形缝两侧连接钢柱为H形截面柱时，同理设计了方案3，4。
        2.2设计原理
        变形缝构造变形缝由热镀锌方管、不锈钢板、镀锌角钢、三元乙丙橡胶止水带、氯丁橡胶止水带、岩棉、短钢筋压条等构件组成。热镀锌方管为支承变形缝装置的内骨架，焊接于主体框架钢柱上。变形缝内盖板为1mm厚不锈钢板，一端与龙骨固定，一端自由脱开。镀锌角钢将缝内橡胶止水带固定在变形缝龙骨上，可选用镀锌└30×3。当建筑物外墙有防水要求时，配置橡胶止水带，可采用氯丁橡胶止水带、三元乙丙橡胶止水带；当建筑物有防火隔热要求时，配置岩棉保温防火隔离带。变形缝外盖板为1mm厚不锈钢板，亦可选用铝合金板，分为左、右对称的2块，中间保留一定间隙（如30mm）。镀锌钢丝网规格为10mm×10mm×1.0mm，设置于外盖板及与钢柱交界区域，镀锌钢丝网应在全变形缝区域满铺。短钢筋压条为直径10mm螺纹钢，长100mm，镀锌钢丝网与变形缝外盖板通过此钢筋压条固定在钢柱上。耐候填缝剂及铆钉或沉头自攻钉为常用材料。本变形缝构造所述的材料尺寸、规格等仅为工程应用中常用数值，即建议值，具体实施时应以项目设计为准。

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        2.3技术原理
        设置方管龙骨既能起到固定支承盖板作用，也能对内盖板一侧进行限位，保证了变形缝结构整体性。变形缝装置宽度由变形缝外盖板尺寸决定，变形缝内、外盖板为具有一定强度的金属面板，与缝两侧钢柱通过钢筋压条压紧固定，压条的使用可避免盖板焊伤损坏，且施工操作方便。防水橡胶胶条具有一定弹性，可保护变形缝盖板。镀锌角钢作用为将缝内橡胶止水带固定在变形缝龙骨上。橡胶止水带由镀锌角钢压紧固定在钢柱腹板，保证了防水密闭性能。内部再填充保温防火的岩棉，起到防火、隔热作用。钢丝网设置的目的为使变形缝盖板与外墙抹灰面层紧密结合，防止开裂。变形缝装置分内、外盖板，外盖板为左、右对称的2块，中间保留一定间隙（如30mm），由内盖板封闭遮挡，内、外盖板间设橡胶胶条搭接在一起，但两者完全脱开。因此，当主体结构无较大变形时，内、外盖板维持原状可保持变形缝外观的完整；当有变形时，内、外盖板可自由位移或错位直至变形消失后恢复原位。
        3外墙变形缝施工技术要点
        3.1施工工艺流程
        主体钢结构验收符合质量要求后方可进行墙面变形缝安装。施工工艺流程为：钢柱表面清理、修整→安装变形缝内盖板→安装橡胶止水带→安装保温隔热层→安装变形缝外盖板、粘贴防水橡胶胶条等→自攻钉、铆钉涂抹耐候胶密封接缝→检查清理。
        3.2施工步骤
        （1）安装龙骨。在钢柱腹板弹出水平定位线，悬挂垂直基准线，焊接变形缝热镀锌方管龙骨，焊缝涂刷2道防锈漆。（2）安装变形缝内盖板。变形缝内盖板短肢用铆钉或沉头自攻钉固定于龙骨一侧（也可预先固定于龙骨，随龙骨一起焊接于钢柱），热镀锌方管龙骨提前钻孔，孔距300～500mm。（3）安装橡胶止水带（如工程设计需要）。通过点焊在钢柱或热镀锌方管龙骨上的镀锌角钢将橡胶止水带压紧，按相同方法安装另一侧，最后涂刷聚氨酯防水胶。当变形缝宽度＜300mm时，止水带可与热镀锌方管龙骨一起安装，由热镀锌方管龙骨压紧固定。（4）安装保温隔热层（如工程设计需要）焊接镀锌角钢（镀锌角钢需提前钻孔，孔距300mm），随后填充岩棉保温防火隔离带，岩棉两侧利用射钉或自攻钉与镀锌角钢固定牢固。当变形缝宽度＜300mm时，可不用角钢固定，而直接将岩棉填充入变形缝内。（5）安装变形缝外盖板。变形缝外盖板内侧粘贴防水橡胶胶条，其中1块盖板可先点焊固定于钢柱，另一块利用自攻钉固定在变形缝热镀锌方管龙骨上，随后在盖板外侧满铺镀锌钢丝网，并焊接短钢筋压条固定钢丝网。（6）自攻钉、铆钉涂抹耐候胶密封接缝。（7）检查变形缝施工质量并清理施工作业垃圾。
        结束语
        总而言之，装配式钢结构建筑建造是传统土木建筑业的转型与升级，高效环保的建造方形式迎合了建筑业健康可持续发展的需求。研究与实施项目装配式钢结构建筑外墙变形缝施工技术，实施效果表明，施工质量可靠，外观效果良好，成本低，施工速度快。目前，变形缝均满足性能要求，且外饰面美观。从而大力推进建筑业重点领域改革发展，进一步促进建筑产业转型和升级，以推动建立完善的钢结构装配式建设体系。
        参考文献：
        ［1］管振华，张泽玉，杨舒婷．装配式钢结构建筑的发展与应用［J］．绿色环保建材，2019（4）：197，199．
        ［2］曹杨，陈沸镔，龙也．装配式钢结构建筑的深化设计探讨［J］．钢结构，2016，31（2）：72-76．
        ［3］潘溢滔．外保温外墙变形缝的施工技术研究［J］．建筑施工，2013，35（2）：121-123．
        ［4］李世尧．钢结构建筑墙体构造方法研究［D］．天津：河北工业大学，2014．