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摘要:近年来,我国的现代化建设的发展迅速,建筑行业的发展日新月异,装配式建筑的发展也有了改善。国家提出供给侧结构改革,号召大力发展装配式建筑。在这一形势下,各地召开装配式建筑的研讨会频繁召开,让我们看到全国各地先锋企业都在响应国家装配化建筑的号召,跃跃欲试地想挤进装配式建筑的前沿,开始尝试装配式住宅的设计和建造,甚至有早起步的企业为装配式住宅建筑研发出新的结构体系。
关键词:装配式钢结构住宅外墙板;主体结构连接节点;技术研究
引言
非结构构件是建筑的重要组成部分,非结构构件的破坏导致建筑失去建筑功能的案例在地震、火灾等灾害中发生的比例更高,外墙、内墙以及墙体的装饰装修占建筑总造价的比例越来越高,装配式建筑中使用柔性连接节点可以使外挂墙板和节点协调变形,达到保护墙板的作用。“下托上拉”式连接节点属于半刚性连接节点,半刚性连接节点优点是能效的减少外挂墙板的应力集中;灾后加固容易实现;在结构受到地震作用时吸收并耗散能量减少外挂墙板的位移反应。“下托上拉”工作原理是在墙板面内,小震下节点为结构提供刚度,节点不滑动也不转动,地震力增大,连接墙板的螺杆沿着上节点的长圆孔滑动,在这个过程中起到摩擦耗能的作用,地震力再增大,节点处于拉伸变形状态;墙板面外,节点与外挂墙板一同面外变形,如同“Z”型弹簧,减小墙板位移反应,从而保护墙板不被破坏。
1住宅墙板特点
首先对这种装配式钢结构住宅墙板的重量进行分析。其中对于墙板的材料密度的选择在0.3g/cm2,而这个密度是我国传统建筑砖块密度的三分之一左右,就可以了解到这样的墙壁自身种类较轻。其次对住宅墙板材料的温度进行测量。建筑中的墙板材料有着很好的保温性能,因为制作墙板是在高温环境下,在这种情况下所生产的材料,有着很好的隔热性能,能够保证整个建筑的保温效果。在热传递过程中,能够在一定程度上减少温度的传播。而在建设装配式钢结构住宅过程中,就可以利用这样的墙板来对其建筑楼梯进行改造、加工,进而提高整个建筑住宅的保温性能求。这种材料可以根据周围环境的情况合理运用于建筑建设中,比如对于北方来说,在冬天较为寒冷,很多住宅都会受到天气的影响,墙板容易出现断裂,我们就应该充分利用这种施工材料,让其发挥最大的价值,不仅能够起到保护建筑的作用,而且还能够提高建筑住宅自身的保温性能,更好地提高人们的生活水平。第三应该对这种墙板的声音传递速度进行测量。因为某建筑在施工过程中,墙板的材料受到过高压作用,使得墙板在制作完成后表面较为光滑,能够很好的阻隔声音。在正常情况下,装配式钢结构住宅利用这种建筑材料就能够很好的隔离声音,提高建筑的隔音效果。最后,对其建筑的其他性能进行分析。因为这种墙板在制作过程中,会受到各种高压强度的作用,所以这种墙板的使用寿命较长,并没有明确的使用年限。除此之外,氧化作用也不会影响到这种材料,因为有着很好的隔热作用,进而有着较好的防火性能。
2外墙板与主体结构连接节点设计国内外研究现状
目前国内外常用的钢结构与墙板的连接方式主要有:U型卡连接,插入钢筋法连接,钩头螺栓连接,ADR连接。U型卡连接、插入钢筋法连接为刚性连接。刚性连接初始刚度大,不利于墙板的转动变形,框架发生变形时,墙板容易造成破坏,但其造价低廉,施工方便。钩头螺栓连接,ADR连接属于柔性连接。柔性连接使框架和墙板变形具有更好的协调性,其抗震、延性、耗能性能突出,但是其构造比刚性节点要复杂,施工复杂。在国内,不论是在墙板系统的设计、施工方面,墙板材料的使用,还是墙板的构造技术方面,都要落后于国外。张爱林等提出一种用于钢结构的外挂墙板新型节点装配方案,研究结果表明:外挂墙板连接节点能够保证外挂墙板与钢框架间的连接,结构在侧向荷载作用下发生较大变形时,能够限制墙板与框架间的传力,保证墙板处于弹性状态,适应框架侧向变形,避免墙板破坏掉落。
3装配式钢结构住宅外墙板与主体结构连接节点技术研究
3.1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)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)对装配式钢框架-复合墙板结构体系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。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。
3.2外墙板的选择
外墙板的选择很重要,既要能适应钢框架在水平荷载作用下比混凝土结构较大的变形,同时还要满足抗冻融、耐火、保温、隔声、防水、环保等建筑使用功能。经过考察和对比多家外墙板材,选用ECP挤出成型水泥板。它是以水泥、纤维以及硅质材料为主要原料,通过真空高压挤出成型设备制造生产出来,然后通过高温高压蒸汽养护而成的新型水泥板,该板材在日本建筑界也是很受欢迎的。ECP挤出成型水泥板,用于样板楼工程工厂一次成型,现场安装成活,做成免刷外墙涂料,美观、持久的清水混凝土外墙面。不仅可以满足样板楼装配率的要求,还可降低样板楼生命周期内成本。它强度高,性能稳定,表面吸水率低,是一种具有中空结构的隔声板材,不含石棉、甲醛,且放射量低于国家标准10倍的绿色环保制品。平板与条纹板的配合使用还能达到外立面变化、整齐、干净的美观效果。在这种墙板的设计与使用过程中,我获得了以下施工经验:现场焊接骨架比较费人工,当有足够的经验和加工精度时,应把连接外墙板的骨架与钢框架一同在车间做好。板与骨架之间采用Z型件连接,Z型件的开孔位置需要施工前结构设计师根据计算调节位置。
3.3墙板和门窗连接
在安装门窗时,应该先将门窗两侧的ALC板以及底部的ALC板安装相应的钢骨架,然后再门窗的上部安装相应的ALC板,利用合适规格的螺钉来对其进行固定。对于在ALC板上所预留出来的门窗,应该有相应的框架来作为支撑,能够保证整个ALC板的稳定。在钢框架和ALC板之间应该铺设合适厚度的止水胶,然后利用螺钉来将钢框架固定在合适位置,在固定过程中,为门窗预留出准确的框架。
3.4其他细节问题
在安装管线过程中,应该先在ALC板的表面上来对其进行安装,然后完成对表面钢龙骨的安装,主要是连接装饰板和龙骨,这样才能够保证施工的质量。对于外墙施工来说,是在其保温层内进行管线布置,在这其中要和保温层能够同步进行,并且在外墙上开设需要设计的开关等等,做好相应的管线工作。其次,在安装门窗过程中,因为在ALC板上都有相应的位置,所以直接在这些位置上进行安装时应该将其误差控制在2mm左右,并且严格按照相应的规定来进行操作。最后,需要加强对板材质量检查工作,在这其中注重对其垂直度、密实度等等相关数据的检查,保证其符合相应的规定。
结语
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。
参考文献:
[1]国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见(国办发〔2016〕71号)[Z].
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