钢结构住宅作为装配式建筑的一种类型, 以其工业化程度高、施工周期短、抗震性良好、绿色环保等特点, 被誉为21世纪的“绿色建筑”之一^[1]。因其后期产生的增量效益高, 逐渐受到建筑市场青睐^[2]。

在钢结构住宅工程中, 钢筋桁架楼承板、预制钢筋桁架叠合板等楼板形式应用较多, 但存在现场焊接量大、湿作业多、楼板预制率低、结构自重大、工期优势不明显等劣势^[3]。

集成装配式轻质楼板体系及施工技术包括新型轻质楼板 (纤维水泥板、欧松板等) 及钢结构楼盖梁。新型轻质楼板作为楼板基层, 铺设在井字梁、龙骨等钢结构楼盖梁表面, 形成楼板整体。采用工厂模数化生产, 装配率高, 用螺栓连接钢结构主梁, 施工便捷。集成楼板整体高度较小, 可有效提高室内净高。

集成装配式轻质楼板施工技术分为工厂加工及现场拼装。工厂加工包括轻质楼板及钢结构楼盖梁制作, 组装形成集成装配式轻质楼板。加工完成后进行成品保护并运输至施工现场, 经吊装、后补楼板安装、楼面建筑层安装等工序完成施工, 加工及拼装流程如图1所示。

钢结构深化设计是将施工图翻译成加工图的过程, 最终形成零件图和构件图, 用于工厂加工生产, 布置图用于指导现场钢结构安装。

通过数控切割机将钢构件按图纸尺寸要求进行下料, 保证精度要求, 包括楼盖梁与节点板。下料及打孔节点板按深化图纸进行拼装, 制作简易拼装模具, 提升拼装效率与质量。

1) 专用胎架为提高集成楼板的加工精度, 实现模数化加工, 采用自主研发的专用加工胎架, 包括胎架平台和定位靠山。胎架平台由H型钢底座和钢板平台组成。底座采用翼缘板表面平整度较高的H型钢, 钢板平台由数控平面钻床开孔, 攻丝后使用。胎架平台的制作要求为表面平整度不大于1/1000, 有多组定位孔, 每组4个孔位, 孔距根据集成楼板模数确定 (如300, 600mm等) , 可根据楼盖梁的尺寸选择相应孔位配合使用。定位靠山主要作用是为楼盖梁在胎架平台上的拼装进行定位支撑。定位靠山的制作要求:表面平整度应不大于1/1000, 有多组定位孔, 每组孔位2个, 可根据矩形管尺寸选择相应孔位配合使用。

2) 楼盖梁拼装要点为充分利用胎模平台平整度, 减少支撑垫块造成的加工误差, 楼盖梁集成楼板钢构件采用反面拼装方式 (见图2) 。

定位靠山固定前, 用直角尺复核其垂直度, 并用薄垫块进行垂直度微调。根据楼盖梁尺寸选择相应孔位安装螺栓, 并校准平台孔位到靠山肢背间距 (见图3) 。

楼盖梁拼装时, 拼装区域应清理干净, 楼盖梁底部贴紧平台表面, 侧面贴紧靠山肢背, 校准楼盖梁对角线距离。应以相邻2个节点孔位间距校准楼板节点位置。定位靠山应在楼盖梁两侧设置, 夹紧楼盖梁构件, 达到三点成一线要求。

点焊拼装时, 点焊位置与平台保持足够距离, 勿损伤平台表面平整度 (见图4) 。

每个楼盖梁整体拼装完成后, 应做到工完场清, 对胎架平台上的焊渣进行清理, 以免影响后续楼盖梁的拼装平整度。

拼装完成后的楼盖梁由胎架平台转移至焊接生产线, 进行全面满焊、抛丸、油漆等工序。在抛丸前对楼盖梁安装楼板单面进行平整度校准并做磨平处理, 尤其是楼盖梁焊缝处理, 表面平整度应不大于1/1000^[4]。

轻质楼板是一种新型楼板, 具有容重小、楼板厚度小、绿色环保等优点。目前应用较多的轻质楼板包括水泥纤维板^[5]、欧松板等, 楼板厚度20mm, 楼盖梁布置的常用间距不超过600mm, 以保证楼板舒适性。

轻质楼板的深化设计分为工厂专业生产线集成加工与施工现场后补部分。

水泥纤维板、欧松板等轻质楼板常见标准尺寸为1220mm×2440mm, 深化设计时应根据标准尺寸及集成楼板设计模数要求进行排板, 降低费料率和原材料成本, 相邻轻质楼板应保留3～5mm伸缩缝。同时, 应对楼板进行编号, 将集成加工与施工现场后补部分分类设置, 方便堆放、拼装。

轻质楼板下料可采用木工设备切割, 将楼板编号标注于明显位置。

轻质楼板通过自攻螺栓与钢结构楼盖梁组装固定, 安装时在楼板上弹线以显示楼盖梁的相应位置, 避免自攻螺栓无法安装至楼盖梁。弹线位置以20cm间距在楼板上打孔, 方便自攻螺栓安装。

集成楼板可上下叠加堆放, 相邻2个集成楼板间应至少对称放置2块枕木;堆放场地平整, 地面不能有凸出物;应用专用护具进行节点防护, 防止节点扭曲, 影响楼板整体安装。

集成楼板出厂需配套相应已编号的后补段水泥纤维板, 水泥纤维板上不得堆放其他钢构件等重物。

采用一吊钩多吊点的形式, 利用手拉葫芦等工具控制吊装过程中集成楼板的倾斜度, 便于节点定位调整与安装。节点定位板可作为楼板支撑, 进行定位微调, 无需搭设支撑架, 经标高校准后, 安装节点螺栓 (见图5) 。

集成楼板节点附近一定范围内为后补楼板, 在工厂专业生产线上完成加工并编号。现场校准节点连接处的表面平整度, 在轻质楼板上弹线标出楼盖梁相应位置, 以20cm间距在楼板上打孔并使用自攻螺栓安装固定, 避开节点区域。集成楼板平整度较好, 可直接按图纸要求进行楼面建筑层施工 (见图6) 。

中天钢构装配式别墅示范楼位于杭州市临安区, 地上3层, 建筑面积484m²。楼板采用集成装配式轻质楼板, 楼板材料选用20mm厚水泥纤维板, 楼面建筑层为强化地板, 主结构、集成墙体、集成楼板等安装仅用8d, 施工周期短, 机械化程度高, 质量控制好, 满足工程质量规范要求 (见图7, 8) 。

集成装配式轻质楼板施工技术是一种创新的施工方法, 将工地现场散件拼装转移至工厂加工, 提前集成拼装。自主研发设计的胎架可弥补传统工艺的不足, 提升拼装质量和工作效率, 满足模数化加工需求, 同时可适应钢结构楼盖梁尺寸多样性要求, 经济效益明显。组装完成后的楼板可整体运输、吊装, 缩短安装工期及减少高空作业, 提高施工安全性及快捷性, 符合国家倡导的绿色施工、降耗减排要求, 实践效果较好。