1 工程概况

　　首钢二通厂棚改定向安置房项目为装配式钢结构住宅，地下2层，地上24层，采用筏板基础。地下1层及上部抗震等级均为一级，地下2层抗震等级为二级。除地下室外墙为现浇剪力墙外，其余均为矩形钢管混凝土柱-防屈曲钢板剪力墙结构体系。防屈曲钢板剪力墙沿结构外钢框梁周圈设置，结构标准层平面布置如图1所示。

　　2 防屈曲钢板剪力墙设计

　　防屈曲钢板剪力墙以普通钢板作为核心抗侧力构件，通过螺栓或栓钉等抗剪连接件与约束混凝土板连接(见图2)。防屈曲钢板剪力墙在弹性阶段可提供较大刚度，在侧向力作用下，钢板剪力不屈曲，只屈服，可以充分发挥钢板剪力墙的承载力，在往复侧向力作用下，延性及塑性变形好，滞回曲线饱满。防屈曲钢板剪力墙的钢筋混凝土预制盖板结构使防屈曲钢板剪力墙在中震或大震下起到耗能减震作用，预制混凝土板为钢板提供持续的面外约束。安装便捷、布置灵活，可保证防屈曲钢板剪力墙平面外稳定。

　　

　　图1 标准层平面布置  

　　 

　　

　　图2 防屈曲钢板剪力墙  

　　 

　　钢筋混凝土预制盖板结构由预制混凝土盖板、双层双向钢筋、拉筋、焊接钢筋网片、垫片、镀锌钢套管、暗柱纵筋和箍筋、吊件埋件、脱模埋件等组合而成。预埋垫片和预埋钢套管的间距须满足设计要求(见图3)。

　　

　　图3 钢筋混凝土预制盖板 

　　 

　　钢板由10mm或12mm厚钢板开孔制作而成，钢板的孔径及间距满足设计要求;鱼尾板由2块10mm厚夹板开孔制作而成，鱼尾板的孔径及间距与钢板的孔径与间距对应(见图4)。

　　3 防屈曲钢板剪力墙施工工艺

　　3.1 安装方案选择

　　防屈曲钢板剪力墙安装直接影响施工安全、进度和质量。其安装方法如下:(1)待上部钢框梁施工完成后再在楼座上组拼安装;(2)主体钢结构安装过程中与上部钢框梁组合整体吊装。经过分析，方案(1)成本高，安装效率、施工安全系数低，因此采用将防屈曲钢板剪力墙与上部钢框梁在安装之前进行预拼装的形式整体吊装。

　　

　　图4 钢板与鱼尾板  

　　 

　　剪力墙底部的鱼尾板与钢框梁连接时间和顺序应满足设计要求。当钢板剪力墙既承受水平剪力又承受竖向压力时可与主体钢框梁同时安装施工;当钢板剪力墙仅承受水平剪力，不承受竖向压力时须待主体结构封顶后，再将钢板剪力墙底部的鱼尾板与钢框梁连接固定。本工程钢板墙只承受水平剪力，因此可选择将防屈曲钢板剪力墙与上部钢框梁预组装后进行吊装，钢板剪力墙底部的鱼尾板与钢框梁须在主体结构封顶、结构自重变形释放后，采用全熔透焊接连接。

　　3.2 工装准备(见表1)

　　  

　　表1 主要工装 

　　 

　　 

　　

　　表1 主要工装

　　3.3 施工工艺流程

　　钢板与鱼尾板工厂预连接→搭设胎架，钢板与预制混凝土板现场组装→防屈曲钢板剪力墙与上部钢框梁焊接→安装带有钢框梁的钢板剪力墙→钢框梁与两侧钢柱连接→梁柱接头高强螺栓连接和钢板剪力墙底部鱼尾板焊接→填塞弹性封堵材料。

　　3.3.1 钢板与鱼尾板工厂预连接

　　钢板和鱼尾板均在构件加工厂制作，钢板表面刷防锈漆，开孔直径和间距须满足设计要求，钢板和鱼尾板制作验收合格后进行焊接组装，每块钢板的上、下部位均用2块鱼尾板拼夹，鱼尾板采用单面角焊缝与钢板焊接，焊脚尺寸h_f=8mm。

　　3.3.2 搭设胎架，钢板与预制混凝土板组装

　　施工现场用H型钢制作胎架，利用塔式起重机吊装第1块预制混凝土板平放在胎架上，在预制混凝土板上放置钢板并将钢板开孔与预制混凝土板预埋钢套管中心对正，再次吊装第2块预制混凝土板，将其上预埋钢套管与钢板开孔对正，利用对拉沉头螺栓配螺母将预制混凝土板与钢板固定(见图5)。

　　3.3.3 剪力墙与上部钢框梁连接

　　钢板剪力墙组装验收合格后，搭设胎架与上部钢框梁焊接。钢框梁上翼缘设计有附加搁板和吊耳，防屈曲钢板剪力墙的鱼尾板与钢框梁下翼缘采用全熔透焊连接，如图6所示。

　　3.3.4 钢板剪力墙安装

　　塔式起重机吊钩加铁扁担，采用双根钢丝绳吊索及配套卡环，穿过钢框梁吊耳将带有钢框梁的钢板剪力墙缓慢吊起，至距地面500mm高度停止，检查钢丝绳松紧度，注意钢丝绳与钢框梁的角度≥60°。

　　3.3.5 钢框梁与两侧钢柱初步连接

　　带有钢框梁的钢板剪力墙起吊下降至距指定位置300mm时，人工辅助将钢梁缓慢下降，将附加搁板搁置在梁柱接头钢框梁上翼缘，随即将钢框梁与两侧钢柱上的梁柱接头拼缝对准，并用安装螺栓临时固定，安装螺栓数量不少于该节点总数的1/3，且≥2个，螺栓安装后卸掉塔式起重机钢丝绳，如图7所示。

　　3.3.6 梁柱接头高强螺栓连接和钢板剪力墙底部鱼尾板焊接

　　在梁柱接头位置安装钢挂篮，每个梁柱接头位置配专职装配工人在挂篮内从中心向四周用电动扳手拧紧高强螺栓。高强螺栓的施拧分为初拧和终拧，初拧扭矩取终拧扭矩的50%，高强螺栓连接完成后将钢框梁的翼缘采用V形坡口焊接连接。待主体结构封顶，结构自重变形充分释放后，利用钢挂篮配置焊工将钢板剪力墙底部鱼尾板与对应的钢框架上翼缘采用单面熔透焊连接，如图8所示。

　　3.3.7 填塞弹性封堵材料

　　钢板剪力墙鱼尾板与下部钢框梁上翼缘焊接后，对焊缝进行检测，合格后将混凝土盖板与钢框梁间的间隙采用隔声弹性材料填充，并用轻型金属架及耐火板材覆盖(见图9)。

　　4 施工质量控制

　　1)钢板和预制混凝土板的质量合格证明文件和检验报告齐全。

　　2)单块钢板剪力墙的高度和宽度及平面内对角线允许偏差不超过±4mm，沉头螺栓的定位允许偏差不超过±5mm。

　　

　　图5 钢板与预制混凝土板拼装 

　　 

　　

　　图7 钢框梁(带钢板剪力墙)与钢柱初步连接  

　　 

　　

　　图8 梁柱接头高强螺栓连接和钢板剪力墙底部鱼尾板焊接  

　　 

　　3)单块钢板表面不得有凹凸不平、划痕等缺陷。

　　4)鱼尾板与钢板、鱼尾板与钢框梁翼缘间的焊缝要饱满、无夹渣，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。

　　5 施工安全措施

　　1)进入施工现场必须配戴安全帽。工作前应检查所有的工具性能是否完整、良好。

　　2)钢框架-防屈曲钢板剪力墙的吊装危险区域须有专人看护，构件起吊时，施工人员要避开，防止构件、活动物坠落伤人，非施工人员不得进入危险区。

　　

　　图6 剪力墙与上部钢框梁连接  

　　 

　　

　　图9 钢板剪力墙连接端材料填充  

　　 

　　3)焊工须事先培训和考核，培训内容同规范一致，考核合格后发放合格操作证明，严禁无证操作。

　　4)钢框梁-防屈曲钢板剪力墙吊装前应编制专项施工方案，并进行安全技术交底。

　　5)钢框梁-防屈曲钢板剪力墙在安装过程中须将钢框梁端头的冲钉对正，安装好螺栓后方能摘除吊钩。

　　6)钢板与预制混凝土板预组装的底部胎架设计要满足结构挠度变形要求，胎架基底采用C20混凝土浇筑并振捣密实。

　　7)吊装带有防屈曲钢板剪力墙的钢框梁前应检查钢丝绳是否有断股、断丝现象，绳扣、U形卡应完好无损，否则及时更换。

　　8)钢板与预制混凝土板应指定专用堆放场地，四周设置围挡措施。

　　9)遇有5级及以上大风、重雾、雷暴雨天气情况，不得露天进行吊装作业。

　　10)装配工配带防坠器，在使用时将吊绳跨过上方坚固钝边结构物，绳上铁钩挂入n形环，将钢丝绳上的铁钩挂入安全带上的半圆环内。

　　6 施工成本分析

　　对2种防屈曲钢板剪力墙的安装方法进行施工成本分析(以单块板计算)，如表2所示。

　　  

　　表2 2种安装方法经济效益分析 

　　 

　　 

　　

　　注:成本包括管理人员工资、塔式起重机租赁费用

　　表2 2种安装方法经济效益分析

　　7 结语

　　首钢二通厂装配式钢结构住宅项目中，将钢板剪力墙内的钢板与鱼尾板在钢结构工厂预拼装，在施工现场搭设胎架将预制混凝土板与钢板组合安装，将防屈曲钢板剪力墙与上部钢框梁提前在胎架上预拼装，钢框梁上翼缘创新设计了附加搁板，成功实现了钢框梁+防屈曲钢板剪力墙的整体吊装施工，既提高了施工安全储备、节约成本，又加快了施工进度、保证了安装质量。防屈曲钢板剪力墙经过创新采用此安装工艺，取得了显著的经济效益和社会效益，已被北京市建委列入《北京市绿色建筑和装配式建筑适用技术推广目录(2019)》，为今后防屈曲钢板剪力墙在装配式钢结构住宅建筑的推广应用积累了宝贵经验。