深圳市某高层建筑工程项目位于盐田区 (见图1) , 为装配式框架结构, 建筑高度为38.62m, 地上11层为综合办公楼、宾馆及商场等, 地下2层为智能化停车场, 结构形式为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构, 整个工程项目总占地面积为8 102.77m², 建筑结构安全等级为二级, 建筑抗震设防类别为丙类, 抗震设防烈度为7度, 建筑防火等级为地下、地上一级, 整体预制构件设计使用年限为50年。地上1~5层为预制装配整体式框架结构, 6~11层为装配式框架木结构, 建筑整体预制率达82.6%。为提高整体结构的抗震性能, 倡导节能型建筑应用, 项目建设以“装配式框架木结构为承重体系, 轻质保温板墙为填充体”作为设计核心, 6~11层木结构构件使用量达892.17m³, 节能型轻质保温板墙采用纤维增强泡沫混凝土板墙, 板墙构造形式分布为:6~8层板墙厚度为250mm, 使用率占总用量的39.8%;9~11层板墙厚度为200mm, 使用率占总用量的60.2%, 轻质保温板墙总使用量达2 712.73m³。从建筑结构整体自重进行对比, 本项目结构体系总重仅占同条件现浇钢筋混凝土结构自重的约55%, 节能效果显著提高。轻质保温板墙吊装实行“引导式就位, 挤密注浆封缝”的方法, 操作灵活, 误差可控, 减少由于吊装原因造成不必要的返工, 可有效提高吊装设备的使用效率。项目建设过程中, 设计采用“木结构柱-PC保温板墙导槽式连接构造”, 设计方案合理可行, 从缩短工期、建筑节能角度, 整体达到设计的基本要求, 施工方案可行有效, 得到专家的高度认可。

木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接构造应能满足PC保温板墙吊装的准确性和高效性, 实现高效施工目标。木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接构造主要将木结构柱、内置钢导槽在工厂一体化成型, 现场板墙吊装实行“引导式就位, 挤密注浆封缝”的方法, 操作灵活, 误差可控, 减少由于吊装原因造成不必要的返工, 可有效提高吊装设备的使用效率。

木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接构造, 包括木结构柱、导槽、螺纹成型自攻螺钉和PC保温板墙, 所述木结构柱的一侧设有U型凹槽, 通过所述螺纹成型自攻螺钉将导槽固定于U型凹槽内, 相互连接的两木结构柱之间的导槽内活动安装有所述PC保温板墙, 所述U型凹槽的成型尺寸大于导槽的成型尺寸1~2mm (见图2) 。该连接构造设计合理, 工厂化定制, 现场快速吊装, 施工速度快, 缩短工期, 节约大量劳动力, 具有良好的经济和社会效益。

1) 所述木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接构造图中的U型凹槽的成型尺寸应大于钢导槽的成型尺寸1~2mm, 以便钢导槽顺利嵌入安装固定。

2) 所述木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接构造图中的钢导槽采用槽钢制造而成, 槽钢壁厚≥5mm, 槽钢内壁平整光滑, 嵌入柱身凹槽内, 不得出现翘曲或板面损伤、凸起等现象。

3) 所述木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接构造图中的螺纹成型自攻螺钉采用多个, 且沿柱身设置, 相互间距≤350mm, 主截面应多排设置, 至少≥2排, 横向间距宜为200~300mm, 钢导槽侧面横向≥1排, 间距≤150mm。

4) 所述木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接构造图中的螺纹成型自攻螺钉最终固定后的螺钉顶面伸入钢导槽内表面1~2mm, 并与主体结构可靠连接。

5) 所述木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接构造图中的钢导槽内表面涂刷有1层防锈润滑剂, 以辅助PC保温板墙顺利就位, 同时兼顾保护钢导槽的作用。

6) 木结构柱与下层混凝土结构采用“钢框外伸锚筋”的方法与混凝土结构进行现浇固定, 钢框采用厚度≥6mm钢板制成, 与木结构柱在工厂一体化生产加工与固定, 外伸锚筋焊接于钢框外表面, 外伸长度≥500mm, 同时, 为加强柱与混凝土结构之间的连接强度, 钢框外表面应做粗糙处理, 粗糙面积不小于钢框外总表面积的80%。

7) 由于木结构柱-PC保温板墙导槽式连接技术依靠木结构框架梁柱体系来承受荷载, 梁-柱、梁-板连接主要采用固定角钢焊接连接, 实现了装配式木结构焊接安装, 可有效提高吊装速度, 以尽可能降低湿作业。

8) 外墙窗户、阳台等构造与PC保温板墙在工厂一体化成型, 降低现场作业工作量, 但在预制构件运输、吊装等过程中应加强成品保护, 这一点应加强重视。

9) 卫生间、设备间、电梯间等构造设计建议采用现浇剪力墙结构, 屋面采用斜屋面构造设计, 防水构造设计按照一级防水做法, 不上人屋面。

10) 为加强木结构防火、防腐性能, 宜采用刨光的方木 (包括胶合木) 和原木, 木屋盖的吊顶、非承重PC保温板墙等应采取水泥石棉板、石膏板及外涂防火涂料等防火措施。

下面重点介绍木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接细部构造施工技术, 其施工工艺流程如下:

加工柱身凹槽→钢导槽嵌入、固定→构件运输与进场验收→柱吊装、固定→柱安装误差调整→涂刷防锈润滑剂→PC保温板墙吊装→节点密封处理→PC保温板墙就位后顶面处理→梁吊装。

1) 加工柱身凹槽 木结构柱及柱身凹槽在工厂集中加工处理, 柱身凹槽的尺寸设计要能够满足后期钢导槽的嵌入与固定要求, 其误差要严格控制, 木结构柱的凹槽成型尺寸要比钢导槽的尺寸大1~2mm, 柱身凹槽加工时应严格要求, 严禁出现负误差, 以便钢导槽安装就位。

2) 钢导槽 嵌入、固定钢导槽采用槽钢制作, 壁厚以5mm为宜, 嵌入木结构柱内的深度以木结构柱该方向尺寸的1/3为宜, 钢导槽外包设计宽度以公式[B+2t+2× (2~3) ]精确计算, 单位以mm计, 其中B为PC保温板墙厚度, t为钢导槽壁厚, 导槽内壁应平整光滑, 不得出现翘曲变形等缺陷, 同时导槽的刚度要满足一定要求, 在导槽嵌入过程中不至于出现过大变形, 导槽与木结构柱采用螺纹成型自攻螺钉沿柱身固定, 螺纹成型自攻螺钉沿柱身设置, 间距≤350mm, 螺纹成型自攻螺钉通过钢导槽上的预留孔实现固定操作, 螺纹成型自攻螺钉最终固定后的螺钉顶面应伸入钢导槽内1mm, 以便后期保温板墙快速就位。

3) 构件运输与进场验收 已加工好的木结构柱从工厂运输至工程现场过程中应加强构件保护, 尤其是对已嵌入凹槽内的钢导槽进行成品保护, 同时对由于运输造成的偏差超过规范要求的木结构柱成品构件, 以及影响PC保温板墙顺利就位的情况时, 进场验收视为不合格, 应严禁进场, 或经合理化处理后方可进场吊装施工。

4) 柱吊装、固定 柱吊装要按照规范要求严格控制柱的平面、垂直度和标高误差, 并做好预制柱安装后的临时固定工作, 临时固定采用3根可调节钢支撑, 保证柱安装误差不能超过规范要求, 否则后期保温板墙的就位会比较困难。柱吊装误差控制:平面误差≤2mm, 标高误差≤3mm, 垂直度偏差≤0.3%。

5) 柱安装误差调整 在进行PC保温板墙吊装前, 需对每根柱的就位误差进行检查与调整, 一旦误差较大, 直接影响PC保温板墙吊装质量与安装效率。

6) 涂刷防锈润滑剂 在钢导槽内侧涂刷防锈润滑剂有助于对节点构造的保护, 同时还可减少PC保温板墙就位过程中与钢导槽之间的摩擦力, 方便就位。

7) PC保温板墙吊装 在柱与柱之间的导槽内将PC保温板墙沿着导槽从上至下安装就位, 在板墙设计尺寸符合要求的前提下, 若出现就位困难, 应采用斜向可调支钢架适当调整柱的垂直度, 以便就位;若就位时出现柱间尺寸过大, 板墙就位后不牢, 应采用钢垫片适当调整。

8) 节点密封处理 PC保温板墙吊装完毕, 在板墙与钢导槽夹缝内采用密封胶进行密封处理, 板墙与钢导槽夹缝内采用硅酮类密封胶进行处理, 当出现注胶困难情况时, 应采用压力注胶, 密封处理应保证连接节点处不出现气密性不良等现象。

9) PC保温板墙就位后顶面处理 板墙全部就位固定后, 应校核板墙顶面标高, 并做适当处理, 板墙顶面标高应小于梁底设计标高10mm, 以便整体结构受力合理。

10) 梁吊装 梁吊装前, 应在PC保温板墙顶面与梁底面留有的10mm缝隙处设置1层橡胶板条, 橡胶板条厚度为10mm, 再进行梁体吊装工作。

本文介绍了在预制装配式框架结构体系下的木结构柱-PC保温板墙导槽式节点连接施工方法, 板墙吊装实行“引导式就位, 挤密注浆封缝”的方法, 操作灵活, 误差可控, 减少由于吊装原因造成不必要的返工, 可有效提高吊装设备的使用效率, 较传统的施工方法节约40%左右的人工费, 相对施工耗时缩短70%以上, 有效提高了安装质量与效率, 为推进我国装配式建筑高效施工做出一定贡献。