昆山中南世纪城21号楼位于江苏省昆山市太湖路和杨树路口, 为高层装配式钢结构住宅体系。建筑面积15 410.44m², 檐口高度96.65m, 地上33层, 地下2层, 标准层高2.9m。结构设计使用年限50年, 抗震设防烈度七度, 建筑防火耐火等级一级。主要构件均在工厂加工成型, 再运至施工现场安装。现场装配率达到85%以上, 装配节点施工技术控制是关系整个工程施工质量的关键 (见图1, 2) 。

本钢结构住宅采用钢框架-中心支撑结构。框架柱采用矩形钢管混凝土柱, 框架主梁通过框架柱上预设的短梁进行刚性连接, 次梁与框架柱、主梁节点采用铰接连接。中心支撑与框架柱、梁节点采用铰接连接。

框架柱采用矩形钢管混凝土柱, 钢材强度等级为Q345B (部分采用Q235B) 。根据设计要求, 工厂将10~18mm厚钢带在常温条件下冷弯成型, 通过高频焊接形成钢柱构件。整个柱构件仅有一条通长焊缝, 焊接变形影响范围小, 焊接质量稳定。

构件运到现场后, 通过塔式起重机吊装, 每4层为1节进行分段吊装。吊装顺序采用由中心向四周扩展的原则, 以保证对称性和稳定性。柱吊装过程中采用对接耳板进行临时连接固定, 校正、焊接完成后割除耳板。钢管柱内灌注无收缩自密实混凝土, 混凝土强度等级自下而上分别为C55, C50, C40, C30。钢框架柱吊装如图3所示。

1) 框架主梁通过框架柱上预设的短梁进行刚性连接。采用10.9S级M22摩擦型高强螺栓双剪连接腹板, 再通过带引弧板的全熔透坡口对接焊连接翼缘。

2) 次梁与框架柱节点采用铰接连接。次梁通过框架柱上预设的短梁与框架柱连接, 采用高强螺栓双剪连接腹板。

3) 主次梁节点连接采用铰接连接。次梁通过主梁腹板两侧设置的衬板, 采用高强螺栓铰接平接于框架主梁。

中心支撑与框架柱、梁节点采用铰接连接。支撑通过框架柱、梁上预设的斜腹板杆件连接, 采用高强螺栓双剪连接腹板形成整体, 如图4所示。

楼面板采用钢筋桁架组合楼承板。工厂根据设计图纸、开间尺寸、主次梁间距等综合因素进行翻样后, 加工成各种尺寸、型号及规格的钢筋桁架, 与镀锌压型钢板通过专用扣件组合。现场安装时钢筋桁架两端搁置在主次钢梁等支座上, 遇框架柱时搁置在预设的钢板支座上。局部大跨度开间下设置临时支撑。上层钢筋绑扎完成后, 浇筑C30混凝土形成整体楼面板。待混凝土强度满足拆模要求后, 即可松开专用连接扣件, 拆除压型钢板进行周转使用。

加工制作钢筋桁架组合楼承板时, 须严格控制好组合楼承板尺寸, 防止楼承板与支座、楼承板之间的间隙过大造成漏浆, 或互相叠合造成后期拆除压型钢板时困难。

楼梯采用工厂预制、现场吊装。在楼梯钢梁上焊接间距200mm的φ16栓钉, 插入预制楼梯端部预留的φ50mm孔洞中。预制楼梯吊装到位后, 将预留孔洞做灌浆处理, 如图5所示。

阳台、空调板等悬挑构件采用钢梁与框架柱、梁上预设的短梁进行刚性连接。采用高强螺栓双剪连接腹板, 再通过带引弧板的全熔透坡口对接焊连接翼缘, 如图6所示。

1) 构造形式 (由内至外) 内墙装饰面→150mm厚轻质复合节能板→50mm厚空气层空腔→10mm厚CCA板。

2) 节点构造 (1) 沿外墙展开面, 在节能板下侧设置100mm高细石混凝土防水坎。每2件板设1根8×200钢筋插入节能板下侧固定, 顶部通过焊接在钢梁上的固定件与节能板上侧固定。 (2) 节能板上安装竖龙骨@400mm, 龙骨上安装连接件, 10mm厚CCA板通过连接件固定在龙骨上, 节能板与CCA板之间保持50mm厚空气层空腔, 增加保温性能。CCA板接缝处嵌填建筑密封胶。 (3) 柱、梁节点处外包20mm厚保温岩棉。 (4) 与钢柱连接处, 轻质复合节能板预留凹槽, 插入焊接在钢柱上的└25×3 (L=120mm) 进行加强固定, 接缝用水泥粘接剂填实抹平。 (5) 轻质复合节能板之间通过企口连接, 嵌填墙板接缝材料。板与板间外侧粘贴防裂带, 如图7所示。

1) 构造形式 (由内至外) 内墙装饰面→60mm厚轻质复合节能板→厚涂型防火涂料→钢支撑→厚涂型防火涂料→60mm厚轻质复合节能板→50mm厚空气层空腔→10mm厚CCA板。

2) 轻质复合节能板之间通过企口连接, 嵌填墙板接缝材料, 板与板间外侧粘贴防裂带。与钢柱连接节点及上下端固定等安装方式与无支撑处外墙复合保温体系相同。

3) 内侧节能板下部不设混凝土防水坎, 如图8所示。

1) 根据设计要求采用不同墙厚的轻质复合节能板, 每2件板下部插入1根φ8×200钢筋与楼板进行固定, 顶部通过焊接在钢梁上的固定件与节能板上侧固定。

2) 与钢柱连接处, 轻质复合节能板预留凹槽, 插入焊接在钢柱上的└25×3 (L=120mm) 进行加强固定, 用水泥粘接剂填实抹平。

3) 轻质复合节能板之间通过企口连接, 嵌填墙板接缝材料。板与板间外侧粘贴防裂带。

4) 工字钢梁翼缘上下侧焊连接片, 通过自攻螺钉将60mm厚节能板包裹固定在工字梁外侧, 如图9所示。

1) 构造形式 (由中间向两侧) 钢支撑→厚涂型防火涂料→两侧各60mm厚轻质复合节能板。

2) 轻质复合节能板之间通过企口连接, 嵌填墙板接缝材料, 板与板间外侧粘贴防裂带。与钢柱连接节点及上下端固定等安装方式与无支撑处内墙板安装构造相同, 如图10所示。

1) 钢结构住宅实现了将2/3以上工地的事情工厂做, 将露天作业移至室内, 大大改善了作业环境, 充分体现了以人为本的科学发展核心理念。

2) 钢结构部件采用工厂高精度生产加工, 有效降低了施工现场人工作业误差, 现场质量控制点较单一, 使得工程质量更有保障, 施工也更安全, 并且大幅提高了施工效率。

3) 装配式墙体在满足强度、刚度、隔声、保温等性能的前提下, 还能提高3%~5%的户内净使用面积。

4) 本工程外墙采用由多种材料共同构成的复合节能墙体, 充分利用了各种材料及空气腔层的节能性能, 达到了DGJ32/J71—14《江苏省居住建筑热环境与节能设计标准》节能65%的要求, 符合国家及地方的产业政策和建设绿色、节能建筑的发展目标。