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钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板载重

【干货】预制装配式钢结构的墙板体系简介(内含动图)

by 邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer |2017年7月12日 | 材料知识, 结构产品
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导言:围护墙体是建筑物的重要组成部分,在钢结构中,墙体材料的选择尤其重要。钢框架建筑的荷载由梁柱传递,墙体不起承重作用,这是钢结构建筑的墙体与传统的砖混或内浇外砌剪力墙建筑的根本区别。这一特点使钢结构的墙体成为纯围护结构,可以根据居住空间的要求灵活分割。由于钢结构建筑的结构体系可以实现高度工业化生产和装配式安装,所以适合于钢结构的墙体材料必须也要满足工厂化生产、现场装配化施工的要求,与钢结构的结构体系的安装相匹配。同时,钢结构体系建筑的特征之一是轻质高强,钢结构建筑的墙体材料也应该具备这一特征,否则过重的墙体会增加整体结构的自重,就会丧失钢结构质轻的优势。钢结构常用的墙体形式如下所示:

  • 1.1 轻型砌筑类墙体

因钢结构框架承重的特点,本文所指的砌块墙体是不承重的新型轻质砌块墙体,工程中常用的有混凝土小型空心砌块墙体(普通型和轻集料)、蒸压加气混凝土砌块墙体、硅酸盐混凝土砌块(粉煤灰砌块、炉渣砌块、煤岩石空心砌块)墙体、石膏砌块等墙体类型。

轻质砌体的原材料资源丰富,不会像黏土砖破坏环境,同时保温、防火、抗震性能较好,生产加工简单,在工程中有广泛的应用。但是砌块材料也有不可避免的缺点:

  • 墙体容易开裂,且在施工过程中存在大量的湿作业;
  • 钢材不耐腐蚀的特性要求钢结构建筑在施工过程中应尽量避免用水,但砌筑墙体是用水泥砂浆拌和物作为粘结材料,现场大量的湿作业容易使得钢结构锈蚀;
  • 施工速度慢,养护时间长,与钢框架体系快速装配化施工方式难以配套。
  • 1.2 轻质板材类墙体

轻质板材类墙体有大型轻质混凝土板的单一板材,也有与保温材料复合而成的夹芯板(俗称三明治板)。其可以做成条板,也可以做成大面积的整块板材。轻质板材类墙体可以实现工厂化生产、装配式施工,适用于工业化发展的钢结构。目前适用于钢框架结构体系并且能够达到建筑围护结构保温隔热、防渗隔声要求的板材类墙体主要有以下几种:

1.2.1 轻质蒸压加气混凝土板(Autoclaved Lightweight Concrete, 简称ALC板)

ALC板的材料和蒸压加气混凝土砌块完全相同,只是做成了条板,并在其中加入了钢筋网片。由于采用高温高压蒸汽养护,板材内部形成很多封闭的小孔,使其具有良好的保温隔声性能。此外,ALC板自重较轻,能够适应较大的层间位移角,具有良好的抗震性能。ALC板材配有专用连接螺栓,可以与钢框架灵活连接,外挂式或者嵌入式均可。ALC板是目前国内应用最广泛的新型墙体板材,它的技术目前比较成熟。被列为“国家住宅建设推荐产品”。

车间生产过程

加气制品为无机硅酸盐物质,绝对不会燃烧,由于产品导热系数很小,这使得热迁移慢,能有效的抵制火灾,并保护其结构不受火灾影响。

加气产品被广泛用于防火墙和有防火要求的建筑。

加气混凝土的内部结构像蛋糕一样,均匀地分布着大量的封闭气孔,多孔结构使其具备了良好的吸音、隔音性能,可以达到高标准分户墙的隔音要求。

外墙施工效果

外墙施工现场

外墙施工效果

 

外墙施工效果

产品堆放

容重:ALC板容重轻,B04等级:(绝干)Y0<425Kg/m3

强度:立方体抗压强度≥4MPa,单点吊挂力≥1200N。作为一种非承重维护结构材料完全能够满足在各种使用条件下对板材抗弯、抗裂及节点强度要求,是一种轻质高强维护结构材料;

隔音性:该材料是一种由大量均匀的、互不连通的微小气孔组成的多孔材料,具有很好的隔音性能,100厚的ALC板平均隔音量40.8dB,150厚ALC板的平均隔音量45.8 dB;

耐火性:ALC板材是一种不燃的无机材料,具有很好的耐火性能,作为墙板耐火极限100厚板为3.23小时;150厚板>4小时;50厚板保护钢梁耐火极限>3小时;50厚板保护钢柱耐火极限>4小时;都超过了一级耐火标准;

耐久性:ALC是一种无机硅酸盐材料,不老化,耐久性好,其使用年限可以和各类建筑物的使用寿命相匹配;

抗冻性:抗冻性好,经冻融试验后质量损失<1.5%(国家标准<5%),强度损失<5%(国家标准<20%);

抗渗性:抗渗性好,比标准砖抗渗性好5倍;

软化系数:软化系数高,Rw/Ro=0.88;

环保性能:该材料无放射性,无有害气体逸出,是一种绿色环保材料;

施工性:ALC板材生产工业化、标准化,安装产业化,可锯、切、刨、钻,施工干作业,速度快;

配套性:ALC板具有完善的应用配套体系,配有专用连接件、勾缝剂、修补粉、界面剂等;

施工简单造价:采用本材料不用抹灰,降低造价20-25元/平方米;可以直接刮腻子喷涂料;

表面质量好、不开裂:本材料因为采用干法施工,所以板面不存在空鼓裂纹现象;

1.2.2 玻璃纤维增强水泥板(Glass fiber Reinforced Concrete , 简称GRC板)

GRC板以低碱度的硫铝酸盐水泥轻质砂浆作为基材,以耐碱玻璃纤维作为增强材料,制成的中间有孔洞的条形板材。GRC板的重量仅是120mm黏土砖墙重量的20%左右,切割、钻孔较为方便,是一种性能较为优越的新型板材。GRC板也有一些缺点:在钢结构中应用时,墙体抹灰后容易出现裂缝,主要是由于板安装方法和抹灰方法不当造成的。另外,GRC板的墙体还容易形成返霜现象。

GRC复合外墙板的规格与主要技术性能:

1.2.3 钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板

钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板是用高强度冷拔钢丝焊接成桁架,中间填以阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料或岩棉等绝热材料,现场安装后,两侧喷水泥砂浆(一般需要喷三道)而形成的复合墙板。具有较好的保温、隔热、隔声性能,自重较轻。缺点是:墙板的接缝处容易形成热桥,降低钢结构住宅的保温隔热效果。

钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板干挂受力展示(图中重物达到1吨):

钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板生产过程:

1.2.4 钢筋混凝土绝热材料复合墙板

钢筋混凝土绝热材料复合墙板的两侧用薄钢筋混凝土板形成面层,中间层为岩棉或聚苯板制成的保温材料。这种复合墙板可以在工厂进行生产制作、现场进行装配式施工,很大程度上减少了现场的工作量,并且有利于抗震处理。但是,由于保温层是整体预制在复合板内部的,在板缝处必然会形成一定的冷、热桥,影响建筑的保温隔热性能。

1.2.5 金属复合板

金属复合板是一种夹心式结构,两侧为金属面材料、中间层为保温材料。金属面材料通常采用镀锌钢板、不锈钢板、铝板及彩色涂层钢板等。中间层保温材料为岩棉或聚苯板。金属复合板强度高、施工快捷、可多次拆装。但是金属不耐腐蚀,在钢结构中使用金属复合板时,需要通过一些措施提高其耐久年限。另外,金属复合板外表面一般不平整,所以为了达到室内的美观要求需要对内饰面进行二次处理。

1.2.6 现场拼装复合型墙板

现场拼装的复合型墙板通常采用轻钢龙骨为墙体支撑骨架,内外挂石膏板或水泥刨花板,中间填充岩棉保温。每一种材料都分别在工厂定型生产,在施工现场进行组装。现场复核墙板具有良好的保温隔热性能和防渗漏性能,各项材料的现场安装保证了保温层的连续性,有效避免冷、热桥的产生。但是现场组装比较复杂,与装配式建筑的发展不相适应。

参考文献:

【1】崔璐. 预制装配式钢结构建筑经济性研究[D]. 山东建筑大学, 2015.

【2】郝际平, 孙晓岭, 薛强,等. 绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J]. 工程力学, 2017, 34(1):1-13.


答疑环节:

有很多朋友在看到我文章之后加我微信问了很多问题,下面我挑一些有代表性的做一些解答,有一些问题我也是回答不出来,然后咨询身边的专业人士得到的答案,如果你有更好的答案欢迎联系我。

一、魏工提问邵工:我想问下,之前国内规定ALC不可应用于外墙,新加坡似乎应用很多,现在的材料是否跟以前不同了?到底是行不行?

回答:ALC应用于外墙的施工案例很多。因为ALC板的保温防火性能很好,有一种ALC板叫做ALC自保温外墙板,专门用于外墙。我看到ALC有用于外墙、内墙、屋面板,甚至是LOFT楼板的。这里我单独强调一下用到楼板是不建议的,因为很多人对这个材料不了解,没有经过设计就用到大跨度的楼板上,这是很危险的,需要用到LOFT楼板的时候可以采用我们的超薄夹层系统,我在后面会有提到。再来说到外墙,我觉得主要是因为接缝处防水的问题,导致这种板的使用限制,本身这个板材的防水性能还是可以的。一般,材料商是只供货不提供安装的。所以,施工单位如果忘记做防水处理就很麻烦。防水做法如下:ALC墙板安装完了,表面刮白色或者灰色外墙腻子打磨,滚涂或者喷涂透明防水涂料。

二、Alice提问邵工:ALC墙板可以用到2.8m高的墙面吗?

回答:我们在很多的施工案例上看到超过2.8m高的墙面都用到了ALC墙板。

邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer

建筑一网(www.jianzhu1.com)是一群同济大学毕业建筑和土木相关专业毕业的研究生和博士组成的技术团体。我们自2011年始即开始从事结构设计和研究工作, 积累了大量的研究成果和创新技术,并整理了对中国规范、FIDIC合同、欧洲规范和美国规范的总结笔记。此外, 团队还在结构产品领域有所研究,并推出了超薄夹层、板桁架、无檩网架、装配式厂房和装配式酒店等相关装配式产品。

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