唐猛

（桂林市興進(jìn)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司　廣西　桂林市　541002）

關(guān)于新型輕鋼結(jié)構(gòu)多層住宅施工技術(shù)的研究

唐猛

（桂林市興進(jìn)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司廣西桂林市541002）

近年來(lái)，我國(guó)的商品房產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大，住宅的形式和結(jié)構(gòu)多種多樣，新型輕鋼結(jié)構(gòu)由于其成本較低、鋼材料用量省、供貨便捷迅速、安裝簡(jiǎn)單方便、外形結(jié)構(gòu)美觀、內(nèi)部空曠，施工工期相對(duì)短等多方面的特點(diǎn)，在商品房中受到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)越來(lái)越受到工業(yè)和建筑業(yè)及其他多種行業(yè)的青睞，涉及應(yīng)用到的領(lǐng)域也越來(lái)越廣，例如別墅、體育場(chǎng)館、旅游建筑等等、尤以工業(yè)園配套生活區(qū)更為凸顯其適用性。本文通過(guò)介紹鋼結(jié)構(gòu)的材料、特性和制作安裝等施工技術(shù)，再結(jié)合工程實(shí)例，分析施工技術(shù)的研究問(wèn)題。

新型輕鋼結(jié)構(gòu)；多層住宅；施工技術(shù)

引言

鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑有其顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)度高、抗震性好、綠色環(huán)保等，因此受到了越來(lái)越多人的青睞。隨著我國(guó)近些年對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的探索，新型輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑應(yīng)用逐漸發(fā)展，但是仍然與商品化要求有一定的距離。與國(guó)外相比，尤其是歐美國(guó)家對(duì)這方面的科研取得了很大的成果，例如在芬蘭的別墅幾乎都是采用輕鋼龍骨框架的結(jié)構(gòu)體系，工業(yè)化水平非常高。本文以某一多層住宅為例，詳細(xì)介紹新型輕鋼結(jié)構(gòu)以及施工技術(shù)的研究應(yīng)用。

1　材料和技術(shù)設(shè)備

新型的輕鋼龍骨架鋼材可用來(lái)建設(shè)結(jié)構(gòu)式承重性質(zhì)的冷彎薄壁型鋼，運(yùn)用在《碳素結(jié)構(gòu)鋼》中的符合相關(guān)要求的Q235以及《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》中的Q345鋼材，其采用自攻螺釘、地腳螺栓等連接件，事先準(zhǔn)備好切割開(kāi)孔機(jī)等相關(guān)的工具。

工藝根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，控制工程中的鋼結(jié)構(gòu)施工工作、工藝制作、設(shè)備的安裝等，碰到那些構(gòu)造更加復(fù)雜，施工要求更高的結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行事先的工藝試驗(yàn)才可開(kāi)展工作[1]。

2　工程概況

2.1小區(qū)情況

某小區(qū)工程占地面積110畝，是中高檔的建筑住宅小區(qū)，總共2160m2，4層建筑的另加3m閣樓，用雙坡屋面設(shè)置頂層格局，其屋脊標(biāo)高是15m。小區(qū)中的27號(hào)樓33.5m長(zhǎng)，12.8m寬，共438m2，共用了700件鋼構(gòu)件，施工時(shí)間33d，重量達(dá)到120t，另外有600件鋼梁和100件鋼柱。

2.2小區(qū)情況分析

根據(jù)小區(qū)的具體情況分析，該小區(qū)屬于新型輕鋼結(jié)構(gòu)，具有一定的優(yōu)勢(shì)。①使用的構(gòu)件配套化、系列化、自動(dòng)化，精度高，尺寸的精算適合。②新型輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用在新墻材中，通風(fēng)光照等條件非常好。③在室內(nèi)的設(shè)計(jì)中，水管電器管等都安裝隱藏在墻體中，不影響效果和美觀。④通常來(lái)說(shuō)，新型輕鋼結(jié)構(gòu)盡量降低層高，擴(kuò)寬平面面積，才能使改造加固等優(yōu)點(diǎn)完全發(fā)揮。⑤輕鋼結(jié)構(gòu)的材料用輕薄優(yōu)質(zhì)材料，還具有強(qiáng)度高和占地面積小的優(yōu)勢(shì)，美觀還有防腐蝕效果。⑥這種材質(zhì)方便搬遷，還可以回收再利用，有效解決垃圾的處理問(wèn)題，環(huán)保而方便，有利于可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略實(shí)施。

2.3有限元分析法

在加強(qiáng)對(duì)新型輕鋼結(jié)構(gòu)多層住宅施工技術(shù)方面的分析與探討，需要采用有限元分析法進(jìn)行模擬分析，用ANSYS和SAP2000的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。用簡(jiǎn)支固定架梁兩端，彈塑性材料模型代替鋼材，加載節(jié)點(diǎn)段平均分布的荷載模擬實(shí)驗(yàn)。以表1就是試件HJL-1、2、3在正常情況下的極限性承受力。

表1　桁架梁承載力（節(jié)點(diǎn)總荷載）結(jié)果比較

如表1所示，由于連接剛度比模型計(jì)算出來(lái)的剛度值要小，所以計(jì)算的使用極限荷載誤差比較大，圖1表現(xiàn)出其撓度的曲線情況。

圖1　撓度曲線情況

根據(jù)撓度的曲線情況分析HJL-1、2、3，用ANSYS和SAP計(jì)算曲線，得出規(guī)律：荷載越大，實(shí)際測(cè)出的撓度曲線誤差就越大。這個(gè)結(jié)論證明了有限元分析用來(lái)模擬計(jì)算的有效性。

3　住宅體系制作安裝

3.1輕鋼程序制作

在輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)的構(gòu)成中，龍骨石鍍鋅冷彎高頻連接的三角形連接構(gòu)件以及輕型的矩形管，即薄壁中空方管所形成，其沿著鋼管的長(zhǎng)度指向方向連續(xù)分開(kāi)一段距離逐一進(jìn)行布置。

梁和單片的鋼架結(jié)構(gòu)差不多，都是通過(guò)2根中空矩形的鋼管和連接構(gòu)件連續(xù)連接形成，也就是用連接件朝著鋼管長(zhǎng)度指向的方向每隔一段距離沿著固定方向逐一布置。鋼管的橫截面尺寸一般都有三種，分別是80mm×40mm、60mm×40mm、40mm×40mm，而其梁高通常則是240～360mm。

輕鋼龍骨住宅的墻體結(jié)構(gòu)式用小型的橋架結(jié)合自攻螺釘以及導(dǎo)軌相互連接而成，鋼架沿著導(dǎo)軌的長(zhǎng)度指向方向每隔一段相同的距離逐一布置。這種類(lèi)型結(jié)構(gòu)的墻體可以根據(jù)其所在的位置不同而分成外墻和內(nèi)墻兩大類(lèi)型，也可以根據(jù)墻體受到的外載承受力，將其分成重墻和非承重墻兩大類(lèi)。這樣的結(jié)構(gòu)來(lái)建筑外墻無(wú)非就是要為其增加結(jié)構(gòu)的板材，彌補(bǔ)隔熱材料的不足，在內(nèi)墻位置為墻的骨架增添硅膠板或者是石膏板，而在承重墻外側(cè)的位置加有結(jié)構(gòu)性能強(qiáng)的板材作為支撐，因此，非承重墻的外側(cè)結(jié)構(gòu)通常來(lái)說(shuō)是不需要設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)的[2]。

該建筑結(jié)構(gòu)的樓板是采用壓型鋼板布置的，也就是現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合的樓板，其具備顯著的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。在建筑過(guò)程中，要通過(guò)栓釘固定壓型鋼板于鋼梁的穩(wěn)定出，這種功效用作為永久性性能的材質(zhì)模板，需要考慮到壓型鋼板增加的樓板的承受力。建筑中現(xiàn)澆混凝土層所應(yīng)用的輕骨料混凝土，其厚度控制在50～80mm之間。

3.2輕鋼住宅安裝

對(duì)于輕鋼住宅的安裝，通常采用的方式有兩種：①所有安裝程序都在現(xiàn)場(chǎng)完成；②部分程序在工廠組裝，另一部分現(xiàn)場(chǎng)安裝。

3.2.1基礎(chǔ)施工程序

一般的多層住宅建筑，所采用的基礎(chǔ)形式往往是以鋼筋混凝土條形為基礎(chǔ)，連接輕鋼骨架和地腳螺栓，其中，地腳螺栓的直徑長(zhǎng)度要在12mm以上，螺桿的下面要帶有彎鉤的配置。在混凝土中埋入的深度必須保持在38mm以上，而平直的部分長(zhǎng)度要在20mm以上。待這些比較基礎(chǔ)的施工程程序完成之后，要用2mm的珍珠棉在其基礎(chǔ)以及鋼結(jié)構(gòu)龍骨中間鋪好一層隔潮墊層，接著鋪好約18mm厚度的OSB板，或是換成其他的木質(zhì)襯墊均可，用來(lái)緩沖鋼構(gòu)件和混凝土之間產(chǎn)生的硬接觸[3]。

3.2.2輕鋼框架的安裝程序

安裝程序上有比較嚴(yán)格的規(guī)定，在墻體內(nèi)的全部承重立柱，包括其中的主要立柱或是其他的支撐立柱必須將其安裝在龍骨的體系之內(nèi)，而且保證立柱的頂端在龍骨的腹板之間的間隙最大值不能多于0.3mm，其立柱之間的間距通常在400mm左右，而立柱及軌骨之間連接的自攻螺絲要長(zhǎng)于14mm。一般的建筑在墻體轉(zhuǎn)角的地方到門(mén)側(cè)方向都需要一個(gè)暗柱，暗柱用龍骨制作并與墻體保持同樣寬度，如果墻體的長(zhǎng)度在20m以上時(shí)，則每隔10m就要用一個(gè)寬100mm、厚度要大于0.9mm的鍍鋅鐵皮加大剪刀來(lái)支撐，在剪刀的支撐處要增設(shè)加勁地腳螺栓。在平面的安裝工作做好之后，在安裝龍骨骨架，或是選擇直接立體安裝。完成墻體的安裝工作之后檢驗(yàn)，可以允許殼體的垂直度和標(biāo)準(zhǔn)垂直度有3mm的偏差，平整度有3mm的偏差，軸線位移的偏差則必須在2mm以?xún)?nèi)。連梁保持6～8m之間的長(zhǎng)度運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，并根據(jù)建筑的需要進(jìn)行截?cái)嗟墓ぷ?。?yán)格的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和施工體系要求每套住宅施工前都要有詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料，那樣龍骨才能遵照正確的尺寸大小安裝。待建筑框架都拼裝好之后，再安裝隔熱層、防風(fēng)板等[4]。

低層的新型輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)，要在其洞口過(guò)梁地方的兩端都增設(shè)一片柱，才能夠使方柱得以滿(mǎn)足承載力的要求。如果這種方式不能滿(mǎn)足其建筑要求，可以采取下面的方式來(lái)使過(guò)梁處片柱的承載力有效的提高。方法如圖2～3所示。

圖2　低層建筑中的洞口片柱示意圖

圖3　洞口處片柱改進(jìn)方法

3.2.3屋蓋和樓板的安裝

安裝樓板，就要垂直地將樓面梁放在柱上，不能使其偏差超過(guò)20mm。水平鋪設(shè)完龍骨以后，就要將壓型鋼板鋪設(shè)在龍骨的上方，要垂直于次梁或是樓面的龍骨的鋪設(shè)，相互間采用搭接，確保其接頭的位置在墻上或是梁上。鋪設(shè)鋼板工作完成以后，采用自攻螺絲將龍骨或是梁架固定好，螺絲的間距控制在600mm以?xún)?nèi)，保證栓釘和墻體梁架保持牢固的狀態(tài)。于壓型的鋼板上澆注混凝土，使其厚度保持在50～80mm之間。混凝土施工過(guò)程中，必須考慮到下層的墻體需要預(yù)埋螺栓以及加勁螺栓。

4　結(jié)束語(yǔ)

輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)的建筑是一種新型的建筑結(jié)構(gòu)，與一般的鋼結(jié)構(gòu)建筑對(duì)比，有很大的優(yōu)勢(shì)和特性，例如，新型的輕鋼龍骨建筑具有很高的強(qiáng)度以及良好的質(zhì)量性能比，施工處理的技術(shù)形式相對(duì)簡(jiǎn)單，而且其施工構(gòu)件在工廠可以預(yù)制，這在很大程度上提高了建筑工程施工的速度，與傳統(tǒng)的建筑施工相比，其建房時(shí)間大概可以縮短到原來(lái)的1/4。目前，新型的輕鋼結(jié)構(gòu)多層住宅商品房在我國(guó)的發(fā)展還處在初級(jí)的起步階段，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是在施工方面都存在了很多問(wèn)題，需要一步一步解決和完善。作為我國(guó)建筑住宅業(yè)發(fā)展的重要材料，我國(guó)的輕鋼結(jié)構(gòu)必須借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，才會(huì)擁有更為廣闊的發(fā)展前景。

[1]李?lèi)?，吳玉生，周孝?輕鋼住宅體系的國(guó)內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].建筑技術(shù)，2011，11（03）：49～50.

[2]李登滿(mǎn).冷彎薄壁型無(wú)比鋼建筑體系[J].建設(shè)科技，2010，14（18）：46～47.

[3]陸國(guó)威，陳堅(jiān).新型輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)多層住宅的施工技術(shù)研究[J].國(guó)外建材科技，2011，26（06）：47～49.

[4]丁成章.低層輕鋼骨架住宅設(shè)計(jì)[J].工程計(jì)算，2012，17（09）：79～80.

TU765

A

1673-0038（2015）29-0115-02

2015-6-21

唐猛（1988-），男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事房地產(chǎn)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理工作。