鋼結構建筑全預制外墻施工工法

1鋼結構建筑全預制外墻施工工法隨著裝配式建筑和預制構件的迅速發(fā)展，工程建設項目周期在不斷地縮短，同時針對當下社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，業(yè)主對于工程建設的施工速度逐步提高，而為了滿足這一需求，裝配式建筑成為建筑行業(yè)的主流。本工法依托深圳市市長圳公共住房及其附屬工程項目和實驗學校南校區(qū)二期設計采購施工總承包工程項目解決單位工程在較短的工期內(nèi)完成建設并投入使用，傳統(tǒng)施工工藝無法按時完成的難題，總結出一套鋼結構建筑全預制外墻的施工工法。鋼結構建筑全預制外墻施工工法已申報實用新型專利，同時該工法經(jīng)科技查新，在國內(nèi)尚未見相關報道，經(jīng)廣東省建筑業(yè)協(xié)會科技成果鑒定會鑒定為國內(nèi)領先技術。2.1縮短建設周期本工法采用鋼結構+全預制外墻的結構形式，鋼結構和預制構件均為工廠預制，同時由于預制構件可達到免抹灰的清水混凝土效果，可減少外墻處理工序，從而縮短建設周期，節(jié)約工期。2.2降低工程造價本工法縮短建設周期，減少了外墻處理施工工序，節(jié)約了人員、材料和機械的投入。2.3提高施工質(zhì)量預制外墻和鋼結構均在工廠提前生產(chǎn)，施工質(zhì)量得以保證，同時采用密封膠對結構縫隙進行封堵，提高了結構防滲漏的性能。2.4安全保障性強由于采用鋼結構和預制外墻，避免了外墻現(xiàn)澆施工，減少了高空作業(yè)的工程量，提高了施工的安全性。2.5可實施性強由于采用鋼結構和預制外墻，均為重復操作，便于工人操作，可實施性強。本工法適用于鋼結構和全預制外墻的工程。2本工法主要解決了傳統(tǒng)施工工藝無法在較短時間內(nèi)建造完成單體項目的問題，核心在于采用鋼結構+全預制外墻結構形式，預制外墻與鋼結構采用預埋支座螺栓連接方式；預制外墻之間拼縫采用密封膠封堵，縮短現(xiàn)場外墻處理的施工工序，從而縮短工期。同時采用1+2+1的形式即結構凹槽防水+雙層密封膠封堵+中空疏水槽如圖4-1所示，其中在預制外墻內(nèi)外側分別施工密封膠，然后兩層密封膠中間設置滲漏水疏水槽，將滲漏水排至室外散水。傳統(tǒng)全現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構施工周期較長，且施工質(zhì)量較差，主體結構施工完成后仍需要對外墻進行螺桿孔洞封堵等外墻處理施工，根據(jù)現(xiàn)階段的外墻封堵質(zhì)量存在一定的漏水隱患，后期二次處理將會花費大量的人工費、材料費和機械費。由于鋼結構和預制外墻都是提前預制，現(xiàn)場安裝，可以節(jié)約工期，同時，預制外墻和鋼結構在工廠加工，構件的平整度、垂直度等精度高，不需要后期對外墻進行處理，因此可以縮短施工周期，節(jié)約費用。圖4-1防水原理圖鋼結構和預制外墻深化設計→施工測量→基礎及預埋件施工→鋼結構吊裝→預制外墻吊裝→預制外墻縫隙鋪貼美紋紙→預制外墻縫隙打膠→移除美紋紙35.2.1鋼結構和預制外墻深化設計根據(jù)單體建筑的相關參數(shù)將本結構體系進行拆分，在滿足建筑使用功能的前提下，實現(xiàn)功能單元的標準化設計，深化設計的主要考慮標準化、模數(shù)化、輕型化、少規(guī)格多組合。針對鋼結構采用BIM模型對整體進行建模如下圖5.2.1-1。圖5.2.1-1鋼結構BIM模型然后綜合考慮與預制外墻的連接，將結構進行深化設計，鋼結構構件深化設計如表5.2.1-1.表5.2.1-1鋼結構BIM模型構件名稱結構模型型鋼規(guī)格方管鋼柱RHS400*14RHS500*400*16鋼框梁H650X250X20X20H500X250X12X184次鋼梁H400X250X12X18鋼樓梯花紋鋼板鋼結構細部節(jié)點深化如表5.2.1-2表5.2.1-2鋼結構細部節(jié)點構件名稱效果圖備注柱底節(jié)點主次鋼梁剛性連接節(jié)點5主次鋼梁鉸接連接節(jié)點牛腿連接節(jié)點由于鋼結構和預制外墻均為工廠預制，因此對于鋼結構和預制外墻之間的連接節(jié)點是本結構體系的關鍵，保證鋼結構與預制外墻連接牢固密實，同時預制外墻安裝平整度達到規(guī)范要求。通過深化設計，鋼結構與基礎采用地腳螺栓連接，相關連接節(jié)點如下圖5.2.1-2.所示。6圖5.2.1-2鋼結構連接節(jié)點鋼結構與預制外墻采用螺栓連接，相關連接節(jié)點如下圖5.2.1-3所示7預制外墻與鋼梁連接節(jié)點預制外墻細部連接節(jié)點板底連接節(jié)點板中連接節(jié)點圖5.2.1-3鋼結構與預制外墻連接節(jié)點5.2.2施工測量鋼柱的平面位置確定和垂直度調(diào)整，用全站儀放樣出柱子軸頸中心位置在埋件上的準確位置，吊裝柱子，調(diào)整柱子就位中心和軸線的偏差。吊裝完成后調(diào)整垂直度偏差：吊裝后要對鋼柱的垂直度進行全面的重新校正。校正的方法是借助千斤頂或葫蘆進行推或拉的校正，使鋼柱的垂直度偏差達到允許的范圍之內(nèi)。采用經(jīng)緯儀檢查垂直度的方法是用經(jīng)緯儀后視柱腳下端的定位軸線，然后仰視柱頂中心線，互相垂直的兩個方向柱頂中心線投影均與定位軸線重合，或誤差小于控制要求，認為合格。垂直8控度偏差在焊接前后都應嚴格控制，最終保證焊后垂偏數(shù)據(jù)在規(guī)范之內(nèi)?？乜刂戚S線制軸線圖5.2.2-1基礎點位控制5.2.3基礎及預埋件施工預埋件施工按照以下流程：基礎施工--預埋件安裝位置測量定位--預埋件安裝--預埋件臨時固定--預埋件安裝位置復核測量—預埋件加固－－澆筑混凝土。根據(jù)幼兒園施工圖紙，首先對鋼結構立柱進行定位放線，然后根據(jù)圖紙要求施工鋼結構立柱基礎及底梁。圖5.2.3-1基礎及地梁施工隨后安裝基礎內(nèi)部預埋件9圖5.2.3-2預埋件安裝鋼結構預埋件安裝隨砼結構施工同步進行，當土建施工到對應的結構標高時，鋼結構預埋件在土建施工鋼筋完成安裝后，及時安裝預埋鐵件。預埋件有2種，預埋鐵件，預埋錨栓。預埋鐵件安裝；預埋鐵件是預埋在豎向砼結構上的平面埋件，預埋鐵件主要是下部吊掛鋼結構的焊接用固定用鐵件。預埋鐵件的預埋要求為平面與砼面一直，軸線，標高±偏差控制在20mm.預埋錨栓是垂直預埋在砼結構立面用于定位和固定鋼桁架的基準控制節(jié)點。預埋錨栓埋設精度要求較高。預埋錨栓的安裝要求為標高±3mm，軸線偏差±5mm。預埋件安裝后，要進行必要的測量復核，測量復核后，對預埋件進行必要的固定，預埋件的固定必須保證預埋件在土建砼施工過程中，不會有較大的偏位。5.2.4鋼結構安裝根據(jù)鋼結構施工圖紙及鋼結構安裝方案將鋼結構梁和鋼結構立柱進行安裝。5.2.4.1安裝流程如下圖5.2.4.1-1所示地腳螺栓的預埋安裝第一批鋼柱安裝一層主次梁安裝第二批鋼柱安裝二層主次梁安裝三層主次梁安裝屋頂主次梁安裝樓梯安裝圖5.2.4-1鋼結構安裝流程圖5.2.4.2鋼結構安裝要點（1）待吊裝完成一個施工段，鋼構形成穩(wěn)定框架單元，經(jīng)測量校正后安裝高強螺栓。（2）扭剪型高強螺栓安裝時應注意方向：螺栓的墊圈安在螺母一側，墊圈孔有倒角的一側應和螺母接觸。（3）高強螺栓的緊固分兩次進行。第一次為初擰：初擰緊固到螺栓標準軸力（即設計預拉力）的60%～80%。第二次緊固為終擰，終擰時扭剪型高強螺栓應將梅花卡頭擰掉。（4）鋼結構安裝螺栓孔的孔徑及偏差如下表：名稱直徑及允許偏差（mm）螺栓直徑允許偏差螺栓孔直徑允許偏差+0.43~0+0.52~0+0.84~0圓度（最大和最小直徑之中心線傾斜度不大于板厚的3%，且單層板不大于2mm，多層板組合不得大于3mm5.2.5全預制外墻的安裝5.2.5.1預制構件吊裝（1）預制外墻安裝前測量工在樓層彈位置線和300mm控制線，同時在周邊現(xiàn)澆結構彈1m線，便于控制預制外墻的平面位置和尺寸偏差；（2）預制外墻應根據(jù)水準點和軸線校正位置，高度和寬度方向允許偏差控制在4mm內(nèi)；（3）預制外墻安裝完成后表面平整度內(nèi)表面允許偏差為4mm，外表面允許偏差為3mm，垂直度偏差應控制在10mm內(nèi)。吊裝過程照片如下圖5.2.5-2所示預制外墻吊裝預制構件就位圖5.2.5.1-1安裝過程照片5.2.5.2微調(diào)及固定根據(jù)預制構件與鋼結構的連接節(jié)點要求，將兩者進行連接，若出現(xiàn)偏差應采用電動葫蘆及時微調(diào)，保證安裝的準確性，隨后用螺栓或七字碼將預制構件與鋼結構連接牢固。圖5.2.5.2-1微調(diào)及固定5.2.5.3解除吊具預制構件支撐及固定裝置安裝完成后，拆除預制構件吊裝工具，進行下一塊預制構件吊裝。5.2.6貼美紋紙待每一層預制構件安裝完成后需對每個縫隙進行封堵，為保證縫隙封堵美觀性，提前在縫隙兩側粘貼美紋紙。采用項目部研發(fā)的美紋紙鋪貼儀進行施工。美紋紙鋪貼前對預制外墻基層進行處理，清除外墻表面的雜物及灰塵，同時保持墻面干燥。由于本工法采用內(nèi)外兩層密封膠封堵，需要在內(nèi)外兩側鋪貼美紋紙。圖5.2.6-1鋪貼美紋紙5.2.7密封膠施工美紋紙鋪貼完成后，采用毛刷清除縫隙內(nèi)部的浮塵及雜物，隨后采用進行密封膠施工。（1）根據(jù)填縫的寬度，45度角切割膠嘴至合適的口徑，將外墻密封膠置入膠槍中，盡量將膠嘴探到接縫底部，保持合適的速度，連續(xù)打足夠的密封膠并有少許外溢，避免膠體和膠條下產(chǎn)生空腔；（2）施工前在內(nèi)外兩側同時塞入PE棒，塞入深度不小于40mm，確保密封膠深度不小于30mm，相應節(jié)點如下圖所示：圖5.2.7-1鋪貼美紋紙（3）確保密封膠與粘接面結合良好，并保證設計好的寬深比；（4）當接縫大于30mm或為弧形縫底時，建議兩步施工，即打一半之后用刮刀或者刮片下壓密封膠，然后再打另一半；施打豎縫時應注意由下向上，緩慢移動保證注膠飽滿?？p隙超過3.5厘米的時候分兩次注膠，待第一次所打膠體固化后施打二次填滿縫隙，防止膠縫過寬導致流掛現(xiàn)象。（5）密封膠施工完成后，用特制刮刀或其他工具將密封膠刮平壓實，保證膠面距離墻面2毫米，禁止來回反復刮膠動作，保持刮膠工具干凈；圖5.2.7-2清除縫隙內(nèi)雜物圖5.2.7-3密封膠施工5.2.8移除美紋紙當密封膠施工完成后，待其達到設計強度后，移除美紋紙，移除美紋紙應注意以下幾點：（1）美紋紙膠帶必須在密封膠表干之前揭下，以防止密封膠表面固化后不易撕脫，影響膠縫美觀。美紋紙撕扯速度不宜過快，以免影響膠縫外觀。施工完成后，立即用或者其他溶劑清洗工具。固化了的密封膠只能用機械刮除方法去除；（2）施打豎縫時自下而上修飾，刮刀上多余的密封膠可以填入接下來要施工的縫隙中（注意刮刀清潔，避免異物混入密封膠中）。圖5.2.8-1移除美紋紙表6.1-1主要材料序號名稱規(guī)格1混凝土C25、C30、C352預制外墻/3預制鋼梁/4預制鋼柱/5鋼板440mm×500mm×10mm6硅酮結構密封膠表6.2-1安裝設備工具序號設備名稱數(shù)量（臺）用于施工部位備注1履帶吊2構件吊裝2汽車吊2構件吊裝31構件吊裝4挖掘機2土方開挖與回填5運輸汽車土方運輸6砂輪切割機2整個工程7角磨機2整個工程8混凝土振搗器2整個工程混凝土振搗9插入式振搗器4整個工程混凝土振搗蛙式打夯機2整個工程回填土打膠槍6預制構件縫隙封堵美紋紙鋪貼儀3用于鋪貼美紋紙7.1.1《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準》GB503007.1.2《建筑結構荷載規(guī)范》GB500097.1.3《建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB502027.1.4《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB502057.1.5《鋼結構焊接規(guī)范》GB506617.1.6其他相關國家規(guī)范、行業(yè)標準7.2.1預制構件進場驗收（1）構件高、寬、厚、對角線差值使用鋼卷尺分別對預制外墻構件上部、下部進行測量，測量的位置分別為從構件頂部以下500mm，底部以上800mm；取兩者較大值作為構件的偏差值，與預制構件廠的出廠檢查記錄對比，允許偏差為±5mm。同樣使用鋼卷尺對構件的高度、厚度、對角線差進行測量。高度、厚度測量方法采用鋼尺量一端及中部，取其中偏差絕對值較大處，對角線差測量方法采用鋼尺量兩條對角線。（2）預制外墻構件側向彎曲、表面平整度偏差使用2m靠尺和金屬塞對構件內(nèi)外的平整度進行測量。墻板抹平面（內(nèi)表面）允許誤差為5mm，模具面（外表面）允許誤差為3mm。7.2.2裝配和緊固接頭時，應從安裝好的一端或剛性端向自由端進行；高強螺栓的初擰和終擰，都要按照緊固順序進行：從螺栓群中央開始，依次向外側進行緊固。7.2.3免螺桿加固組件安裝完成后，班組工人和帶班對銷釘設置、焊縫質(zhì)量、模板垂直度、平整度進行檢查，檢查合格后通知質(zhì)檢、監(jiān)理驗收。7.2.4安裝前應對鋼構件的摩擦面進行除銹。7.2.5終擰檢查完畢的高強螺栓節(jié)點及時進行油漆封閉。7.2.6高強螺栓終擰后要保證有2～3扣的余絲露在螺母外圈。7.2.7高強螺栓安裝時應清除摩擦面上的鐵屑、浮銹等污物，摩擦面上不允許存在鋼材卷曲變形及凹陷等現(xiàn)象。安裝時應注意連接板是否緊密貼合，對因鋼板厚度偏差或制作誤差造成的接觸面間隙，按下表方法進行處理。表7.2.7-1尺寸偏差處理辦法間隙大小處理方法處理圖例不作處理將高出的一側磨成1:5地緩度，使間距小于1.0mm加墊板，墊板厚度不小于3mm，最多不超過二層，墊板材質(zhì)和摩擦面處理方法應與構件相同7.2.8裝配和緊固接頭時，應從安裝好的一端或剛性端向自由端進行；高強螺栓的初擰和終擰，都要按照緊固順序進行，從螺栓群中央開始，依次由里向外、由中間向兩邊對稱進行，逐個擰緊。緊固順序見下圖：圖7.2.8-1高強螺栓的緊固順序示意圖7.2.9構件制作的模板分項工程、鋼筋分項工程和混凝土分項工程質(zhì)量驗收，按照《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2015）及《裝配式混凝土建筑技術規(guī)程》（GB/T51231-2016）的要求執(zhí)行。7.2.10預制構件與結構之間的連接應符合設計要求。7.2.11預制構件生產(chǎn)用原材料水泥、砂子、石子、鋼筋質(zhì)量應符合國家現(xiàn)行規(guī)范要求。7.2.12進入現(xiàn)場的預制構件必須進行驗收，其外觀質(zhì)量、尺寸偏差及結構性能應符合設計及《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》的要求。7.2.13構件安裝前，應認真核對構件型號、規(guī)格及數(shù)量，保證構件安裝部位準確無誤。7.2.14用于檢查和驗收的檢測儀器應經(jīng)檢驗合格方可使用，精密儀器如經(jīng)緯儀和水平儀等應通過國家統(tǒng)計局或相關單位進行檢驗。8.1.1《建設工程安全生產(chǎn)管理條例》（國務院第393號令）8.1.2《建筑施工安全檢查標準》JGJ598.1.3《建筑施工安全技術統(tǒng)一規(guī)范》GB508708.1.4《建筑施工安全檢查標準》JGJ598.1.5其他相關國家規(guī)范、行業(yè)標準8.2.1進場施工前應檢查現(xiàn)場施工作業(yè)條件，及時整改、消除安全隱患。8.2.2作業(yè)人員必須嚴格遵守施工現(xiàn)場的各項安全規(guī)章制度，嚴格按照操作規(guī)程施工，施工人員進入現(xiàn)場必須戴安全帽、安全鞋，作業(yè)人員要配備相應的安全防護用品。8.2.3在鋼結構上作業(yè)時，需系掛安全繩，防止墜落等事故。8.2.4遇有惡劣天氣或風力在六級以上時，不得進行預制構件吊裝施工。定期對現(xiàn)場各種大型機械進行檢查每次起重吊裝前，質(zhì)檢員及安全員必須嚴格進行吊點連接檢查；8.2.5預制構件在場內(nèi)運輸時車速控制在5km/h以內(nèi)，并注意避讓行人與車輛。預制構件的裝卸位置應位于起重裝置吊運范圍之內(nèi)，嚴禁超負荷起吊；8.2.6吊裝過程中必須有統(tǒng)一的信號指揮，各臺塔吊使用專用的對講機頻道，防止現(xiàn)場出現(xiàn)混亂；8.2.7注意交叉作業(yè)，高層施工作業(yè)易出現(xiàn)物體打擊事故。上層進行結構施工，涉及不同工種作業(yè)，作業(yè)人員需佩戴好防物體打擊裝備，必要時需設置臨時防護棚，并且作業(yè)工人需佩戴工具袋，嚴禁向下拋擲物品。9.1.1《聲環(huán)境質(zhì)量標準》GB30969.1.2《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標準》GB125239.1.3其他相關國家規(guī)范、行業(yè)標準9.2.1嚴格遵守《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標準》GB12523，作業(yè)時盡量控制噪聲影響，對噪聲過大的設備盡可能不用或少用，把噪聲降低到最低限度。9.2.2避免夜間施工，施工作業(yè)都安排在白天工作時間段。9.2.3在施工現(xiàn)場倡導文明施工，盡量減少人為的大聲喧嘩。9.2.4施工現(xiàn)場做到工完場清。10.1.1圳公共住房項目深圳市長圳公共住房項目位于光明區(qū)光僑路與科裕路交會處，項目上鋼結構建筑全預制外墻施工技術已于2018年8月13日正式投入使用，建造時間約90天，其經(jīng)濟效益分析如（1）采用裝配式全預制外墻費用：人工費：人工費單價*總用工數(shù)=450元/工時*2000工時=202500元材料費：預制構件單價*預制外墻體積=2000元/m3*588.70m3=1177400元機械費：汽車吊租賃單價*汽車吊使用時間=1500元/臺班*50臺班=75000元共計費用：202500元+1177400元+75000元=1454900元（2）采用傳統(tǒng)的二次結構費用：人工費：人工費單價*（砌體結構工日+外墻處理工日+其他）=450元/工時*3000工時=1350000元材料費：砌體單價*砌體體積=360元/m3*588.70m3=211932元抹灰費（含人工）：抹灰單價*抹灰面積=33元/㎡*4000㎡=132000元涂料費（含人工）：涂料單價*涂料面積=48元/㎡*4000㎡=192000元機械費：施工電梯租賃單價*施工電梯使用時間+進出場費=20000元/月*3個月+20000元=80000元總造價=1350000+211932+132000+192000+160000=1965932元（3）節(jié)約費用合計1965932元-1454900元=511032元綜上所述，本技術比常規(guī)施工方法節(jié)約成本511032元，因此采用本技術更加經(jīng)濟。10.1.2實驗學校南區(qū)二期設計采購施工總承包工程本項目利用鋼結構建筑全預制外墻施工工法，其中1#教學樓采用鋼結構+全預制外墻，實現(xiàn)了免抹灰的清水混凝土效果，縮短了工期，減少了人員、材料、機械費用的投入。相關費用計算如下所示：（1）采用鋼結構+砌筑結構形式施工需要10個月完成，費用如下：人工費：人工費單價*總用工數(shù)（含砌體結構工日+外墻處理工日+其他）=450元/工時*5000工時=2250000元材料費：砌體結構單價*砌體體積=395元/m3*3000m3=1185000元機械費：施工電梯租賃單價*施工電梯使用時間+進出場費=20000元/月*10個月+20000元=220000元抹灰費（含人工）：抹灰單價*抹灰面積=33元/㎡*7500㎡=247500元涂料費（含人工）：涂料單價*涂料面積=48元/㎡*7500㎡=360000元共計費用：2250000元+1185000元+220000元+247500元+360000元=3670000元。（2）采用本工法施工需7個月，相關費用如下：人工費：人工費單價*總用工數(shù)（含砌體結構工日+外墻處理工日+其他）=450元/工時*1500工時=675000元機械費：汽車吊租賃單價*汽車吊使用時間=1100元/臺班*250臺班=275000元材料費：預制外墻單價*預制外墻體積=1500元/m3*1500m3=2250000元共計費用：675000元+275000元+220000元+2250000元=3200000元。（3）節(jié)約費用合計3670000元-3200000元=470000元本工法采用鋼結構+全預制外墻結構形式，外墻全部采用預制混凝土外墻，預制外墻