预拼装轻质蒸压加气混凝土大板的设计与施工
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预拼装轻质蒸压加气混凝土大板的设计与施工
侯兆新1，陈福林1，谢水兰1，马晓明1，黄国宏1，隋作钢2
( 1. 中国京冶工程技术有限公司 2. 中冶天工集团有限公司)
摘要：结合新加坡环球影城工程实践，对蒸压加气混凝土大板的预拼装设计和施工安装技术进行了研究。介绍了蒸压加气混凝土大板的构造和设计计算，详细介绍了大板的安装流程、现场拼装、前期拼装、连接构件、吊装准备和吊装施工，提出了施工过程中的安装要求和注意事项。工程实践表明，该技术解决了荷载过大、结构安全等问题，保证了工程的顺利进行。
关键词：蒸压加气混凝土板；预拼装大板；节点安装；防水处理
1 蒸压加气混凝土板的特点
蒸压加气混凝土板是一种绿色轻质、具有良好隔热、隔声、抗渗性能的建筑材料，既不具有放射性，又不含有石棉等对人体有害的物质，在生产过程中没有有害化学物质污染。具有一定吸湿性和透气性，即具有一定呼吸功能。工厂标准化生产，施工现场安装，可锯、可切，安装方便，可节省人力和缩短工期，为建筑师提供丰富想象和组合空间。涂料、软贴面材料、刚性块体贴面材料等均可方便施工。
该板材已被广泛用作内隔墙和外墙板，生产已产业化、规模化、标准化，板宽600 mm，最大板长6 m，板厚可以随设计荷载而定。安装方式可以采用横向或竖向排列，板材与钢结构或混凝土结构的连接可以采用欧美常用的固定连接或日本常用的可变形活动连接板连接。
蒸压加气混凝土板用作内墙时，板长3 m、板厚100 mm，质量不过108 kg，两个工人可以轻松地安装内墙，每人每天的安装速度可达30 m2以上，在楼层地面辅以轻便移动的工作平台，即可进行处理接缝及表面油漆工作。但外墙的安装节点、接缝处理较内墙复杂，由于板宽仅为600 mm，外墙接缝较多，其接缝的防水设计复杂，需用PE棒填缝，并用建筑防水胶合密封，在空中作业效率较低，质量难以控制，也不便检查。
每块蒸压加气混凝土小板都与外墙结构有两个连接点，安装前先在地面打孔、放上连接螺杆，再逐块吊装，在空中直接安装在钢结构或混凝土结构上，不管是采用螺杆连接还是焊接，都需在空中作业，施工人员安全难以保障，安装工作量大。因此，可以考虑预拼装蒸压加气混凝土板把大部分外墙板的空中作业移到地面，减少空中作业，提高生产率。
2 预拼装大板设计
预拼装大板设计的基本概念是在地面用钢结构框架或钢梁把数块600 mm宽的蒸压加气混凝土板拼装连接在一起，接缝在地面处理完毕，并在地面完成表面防水处理和油漆工作，再把拼装好的大板吊装在建筑物结构上，采用预拼装大板后，其空中作业量仅为一块小板的安装工作量，在空中仅需处理大板周边的接缝。预拼装大板结构如图1 所示。
图1 预拼装大板结构
与普通预制混凝土大板安装类似，每块大板与外墙结构有4个连接点，采用镀锌铁连接板连接，如图2所示。外墙大板的尺寸不能过大，同时必须考虑蒸压轻质加气混凝土墙板的厚度、吊装难易程度以及吊装荷载。
图2 预拼装大板节点安装示意
蒸压轻质加气混凝土预拼装大板需要设计钢结构框架，一般采用槽钢较为合适。如有条件采用专门设计的框架构建，可以更方便地连接安装小板，节省框架材料。框架结构可以为四边形闭合框架，通常设为边框，也可以采用不封闭的两根平行钢梁连接小板，一般放在中间，吊装稳定性较好。不管采用何种框架，蒸压轻质加气混凝土预拼装小板的安装可以选用横装法或竖装法，对于非框架法，槽钢的方向必须和小板的安装方向垂直。从吊装角度看，小板横装、槽钢竖直的大板预拼装方法较为合适。
本工程预拼装大板框架设计如图3所示，采用小板横装法，所有小板都固定在两条平行的槽钢上，小板与槽钢采用专用的连接板和螺杆连接，与安装小板的连接方式完全一样，连接板直接扣押在槽钢的翼板上，并采用两根角钢连接槽钢，构成一个封闭的框架，这两根角钢既是小板的连接托板，又构成拼接框架的一部分，以增强稳定性，方便吊装。
图3 预拼装大板框架设计
3 预拼装大板分析计算
预拼装大板结构分析简图如图4a所示，两条槽钢相当于两个简支点，每块小板都是一条两端悬挑的悬臂板，跨长为l，悬臂长分别为l1和l2，小板长为L=l1+l+l2。
吊装方式可以采用两个吊点直接设在槽钢顶部，焊接两个吊环即可，在吊装起始阶段，大板倾斜，大板离地后将垂直向上运行。大板结构吊装分析简图如图4b所示。大板的设计与直接安装小板的设计并无差别，如图4c所示，主要荷载是风荷载。
图4 预拼装大板结构分析简图
大板预拼装设计须包括钢结构框架设计、板材设计和节点设计。钢结构框架和板材设计必须满足吊装要求，保证吊装时钢结构能承受板的自重，其变形不会引起轻质板材的扭曲变形和开裂。同时钢结构框架也是外墙永久结构的一部分，必须承受作用在外墙上的风荷载及其他永久荷载或临时荷载。节点设计与轻质小板安装设计一致。
（摘自《加气混凝土》，未完待续）