钢结构住宅建筑外墙围护结构做法研究与分析

2018-02-05张莹

智能城市 2018年10期

张莹

随着我国建筑行业的不断发展和进步，推动了钢结构住宅的不断发展，也迎来了很大的机遇，但是钢结构的建筑的落实目前难度还相对较大，不能得到业主的满意，而且钢结构住宅项目相对比较少。而且钢结构住宅在外墙围护做法上还不够成熟，这也成为制约住宅发展的重要因素。钢结构住宅体系能够实现标准化和组织化的发展，符合可持续发展的相关要求，也是推动住宅建筑产业化发展的重要建筑体系。我国是钢铁生产的大国，钢铁的品种和规格日益增多，为钢结构住宅体系的发展奠定良好的基础。但是钢结构住宅外围护体系的发展和运用尚不能与钢框架主体结构的发展同步与匹配，需要通过不断地研究和分析，完善和发展钢结构住宅外墙围护结构体系。

1 钢结构住宅体系的发展优势

对于住宅建筑来讲，安全性是一个重要的因素，其中建筑的抗震性能和结构的稳定性都属于安全性中的重要因素，而且对住宅的私密性要求比较高，其中内墙围护选择的材料需要具备隔音性能和保温隔热的效果，外墙使用的材料要具有耐久性，房间的整体建筑效果要符合要求，要满足居民对房屋建筑的要求。我国的住宅体系中应用到的钢结构住宅体系有钢框架支撑结构、纯钢框架结构等形式，钢结构体系逐渐突破了传统结构中一些梁柱占用较大空间的缺点，能够实现灵活布置的要求。钢结构主要是以型钢和板钢通过焊接和铆接的方式制成，自重轻、基础造价低、抗震性能好、施工周期短，施工环境污染较小，受到社会各界的广泛重视，钢结构在设计和施工方面都有着很大的优势。

钢结构体系所具备的优势：（1）强度高、自重轻、抗拉和抗剪强度相对比较高，钢结构的材质轻，可以节约建筑高度。（2）钢结构的抗震性能较强，具有较好的延展性，而且塑性变形能力强，建筑物承受的地震力较小，在动力冲击荷载作用下可以吸收很大的能量，能够减轻建筑物的倒塌性破坏。（3）空间布置灵活，满足现代化的住房需求，住户可以根据自己不同的用途对结构进行改进。（4）符合可持续发展的要求，钢结构内部组织比较均匀，在一定的应力范围内，几乎是完全弹性，气密性和水密性也相对比较好，各个构件的精确度较高。钢材是一种绿色环保材料，对环境的污染相对比较小，材料的回收率高，符合当前可持续发展的社会需求。

2 钢结构住宅外墙围护结构

钢结构住宅外墙围护材料需要符合建筑发展的实际需求，外墙围护材料需要具备较高的性能，而且材料的保温、隔热和防火性能要好，外墙围护结构需要与住宅结构体系相适应，而且需要满足当前建筑行业发展的需求。外墙围护结构构造简单，而且围护结构需要连接紧密，密封性能好。

2.1 混凝土外墙板围护结构

混凝土砌块是目前建筑框架中使用最多的一种围护结构材料，在早期钢结构住宅建筑项目中被广泛应用。混凝土砌块建筑外墙围护材料在技术方面已经十分成熟。混凝土外墙板本身具有很强的隔热防火的能力，由具有多方面的高性能指标构建，同时施工的精度相对来说较高，可以把当前的建筑外墙施工精度单位缩小到毫米的等级，并且可以利用机械化的规模施工提升施工的整体效率，拼装工艺还可以使建筑垃圾的数量大幅度降低，对原材料来说是一种巨大的节约。但是无论是整体性框架还是对应的刚度以及抗震程度，都比现浇式混凝土板差，因此施工之前需要做好充分调查。

2.2 轻钢龙骨灌浆墙纤维水泥板复合墙体

这种墙体本身是基于相对应性能构建下的纤维水泥板，以及对应的硅酸钙板作为面层的核心，用轻钢龙骨作为支撑的立柱并在当中进行轻质灌浆材料构建而最终制成的空心复合墙体。这种墙体的最大特点就是质量相对较轻、强度很高，同时克服了混凝土外墙板的最大弱点——抗震性低，但是却同样具有防火防水的特点。这种墙体隔音性相对较强，对环境的污染程度相对较低，因此在全世界都受到了广泛的使用。

2.3 玻璃纤维增强水泥板混凝土板材构建下的外墙围护结构

相对于上面的两种墙体围护结构，这种玻璃纤维制造的轻钢结构所使用的材料属于单一的板材种类，在与主体相连接的结构固定时，仍然需要基于薄壁型的钢墙梁连接，进行针对性的加固。这种外墙围护结构的关键特点就是板材自身的厚度非常小，强度相对来说较高，材料成本也相对较低。这类板材尽管没有足够的力学特性可以承担外部围墙所需要承担的重任，但是可以作为室内的墙体承担大量简单的个性化需求，满足对应的二次装修要求，比如，开出线槽或者是对墙壁的画框进行固定等。但是这种材料的最大弱点就是板块本身的拼缝很多，以及直接带来的密封性较差的后果。但是因为其本身材质很薄，保温性能也相对较弱，因此需要在外部进行单独的保温处理，这样就直接导致了墙体的自身重量被大大提升，因此对应的施工和作业的难度，以及对应的施工周期也同时被大幅度延长。但是瑕不掩瑜，这种玻璃纤维增强的外墙围护结构仍然得到了大家的认可。

3 钢结构住宅围护体系系统构造及做法研究

3.1 墙板的布置方式

对于板墙的布置，一般分为横放和竖放两种，板墙的竖放属于一种传统的钢结构住宅做法，对于该种墙体的布置方式，通过水平墙梁的布置，能够将荷载传递给承重柱。墙板横放属于钢结构住宅建筑中的一种新做法，建筑物的立面效果较好，而且墙板的厚度支撑长度较小，要在承重区间内设架柱，要能够承受支撑结构自身的重量。

3.2 板缝处理

墙板之间需要做好接缝处理，一般分为水平缝和垂直缝，对板缝的处理是十分重要的。通常墙板的接缝处很容易受到温度和构件的影响，当受到温度影响之后会发生收缩，受力之后会变形，或者有的接缝位置会出现裂缝。对于该种情况，需要对板缝的构造进行重新设计，满足建筑结构的要求，其中水平缝的设计不能大于10mm，垂直缝的宽度需要控制在16mm，板缝的设计需要具备防水和保温的性能，构造设计要合理；在缝隙的中间，需要用水泥填满，利用防水的密封胶进行封闭，而且密封胶要不渗水，低温也不会开裂，抗老化性较好。

3.3 防水构造做法

墙板接缝处的构造不仅要防裂，还需要做好防水构造。（1）裂缝处防水材料的填充，通过对缝隙的堵和导，采用材料填缝防水，通过采用防水性能较好的材料，在隔热性、抗冻性和粘结性等方面满足防水要求，同时在缝隙的外围堵塞一层水泥砂浆作为保护层。（2）防水接缝的施工，防水接缝一般分为封闭式和开敞式，在实际设计过程中，通常在槽板的侧边留有一定长度的槽口，在槽口之间填有防水密封胶泥和铝合金片作为挡雨材料，墙板能够抵抗风雨侵蚀，有利于板面和接缝处分开排水。

3.4 与钢结构主体的连接构造

钢结构墙体的构造类型相对比较多，而且比较复杂，这也是由钢结构自身体系决定的，传统住宅结构材料和墙体材料较统一，一般主要应用的是黏土砖和混凝土材料，在进行相互连接时，构造节点相对比较简单，而且不容易产生裂缝。钢结构材料的可塑性比较强，通过相关的研究，证明钢结构与住宅墙体结构之间不能采用刚性连接，而应该采用柔性连接，其中柔性节点的复杂性很多。（1）通过在墙板中设预埋件，在安装定位之后，与主体结构的埋件进行焊接，同时对埋件做好防腐处理；（2）在建筑结构的柱上或者是梁上设置钢支托，做好牢固连接。在安装定位之后，要与主体结构的埋件进行焊接，而且焊接与埋缝的部位需要做好防腐处理。（3）外墙板可以采用上挂或者是下承两种方式支承于框架上，同时还需要根据板材的类型和布置方式做好焊接工作，将外墙板固定在框架上，与钢梁、柱栓等进行焊接，焊接的过程对埋件和连接件的位置精度要求比较高，同时也会增加现场的施工量，而且栓接施工的位置需要准确，如果发生错位会导致安装工作十分困难。（4）对于墙体与门窗构造之间的连接，要做好接缝处的密封和防水处理，要充分满足钢结构的装配化，保证工程的顺利施工；在钢结构的使用中，金属复合板的使用比较多，其中金属复合板和窗户之间的连接构造是十分重要的，需要将窗框之间的各个角连接起来，用螺钉进行固定。