钢结构建筑工业化的探索与实践

钢结构建筑工业化的探索与实践2016年10月一．装配式钢结构住宅的创新路径二．中建钢构的探索与实践三．几点思考目录关于装配式钢结构住宅的创新路径适用范围、工业化钢框架体系钢框架支撑体系钢框架-核心筒体系钢框架模块体系钢框架模块核心筒体系钢框架+三板装配式钢结构体系（PS）轻钢结构体系钢管束组合结构体系。。。路径之一——结构外墙：开裂、漏水、保温性能分户墙及内隔墙：开裂、隔音楼板：防水、刚度围护性能要求安全性要求功能性要求耐久性要求抗风压性能耐撞击性能抗震性能防火性能要求气密性能水密性能隔声性能热工性能冻融循环热雨循环干湿循环热水浸泡紫外线光照路径之二——围护（三板）路径之三——部品集成式管井绿色建材集成式厨房整体卫浴中建钢构的探索与实践ME-House1.0ME-House1.5西部公寓楼西部厂办公楼天津厂公寓楼智能立体停车库中建钢构大厦挂绿湖别墅样板房通过产业调研、市场分析，汲取行业内经验教训，以公司自主投资项目为载体，打造了8个钢结构工业化建筑示范项目，形成了GS-Buliding和ME-House两大体系。中建钢构推进钢结构建筑工业化产品的三个阶段研发设计试验完善产品推广研发设计试验完善产品推广GeneralSteelBuildingGS-BuildingModular&EcologicalHouseME-House系列之一以钢结构为主体框架，组合工业化生产的三板体系，可应用于写字楼、住宅、学校、医院等。难点是解决三板的选型以及三板与主体结构的连接构造。ALC板ALC基墙可拆卸钢筋桁架板钢结构框架防火石膏板防水构造层保温装饰一体板H型钢梁箱型钢柱外墙内墙楼板主体结构采用箱型钢柱、H型钢梁，外墙采用ALC条板基墙+保温装饰一体板，内墙采用ALC条板，楼板采用可拆卸钢筋桁架组合楼板。地上6层，建筑高度19.4米，建筑面积6000平方米，采用全钢框架体系，按国家绿色建筑三星标准建设，执行75%的四步节能标准。外墙：ALC条板+保温装饰ET板；内墙：ALC条板；楼板：可拆卸钢筋桁架楼承板。天津厂公寓楼建筑面积436㎡，地上3层，以增城挂绿湖新农村改造项目为原型，地上结构工期共计23天。外墙(4种)：轻质砌块、ALC条板、EPS砼复合夹心条板、装配式轻钢龙骨灌浆墙体内墙(6种)：ALC条板、陶粒砼空心条板、EPS砼复合夹心条板、轻质混凝土空心条板、轻钢龙骨墙体、轻质砌块楼板(2种)：叠合楼板、可拆卸钢筋桁架楼承板挂绿湖样板楼地上11层，建筑高度37.5米，建筑面积5000平方米，按国家绿色建筑三星标准建设。外墙：轻质砌块+保温装饰ET板；内墙：轻质砌块；楼板：钢筋桁架楼承板。西部厂公寓楼占地面积150㎡，建筑面积260㎡，地上2层，按照三维模块化方式设计建造。现场装配率100%，主体结构安装仅用32小时完成。墙体：装配式轻钢龙骨灌浆墙体；楼板：钢桁架楼板。蔡甸区保障房内墙：ALC条板外墙：ALC条板楼板：可拆卸钢筋桁架楼承板酒钢兰泰苹果园棚改项目建筑面积116600㎡，地上27-32层，建筑高度97米，采用全钢框架体系。系列之二工业化程度最高，集成度高，单个模块可集成钢框架、围护结构、水电、装修、智能化等多个系统，可应用于旅游地产、救灾用房、临时用房、海外市场等。难点是解决该体系的设计及验收规范、模块间的连接构造以及建筑外观个性化与模块标准化等问题。V1.0：ME-HouseVX.0：高层模块化建筑V2.0：低层模块化样板房二维模块研发路径：从低层到高层，从二维到三维，从住宅到其他类建筑三维模块•建筑面积：303平方米•建筑高度：6.4米/2层ME-House1.0被动式节能别墅1F2F3F正面背面ME-House2.0三维模块样板楼可拆分成9个三维模块：7个标准组合模块+2个异型（阳台）模块异型模块标准模块标准模块ME-House2.0三维模块样板楼围护体系技术要点叠合楼板钢筋桁架楼承板（底模不可拆/可拆）内墙系统楼板系统外墙系统屋面系统1叠合楼板——支撑体系叠合板支撑最大间距一般不超过1.8m现浇满堂脚手架次龙骨一般间距0.2~0.5m相比于满堂脚手架，叠合楼板的支撑体系数量少，安拆方便，但常规支撑方案仍然为落地撑，影响流水作业，工作效率不高。1叠合楼板——支撑体系在挂绿湖样板楼应用时，将落地撑改为横向支撑，不占用作业面，可满足钢结构的立面流水需求。但横向支撑不易拆除，每根横向支撑拆除需1h~2h。1叠合楼板——拼缝处理两种方式①吊筋+底模：支模方式不牢固，拼缝处混凝土浇筑质量难以保证。②传统支模：费工费时。2可拆卸钢筋桁架楼承板上、下弦钢筋：HRB400级（Φ6-Φ14）腹杆钢筋：冷轧光圆钢筋底模：镀锌钢板、木板、复塑板桁架高度：可根据楼板厚度选择70～270mmU型卡槽2可拆卸钢筋桁架楼承板——底模类型镀锌钢板木板复塑板2可拆卸钢筋桁架楼承板——施工流程材料吊运楼承板安装栓钉焊接管线、附加钢筋铺设设置临时支撑浇筑混凝土底模拆除成型面效果工业化程度高，质量可控施工速度快底模可拆除，无需吊顶成型面好2可拆卸钢筋桁架楼承板——临时支撑设置横向支撑竖向支撑天津厂公寓楼楼板厚度为100mm，采用的楼承板桁架高度为70mm，其免支撑跨度为2.5m。部分楼板混凝土浇筑前底部设置了临时支撑，大部分采用竖向支撑，局部采用了横向小桁架支撑。2可拆卸钢筋桁架楼承板——临时支撑设置横向支撑优点：可实现上下层楼板交叉作业，工期快，可靠性高缺点：造价略高支撑不到位，混凝土出现胀模竖向支撑优点：造价相对较低，简单易行缺点：需等待下层混凝土初凝时间，且如果支撑设置不到位，易出现胀模现象。2可拆卸钢筋桁架楼承板——板缝处理可拆底模采用复塑板时，底模要对接严密，在底模对接处使用Z型钢挂件连接，间距不大于600mm。Z型钢挂件2可拆卸钢筋桁架楼承板——板缝处理对接板缝≥10mm，使用硬质塑料条封堵对接板缝10mm，使用塑料胶带/黄色牛皮纸/双面胶带封堵小结1、可拆卸钢筋桁架楼承板与钢结构体系搭配较好，满足立面流水工序需求；底模可拆除，无需吊顶。2、优化支撑系统，研究安拆方便、可伸缩的横向支撑。3、优化底模刚度，增加底模的重复利用次数。4、完善板缝处理工艺，避免漏浆。3楼层内墙（交楼标准）左侧内墙（精装标准）右侧1F陶粒砼空心条板ALC板2FEPS砼复合夹芯条板轻质砼空心条板3F轻质砌块轻钢龙骨墙板挂绿湖样板楼墙板类型（6种内墙）内墙系统楼板系统外墙系统屋面系统品类-1陶粒蒸压混凝土空心条板常规尺寸85~100mm容重800kg/m3传热系数0.35W/m2·K隔声系数50dB特点由陶粒作为主要轻骨料通过模板预制而成，产品技术门槛较低，但产品的性能受限于陶粒的产品物理力学性能。图片1材料性能品类-2EPS轻质混凝土复合夹芯条板常规尺寸50~150mm容重600kg/m3传热系数0.27W/m2·K隔声系数47dB特点通过EPS作为轻质混凝土骨料与水泥纤维板面层复合预制而成。材料物理力学性能可靠，防火性能因为EPS本身燃烧释放有害气体而有争议。生产门槛较低，产品质量参差不齐。图片1材料性能品类-3蒸压加气混凝土条板/ALC条板常规尺寸50~200mm容重550kg/m3传热系数0.3W/m2·K隔声系数46dB特点由铝粉作为发泡剂，通过高温高压化学发泡反应形轻质混凝土条板，生产线一次性投入较高，生产门槛高，产品质量稳定可靠，价格适中。图片1材料性能品类-4轻质混凝土空心条板常规尺寸85~150mm容重1000kg/m3传热系数0.4W/m2·K隔声系数45dB特点轻骨料混凝土条板是以普通硅酸盐水泥为胶结料，工业灰渣等轻质材料为骨料，加水搅拌成为料浆，内配钢筋网片制成的实心条形板材，技术门槛低，供应商资源丰富。图片1材料性能品类-5轻钢龙骨墙板常规尺寸80~200mm容重400kg/m3传热系数0.55W/m2·K隔声系数50dB特点广泛应用于欧美等发达国家及国内商业用建筑中，性能可靠，施工方便，但因其敲击回声空洞，国内住宅中接受度较低。其配套材料产业链齐全，资源丰富。图片1材料性能焊接拉结筋+传统砌砖做法；具备条件可考虑采用免抹灰的高精度蒸压加气砌块。2轻质砌块（1）U型卡法3ALC板——连接构造（2）直角钢件法（3）钩头螺栓法3ALC板——连接构造（4）管卡法3ALC板——水电开孔墙体可钉可刨，厚板上直接开槽布线，大洞用专用连接件连接固定，小洞直接预留或现场机械开洞。耐碱玻纤网+基层填缝砂浆+抗裂纸带+弹性腻子。3ALC板——抗裂处理内墙板补缝+内墙基层打磨修补+粉石膏腻子+饰面做法。3ALC板——面层做法问题说明:1、条板拼缝位置局部存在微裂缝，绝大部分为竖向裂缝。2、从楼层分布分析：裂缝主要分布在2-5层，1层相对较少，6层数量最少；主要分布在2单元、3单元，1单元、4单元相对较少。3、从墙体位置分析：裂缝全部产生于室内分隔墙和分户墙位置，外墙没有裂缝。4ALC板墙体微裂缝——问题说明（1）冬期取暖，温度骤升，引起的板材干缩而产生的裂缝。（2）墙板内嵌安装的直角钢件节点，不易适应钢梁的变形，易引起裂缝。材料特性设计安装4ALC板墙体微裂缝——原因分析及解决措施解决措施:A选用在自然条件下静置时间较长，干缩较为完全的板材。施工过程中，将墙板安装和板缝砂浆填补两项工序时间拉大，给予板材较充分的自然干缩时间。优化拼缝处理，由拼接处挂设200mm宽玻纤网改为墙面满铺。BC优化连接节点，采用管卡法等更适应变形的连接节点。基墙+保温装饰一体板内墙系统楼板系统外墙系统屋面系统装配式轻钢龙骨灌浆墙体基墙：轻质砌块或轻质条板。装饰层：金属漆饰面、实色漆饰面、仿石材饰面。材料防水、构造防水、结构防水三重防水。防水构造:防水界面剂过气通道防水面层A级防火、保温聚苯板防水面板接缝处采用硅酮密封胶1基墙+保温装饰一体板采用“粘、挂”结合方式进行安装安装孔AAC板粘结砂浆托件扣件锚钉保温装饰一体板膨胀管一体板开槽“点框法”粘结砂浆一体板粘挂接缝处打胶（硅酮密封胶）1基墙+保温装饰一体板在工厂先做好轻钢龙骨框架，再进行发泡混凝土浇筑，养护完成后运输到现场进行吊装。2装配式轻钢龙骨灌浆墙体轻钢龙骨框架•制作完成龙骨框架和一侧的水泥纤维盖板•浇筑混凝土之前进行水电管线预埋发泡混凝土施工•浇筑发泡混凝土试块浇筑•墙体另一面水泥纤维盖板施工墙板养护•进行7天混凝土养护•养护期间需要现场看护墙体吊装测试•使用吊装横梁将墙体与吊车吊钩相连接•翻身完成后将墙体竖直放置，使用支撑措施，观察墙体外观有无开裂现象性能及工艺质量检测•对三种不同密度的发泡混凝土试块进行干密度、强度、保温隔热性、吸水性进行检测，测试施工工艺的质量墙体试制工序2装配式轻钢龙骨灌浆墙体——制作工艺I-轻钢龙骨框架制作完成轻钢龙骨框架和水泥纤维盖板水电管线预埋2装配式轻钢龙骨灌浆墙体——制作工艺II-发泡混凝土浇筑发泡混凝土浇筑封闭水泥纤维板拼缝抗裂处理2装配式轻钢龙骨灌浆墙体——制作工艺III-表面处理在表面切割出3~4mm深的网格增加砂浆粘结性钢筋及钢丝网绑扎2装配式轻钢龙骨灌浆墙体——制作工艺IV-门窗安装门窗安装固定聚氨酯发泡剂填缝2装配式轻钢龙骨灌浆墙体——制作工艺V-制作完成涂刷防水砂浆外装饰（瓷砖安装）2装配式轻钢龙骨灌浆墙体——现场安装轻钢龙骨灌浆墙体是集水电、外立面装饰为一体的高集成度产品，在安装时需要考虑对接预埋管线、对齐瓷砖缝、建筑外立面水平度等问题。所以在设计阶段和施工阶段需要严格控制相关工序的精度。墙体运输墙体与结构连接节点挂绿湖项目采用冷弯薄壁型钢桁架+保温棉+OSB板+防水构造+屋面瓦的做法。内墙系统楼板系统外墙系统屋面系统优点缺点造价相对传统屋面有很大优势施工便捷，工业化程度较高桁架结构导致空间利用率较低几点思考01最稳妥、最可靠的建造方式因地制宜的选取材料建筑与结构的耦合，注重全专业协调，一体化设计思索一0203设计师团队的培养产业工人的培养思索二政府装配率开发商成本、政策补贴、工期用户品质、居住体验思索三上