預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板桁架式不銹鋼連接件施工

1、預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板桁架式不銹鋼連接件施工 及質(zhì)量控制技術(shù)研究摘要裝配式混凝土夾心保溫外墻板由內(nèi)外葉預(yù)制混凝土板、保溫墻連接件和夾心保溫層組成。其中，保溫墻連接件是實(shí)現(xiàn)內(nèi)外葉預(yù)制混凝土板良好連接、保證外墻板具有良好受力性能的關(guān)鍵部件。保溫墻連接件具有強(qiáng)度高、抗火性能和耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，是目前工程中普遍采用的保溫墻連接件之一。這其中，桁架式不銹鋼連接件又因其較高的承載力和較為 便捷的施工性能而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)介紹了桁架式不銹鋼連接件的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)要點(diǎn)，并通過(guò)國(guó)內(nèi)外典型工程的介紹對(duì)上述技術(shù)要點(diǎn)做了更為詳細(xì)的闡述。1、桁架式不銹鋼保溫墻連接件設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)桁架式不銹鋼連接件由兩側(cè)弦桿

2、及中間腹桿組成，中間腹桿為不銹鋼材質(zhì)， 兩側(cè)弦桿根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同，可選用普通螺紋鋼或不銹鋼螺紋鋼，弦桿與腹桿通過(guò)焊接連接。兩側(cè)弦桿錨固在內(nèi)外葉混凝土板內(nèi)，中間斜腹桿穿過(guò)保溫層，該產(chǎn)品具有抗剪、抗拉強(qiáng)度高及導(dǎo)熱性能低、 抗彎性能強(qiáng)等特點(diǎn)。圖1芬蘭佩克PD型保溫墻連接件Connectors for Finland Peikko PD type insulated wall桁架式不銹鋼連接件從 20世紀(jì)60年代開始，在歐洲廣泛應(yīng)用（見圖 1）。連接件的耐久性 和墻板的隔熱性能也經(jīng)歷了項(xiàng)目的實(shí)際考驗(yàn)，芬蘭佩克公司在2013年對(duì)1棟1970年住宅樓的夾心保溫外墻進(jìn)行紅外線成像測(cè)試（見圖2）,當(dāng)時(shí)室內(nèi)外溫

3、差約為 30 C,從紅外線熱成像顯示可以發(fā)現(xiàn)保溫層位置沒(méi)有熱橋現(xiàn)象，保溫性能良好。圖2對(duì)采用桁架式不銹鋼連接件的保溫墻板紅外線熱成像測(cè)試Infrared thermal imaging measurement of insulated wall panels using truss typestainless steel connectors.桁架式不銹鋼保溫墻連接件設(shè)計(jì)方法概述桁架式不銹鋼連接件計(jì)算按照非組合計(jì)算，即外葉板僅起到保護(hù)保溫層的作用，不參與內(nèi)葉板的內(nèi)力組合，內(nèi)、外葉板變形相對(duì)獨(dú)立， 外葉板的自重及受到的荷載組合通過(guò)連接件傳遞 至內(nèi)葉板。桁架式不銹鋼連接件具有較好的抗剪、抗彎性能的

4、同時(shí)也有較好的延性及適應(yīng)變形的能力，因此能夠消除外葉板在溫度變形時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，可以自由膨脹，桁架式不銹鋼連接件在歐洲近 50年的實(shí)踐應(yīng)用可以證明非組合計(jì)算理論。下面以芬蘭佩克公司的PD型桁架式不銹鋼連接件為例，簡(jiǎn)要介紹設(shè)計(jì)方法。PD型桁架式不銹鋼連接件單個(gè)波段的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為600mm ,兩側(cè)弦桿在混凝土板的錨固深度應(yīng)25mm,桁架寬度根據(jù)保溫層厚度選取，相應(yīng)地斜腹桿與弦桿的夾角”也會(huì)隨保溫層的厚度發(fā)生改變。單個(gè)波段斜腹桿的抗拉承載力設(shè)計(jì)值NRd=5.6kN,混凝土強(qiáng)度等級(jí)至少為 C30。因此，連接件的抗拉、抗剪承載力根據(jù)”的三角函數(shù)關(guān)系可以求得（見圖 3）。圖3. PD型桁架式不銹鋼連接件基本尺

5、寸及承載力.桁架式不銹鋼保溫墻連接件在不同工況下受力分析預(yù)制夾心外墻板在制作、運(yùn)輸、安裝以及正常使用等狀態(tài)下，外葉板處在不同工況荷載作用下，連接件的受力也會(huì)不同，因此需要分別做受力分析。例如，在正常使用狀態(tài)下，只考慮外葉板自重荷載，即連接件承受豎向剪力，由斜腹桿的受拉承載力NRd和斜腹桿與豎向的夾角a計(jì)算豎向抗剪承載力，同時(shí)外葉板自重的偏心彎矩產(chǎn)生的壓力由保溫板承擔(dān)（見圖4）。Rd層區(qū)板筋 。，心Rd層區(qū)板筋 。，心溫壓葉鋼 你受內(nèi)內(nèi) A.VI*圖4.正常使用狀況下連接件受力模型考慮脫模起吊工況，此時(shí)連接件需要承擔(dān)外葉板自重和模板的吸附力，同時(shí)也需要考慮一定的脫模起吊動(dòng)力系數(shù) 1.21.3。此

6、時(shí)墻板處于平躺狀態(tài)， PD型連接件主要承受垂直墻板面的拉拔力，斜腹桿受拉承載力NRd沿起吊方向的分力抵抗這部分荷載。需要注意的是，在此工況內(nèi)，連接件的作用相當(dāng)于起吊預(yù)埋吊釘，因此作為起吊預(yù)埋作用時(shí)，安全儲(chǔ)備必須3倍（見圖5）。圖5圖5.脫模起吊狀況下連接件受力模型考慮起吊、運(yùn)輸、安裝工況時(shí)，連接件需承受外葉板自重及相應(yīng)的動(dòng)力系數(shù)，動(dòng)力系數(shù)根據(jù)不同的起吊設(shè)備選取， 此時(shí)連接件的受力模型類似于正常使用狀態(tài)，連接件主要承受豎向剪力，可按同理驗(yàn)算。在考慮風(fēng)壓、風(fēng)吸工況時(shí)，外葉板承受垂直于墻面的荷載，此時(shí)連接件 受力模型類似于脫模起吊工況，連接件主要承受拉拔力，可按同理驗(yàn)算?？紤]地震作用時(shí)，可把豎向地震

7、作用與自重組合后驗(yàn)算，連接件承載力滿足要求并且有足夠的安全儲(chǔ)備，可把平面外水平地震作用與風(fēng)荷載組合后驗(yàn)算，連接件拉拔承載力滿足要求并有足夠的安全儲(chǔ)備（見圖6）。圖6.風(fēng)荷載作用狀況下連接件受力模型考慮間接變形時(shí)，主要是收縮變形及溫度變形。 通過(guò)連接件端部位置的斜腹桿受拉抵抗這部分彎矩, 滿足要求（見圖7）。通常外葉板邊緣位置變形較大，產(chǎn)生的彎矩因此連接件與混凝土板邊緣的距離需要妊接件制相付只事國(guó)度叁脂在按竹斜厘桿命羽度化啊基一呈圖6.風(fēng)荷載作用狀況下連接件受力模型考慮間接變形時(shí)，主要是收縮變形及溫度變形。 通過(guò)連接件端部位置的斜腹桿受拉抵抗這部分彎矩, 滿足要求（見圖7）。通常外葉板邊緣位置變

8、形較大，產(chǎn)生的彎矩因此連接件與混凝土板邊緣的距離需要妊接件制相付只事國(guó)度叁脂在按竹斜厘桿命羽度化啊基一呈圖7.收縮、溫度變形狀況下連接件受力模型由上述分析可以看出， 桁架式不銹鋼連接件的受力模型相當(dāng)復(fù)雜，同時(shí)在實(shí)際工程中，由于墻板上有門窗洞口的存在，會(huì)造成各種工況下偏心彎矩的存在，因此對(duì)桁架式不銹鋼連接件應(yīng)盡量做到均勻布置，減小偏心彎矩的影響。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分析，最不利工況為正常使用狀態(tài)及脫模起吊狀態(tài)，因此通常只需關(guān)注上述工況下的連接件受力情況、對(duì)連接件在混凝土板中的受剪及受拉拔承載力復(fù)核即可。.桁架式不銹鋼保溫墻連接件布置設(shè)計(jì)步驟第1步選擇連接件型號(hào)，上文提到過(guò)桁架式不銹鋼連接件

9、的寬度型號(hào)根據(jù)保溫板的厚度選擇，通常寬度為保溫板厚度 +50mm,可滿足連接件在兩側(cè)混凝土板的錨固要求。連接件的長(zhǎng)度根據(jù)墻板的高度選取合適長(zhǎng)度，為600mm （單波段長(zhǎng)度）的倍數(shù)，此時(shí)可知單波段斜腹桿沿水平及豎直方向承載分力值。第2步根據(jù)PD型連接件布置基本原則和構(gòu)造要求，均勻布置連接件，連接件與墻板左、右 邊緣的距離R應(yīng)滿足300mm R 100mm;連接件與墻板上、下邊緣的距離 V應(yīng)滿足250mm V 20mm;連接件之間的距離應(yīng)100mm，且宜w 600mm，上述要求可保證桁架式連接件 在混凝土的錨固承載力，同時(shí)可限制外葉板翹曲。當(dāng)墻板高度3 600mm時(shí)，只能布置長(zhǎng)度最多為3 000m

10、m的桁架連接件，上下端部剩余空間采用垂直的銷釘拉結(jié)，可保證上下端部 的自由收縮變形。當(dāng)墻板中有門窗洞口，且洞口一側(cè)的寬度為300600mm時(shí)，需在此空間內(nèi)至少布置2根桁架式連接件，防止外葉板在此處壓屈變形（見圖8）。圖8. PD型桁架式不銹鋼連接件布置 第3步根據(jù)初步的布置圖及連接件的承載力設(shè)計(jì)值， 分別驗(yàn)算上文提到的幾種工況， 且具備 足夠的安全系數(shù)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整布置方案， 同時(shí)復(fù)核墻板初始深化圖，避開一些可能會(huì) 引起位置沖突的預(yù)埋件，繪制桁架式連接件的節(jié)點(diǎn)剖面圖及技術(shù)要求。.三明治墻桁架式不銹鋼連接件安裝準(zhǔn)備階段提前熟悉連接件布置圖，熟悉不銹鋼連接件的安裝流程及技術(shù)要求，兩側(cè)弦桿在內(nèi)外

11、葉板的錨固深度為25mm ,誤差為土 3mm,首次脫模起吊時(shí)的混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到15MPa。提前準(zhǔn)備安裝需要的一些工具，如卷尺、保溫板切割用的小刀或者熱刀、連接件固定的墊塊、 混凝土厚度控制的插針等。根據(jù)保溫連接件圖紙，可提前裁切保溫板，通常連接件的間距為500600mm,可提前采購(gòu)此寬度模數(shù)的保溫板，減少裁切工作量。.三明治墻桁架式不銹鋼連接件安裝流程桁架式不銹鋼連接件主要有兩種安裝方法，即提前綁扎法和后插入法， 受混凝土坍落度及石子粒徑的影響，國(guó)內(nèi)目前主要采用的為提前綁扎法安裝。第1步將提前制作完成的外葉板鋼筋網(wǎng)片放入模板內(nèi),第1步將提前制作完成的外葉板鋼筋網(wǎng)片放入模板內(nèi),根據(jù)連接件布置圖，

12、把連接件綁扎在鋼筋網(wǎng)片上，在鋼筋網(wǎng)下面墊上合適的保護(hù)層墊塊，由于連接件與鋼網(wǎng)片綁扎，因此連接件弦桿在外葉板的錨固深度由保護(hù)層墊塊控制，故需提前計(jì)算，由于連接件與鋼筋網(wǎng)的水平筋綁扎，因此鋼筋網(wǎng)片雙向鋼筋的上下順序也會(huì)影響弦桿錨固深度，選用保護(hù)層墊塊時(shí)需要考慮。例如，60mm厚外葉板，鋼筋網(wǎng)為雙向6150,同時(shí)水平筋在上， 此時(shí)應(yīng)選用2cm厚墊 塊，可使連接件弦桿在外口t板的錨固深度達(dá)到25mm。第2步澆筑外葉板混凝土，通過(guò)在側(cè)模板上的刻度標(biāo)記或刻度插針控制外葉板混凝土的厚 度，由于連接件采用綁扎法，因此外葉板混凝土的精度將會(huì)影響到連接件弦桿在兩側(cè)混凝土 板的錨固深度，故需嚴(yán)格控制。待混凝土振搗抄

13、平后，依次放入保溫板，兩塊保溫板夾緊連 接件，當(dāng)縫隙過(guò)大時(shí)，可采用柔性泡沫條嵌縫或者打聚氨酯發(fā)泡劑填充（見圖9）。圖9桁架式不銹鋼連接件安裝流程圖10桁架式不銹鋼連接件安裝墊塊限位及測(cè)量3三明治墻桁架式不銹鋼連接件質(zhì)量控制要點(diǎn)保溫板裁切時(shí)需裁切平直，尺寸嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求，可有效減少縫隙寬度，減少熱損失，同時(shí)有助于桁架連接件垂直站立。國(guó)內(nèi)通常采用EPS和XPS保溫板，根據(jù)不同區(qū)域厚度在30100mm,在安裝保溫板和連接件時(shí)，可以通過(guò)相互擠壓使連接件腹桿嵌入保溫板，有效 控制板縫。桁架連接件單個(gè)波段長(zhǎng)度為 600mm,即每隔600mm有波峰三角凸出弦桿，在連接件與外葉 板鋼筋網(wǎng)片綁扎過(guò)程中，如果有波峰三角與水平筋位置沖突，可沿豎向移動(dòng)桁架， 使三角避開鋼筋網(wǎng)的水平筋。通常外葉板鋼筋間距為150mm,因此可以通過(guò)上述操作，使整根連接件上的波峰三角全部避開，無(wú)須調(diào)整鋼筋網(wǎng)，非常方便。在保溫板鋪設(shè)完畢后， 應(yīng)在保溫板和外露弦桿之間塞入墊塊，一方面可使上弦桿在內(nèi)葉板的錨固深度滿足要求，另一方面在澆筑內(nèi)葉板混凝土?xí)r，可