曹 杨 孙千伟
(中国二十冶集团有限公司， 上海 201999)
摘 要：从现有钢结构住宅接缝处理常见问题出发，综合考虑住宅系统中围护墙板与主体结构、围护墙板之间、墙板与楼板、门窗洞口及特殊部位等的连接及接缝处理方法，系统总结钢结构住宅体系接缝处理构造方法，为装配式钢结构住宅系统设计人员和施工人员提供参考。
关键词：钢结构住宅; 连接; 接缝处理
尽管发展钢结构建筑能够有效解决传统建筑业的诸多问题，但民用钢结构尤其是钢结构住宅并未得到实质性的发展，这是多重因素共同影响的结果[1]。除了产业链不完整、钢结构人才缺乏、社会观念尚未被普遍接受等软环境因素外，民用钢结构建筑体系不成熟，尤其是围护体系不完善，严重制约了钢结构建筑的推广应用[2]。
事实上，从用户角度评价建筑物的核心因素是其使用功能。对于钢结构住宅，使用功能的体验很大程度上取决于建筑围护体系，具体而言是围护体系的隔音、防潮、防渗、保温、防火及耐久性是否能够满足日常使用要求。相较于钢结构建筑结构体系而言，满足使用功能要求的各类连接及接缝处理问题逐渐突出，值得进一步深化研究。基于上述背景，考虑到我国当前尚缺乏系统、完善的钢结构住宅体系接缝处理构造措施及施工方法，本文从现有钢结构住宅存在的典型问题出发，总结钢结构住宅体系接缝处理构造方法，以供钢结构设计和施工人员参考。
一般而言，民用钢结构建筑系统，包括主体结构、围护系统、屋面系统及其他系统。
对于民用钢结构住宅系统，其结构体系根据建筑层数及使用功能呈现出多种结构形式[3]。例如，对于3层及以下的低层住宅，主要结构体系有：轻型钢框架体系和冷弯薄壁型钢密排柱(龙骨)结构体系；对于4～6层多层住宅，常用结构体系包括：钢框架体系、钢框架-支撑体系、钢框架-混凝土剪力墙体系等；对于7～12 层中高层住宅，主要体系有：钢框架-支撑(剪力墙板)体系、钢框架-混凝土剪力墙体系、钢框架-混凝土核心筒体系。目前，钢结构框架体系依然是钢结构住宅的主要结构形式。
对于钢结构围护系统，一般情况下分为外围护系统和内隔墙系统，通常采用工厂生产定型墙板。根据不同材料类型，外围护系统墙板可分为：无机非金属墙板，包括：蒸压加气混凝土板(ALC墙板)、SRC板、GRC板、纤维水泥压力板、PVC复合墙板、钢丝网架水泥夹心板和金属复合墙板。内墙隔板系统主要是无机非金属墙板，目前主要有：ALC板、轻质混凝土隔墙、植物纤维复合隔墙、空心石膏墙板、粉煤灰泡沫水泥墙板等。
装配式钢结构建筑体系中，主要的楼板体系包括钢筋桁架混凝土现浇板、压型钢板组合楼板、混凝土叠合楼板等。
钢结构住宅系统涉及到的连接及接缝主要包括：围护墙板与主体结构的连接接缝、围护墙板之间的连接接缝、墙板与楼板的连接接缝、门窗洞口及特殊部位接缝处理方法等。
3.1 围护墙板与主体结构
外墙板与钢结构的连接通常采用柔性连接，以适应一定的结构变形[4]。
外墙板通常采用上挂及下承方式连接于框架柱、梁或楼板上，主要采用的方法是焊接法、螺栓联结法、插筋锚固法等。
对于无机非金属板，如ALC板，通常采用板上预埋件与钢梁、柱栓接或焊接等方式连接，并利用粘结材料(如弹性水泥黏结剂)填充接缝。目前主流的板材与主体结构连接方法[5]见图1—图4。
a—竖装墙板滑动工法;b—竖装墙板插入钢筋工法;
c—竖装墙板摇摆工法。
1—φ8专用接缝钢筋；2—L专用托板；3—
a—墙板与基础连接构造;b—墙板转角处构造;c—墙板檐口处构造;d—墙板楼板处连接构造。
1—M12膨胀型锚栓；2—
1—U形钢卡；2—L专用卡40 mm×3 mm(L=120 mm);3—
a—立面;b—三维图。
1—构造地板梁；2—锚固螺栓；3—ALC隔断板； 4—ALC楼板。
图4 内墙与楼板连接
对于金属复合外墙板，先预制连接托架或槽孔，然后进行焊接或栓接，并对接缝处外敷专业密封胶条。图 5所示为典型的金属复合板与钢结构主体结构连接方式。
3.2 围护墙板之间
无机非金属板与板之间连接方式可分为刚性和柔性连接。刚性连接是以灌浆或焊接方式连接墙板，但刚性连接不能承受结构变形，易出现接缝开裂，图 6a 所示为墙板刚性连接。柔性连接是利用弹性密封膏或弹性垫处理接缝，该方式能够承担一定的墙板变形，图 6b所示为墙板接缝柔性连接。工程实践表明，柔性连接效果好于刚性连接。
1—金属复合板；2—自攻螺钉；3—水泥纤维板加衬板；4—主体结构。
图5 金属复合墙板与钢骨架连接
a—刚性连接;b—柔性连接。
1—填缝砂浆；2—复合墙板；3—专用密封膏。
图6 墙板连接板缝处理
对于金属复合板，其板块之间通常采用插接，例如采用工型铝板和钢板子母口等方式连接，图 7所示为相应的连接构造。
1—彩色钢板；2—工型铝；3—钢板子母口。
图7 金属复合板连接
在进行墙板接缝的设计和施工时，板缝的功能特性如保温隔热、气密性和水密性必须满足一定的要求。对于保温隔热问题，一般通过在接缝处添加保温隔热材料解决。对于防水问题，主要通过材料填缝、构造、弹性物盖缝以及板缝敷设密封胶等方式解决。
3.3 墙板与楼板之间
a—外墙板外凸于楼板;b—外墙板与楼板对齐;c—外墙板内收于楼板。
1—室内找平；2—1∶2.5膨胀水泥砂浆楼板；3—C20细石混凝土抹平；4—外墙保温；5—20 mm聚合物砂浆；6—内墙面层；
7—外墙保温；8—10 mm专用密封胶；9—混凝土楼板；10—加气混凝土砌块；11—滴水。
图8 外墙板与楼板连接及接缝处理
对于无机非金属墙板，当其与楼板连接时，可以安装在楼层间，也可外挂于楼板之外。连接方式是预先在混凝土楼板中预埋钢板或螺栓，安装时通过膨胀螺栓连接。图 8所示为外墙板与楼板之间的安装位置及接缝处理方法。
复合墙板内墙板与楼板连接，主要通过膨胀螺栓或射钉固定，用弹性水泥黏结剂填充。另外，对于墙板与结构顶板的连接，常粘贴防裂网格胶带以保证交接处连接质量。图 9所示为复合墙板内隔墙与楼板及结构顶板连接方式。
a—与楼板连接；b—与顶板连接。
b1—
3.4 墙板洞口及特殊部位[6]
墙体与门窗连接处接缝如何处理是钢结构住宅系统重点考虑的功能性问题。以金属复合板与窗口连接为例，通常的处理方式是通过铝合金角钢连接墙板与窗上下檐，用自攻螺钉固定。图 10所示为金属复合板与窗口构造剖面。
1—金属复合板；2—自攻螺钉；3—窗框；4—铝合金角。
图10 金属复合板与窗口剖面
对于钢丝网架复合墙板，在进行门窗洞口处理时，需在局部区域加设增强网。图 11所示为钢丝网架门及窗洞口做法。
a—门洞口;b—窗洞口。
1—按45°放置增强网；2—基础配筋。
图11 钢丝网架门窗洞口做法
对于一些特殊部位，如管道、暗线插座等安装处，根据工程需要可敷设在板缝处，也可在墙板上开槽布置，其接缝缝隙通常采用水泥黏结剂填充，为防止连接部位开裂，管线孔洞宜粘贴防裂网格胶带。图 12、图 13分别表示管道、暗线插座等在板缝及板面处的布置构造。
钢结构住宅的防水、防渗、隔声、隔热等特性取决于与钢结构相配套的围护墙板体系，包括墙板的连接、接缝等构造及处理方法。从这一点出发，本文梳理了主要民用建筑体系及与之相对应的围护系统，探讨了围护体系与主体结构、墙板之间、墙板与楼面以及特殊部位(门窗、洞口)的连接及接缝处理方式各自的特征，总结了对应的主要连接及接缝处理方法，可为进一步的工程应用提供参考。
a—板缝敷线或管道;b—板缝安装暗线座。
1—管线；2—防裂网格胶带；3—水泥黏结剂；
4—暗线插座及孔壁；5—接线盒。
图12 板缝处管线布置构造
a—板面开槽或埋管道;b—板面开槽安装暗线插座。
1—管线；2—防裂网格胶带；3—水泥黏结剂；
4—暗线插座及孔壁；5—接线盒。
图13 板面处管线布置构造
参考文献
[1] 沈祖炎，李元齐. 促进我国建筑钢结构产业发展的几点思考[J].建筑钢结构进展，2009,11(4):15-20.
[2] 王明贵.钢结构住宅的发展研究[J].钢结构,2007,22(1):37-40.
[3] 张亮.钢结构住宅体系研究[D].天津：天津大学,2008.
[4] 李国强,赵欣,孙飞飞，等.钢结构住宅体系墙板及墙板节点足尺模型振动台试验研究[J〗.地震工程与工程振动,2003,23(1):64-70.
[5] 于春刚.住宅产业化-钢结构住宅围护体系及发展策略研究[D].上海：同济大学，2006.
[6] 纪伟东.钢结构住宅中围护墙板体系技术研究[D].天津：天津大学,2008.
Cao Yang Sun Qianwei
(China MCC20 Group Corporation Ltd, Shanghai 201999, China)
ABSTRACT：From the viewpoint of typical problems of steel structure residential building, seam treatment methods of joints of steel structure residential building were summarized systematically, which including the joints between enclosure wallboard system and main structure, enclosure wallboards, wallboard and floor, door and window openings, and other special parts. This paper provided references for the designers and constructors of prefabricated steel structure residential building.
KEY WORDS：steel structure residential building; joint; seam treatment
DOI:10.13206/j.gjg201602020
收稿日期：2015-11-12
*“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAJ13B05)。
第一作者：曹杨，女，1978年出生，博士，教授级高级工程师。
Email：caoyang@mcc20.com
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