鋼結(jié)構(gòu)建筑ALC墻體門窗洞口加固技術(shù)分析

姚 翔 （安徽省萬(wàn)千建筑工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，安徽 合肥 238076）

1 引言

隨著裝配式建筑的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑也得到越來(lái)越多的關(guān)注，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)建筑采用鋼梁和鋼柱作為主要構(gòu)件，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裝配形成主體，天然具有裝配式建筑的特點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)建筑的圍護(hù)系統(tǒng)多采用預(yù)制墻板，預(yù)制墻板要符合裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化制造和裝配化施工的特點(diǎn)，因此新型墻板主要向輕質(zhì)高強(qiáng)和易于安裝的方向發(fā)展。眾多預(yù)制墻板中，ALC（蒸壓加氣混凝土）墻板是應(yīng)用最為常見(jiàn)的類型。ALC 是一種輕質(zhì)多孔的混凝土，容重僅有600～700 kg/m3，抗壓強(qiáng)度可達(dá)到3.5～5.0 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)僅有0.14 W/(m·K)，是非常理想的裝配式建筑墻體材料，因此ALC 材料預(yù)制的墻板在承重及非承重墻體中得到了廣泛應(yīng)用。

建筑中的墻體多設(shè)有門洞和窗洞，這些洞口對(duì)于整個(gè)墻體的穩(wěn)定性有不利影響。ALC 條板作為一種輕質(zhì)板材，對(duì)門框和窗框的安裝也有較高要求，安裝不合理會(huì)極大影響門窗使用的耐久性能。鑒于此，必須采取一定的構(gòu)造措施對(duì)ALC墻體門窗洞口進(jìn)行加固。

2 洞口加固設(shè)計(jì)思路

2.1 洞口加固的原因分析

2.1.1 排版原因

《蒸壓加氣混凝土板》（GB/T 15762-2020）對(duì)ALC 條板的尺寸規(guī)格和性能指標(biāo)均作出了規(guī)定，分別見(jiàn)表1-表2。

表2 強(qiáng)度級(jí)別、適用范圍和外墻板承載力允許值

由表1 可知，ALC 條板是定型化產(chǎn)品，寬度固定為600 mm、長(zhǎng)度為3000 mm。在實(shí)際安裝中必須根據(jù)施工方便性和可靠性進(jìn)行合理排版。一般情況下可以采用豎向或橫向排版方式，在實(shí)際應(yīng)用中，住宅建筑多采用豎向安裝方式，廠房和場(chǎng)館等大跨度建筑多采用橫向安裝方式。但無(wú)論哪種方式都會(huì)產(chǎn)生寬度小于600 mm 的拼板，拼板寬度過(guò)小必然影響板材和墻體的整體穩(wěn)定性。此外，門窗洞口位置會(huì)導(dǎo)致有若干ALC 條板被切斷，原先的一整塊ALC 條板被斷成兩塊，并且除了原先的兩個(gè)固定端，又出現(xiàn)了兩個(gè)新的自由端，墻體的穩(wěn)定性大大下降。ALC 條板內(nèi)部有鋼筋網(wǎng)籠，板材切斷后鋼筋暴露在外，會(huì)引起銹蝕從而影響條板的耐久性能。因此針對(duì)洞口位置都要進(jìn)行加固處理。

2.1.2 性能原因

ALC 條板是以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主要原料，摻加發(fā)氣劑和其他調(diào)節(jié)材料，通過(guò)配料澆筑、發(fā)氣靜停、切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)，同時(shí)配置有鋼筋網(wǎng)籠而成的輕質(zhì)板材。由表2 可知，ALC 材料強(qiáng)度的最高級(jí)別為A5.0，即抗壓強(qiáng)度為5.0 MPa，低于傳統(tǒng)的實(shí)心磚強(qiáng)度10～25 MPa。而且ALC 材料具有多孔的特點(diǎn)，孔洞直徑在1～2 mm 左右，削弱了墻體對(duì)螺釘?shù)裙潭奈展?，降低了門窗和墻體的連接性能。此外ALC 具有一定吸水性，對(duì)于窗臺(tái)等重要部位要有一定的防水構(gòu)造。為了解決以上問(wèn)題，需要對(duì)洞口加固方式進(jìn)行分析和處理。

2.2 傳統(tǒng)做法的利弊分析

國(guó)標(biāo)圖集《蒸壓加氣混凝土砌塊、板材構(gòu)造》（13J104）針對(duì)ALC 條板的橫向和豎向安裝方式均提出了角鋼法和扁鐵法兩種洞口加固方法，具有一定的可行性和安全性，但均有一定的不足。

2.2.1 橫向安裝和豎向安裝的對(duì)比

ALC 條板采用橫向安裝方式具有一定的弊端，即每一塊橫向ALC 條板的兩端均需要和柱或其它墻體連接；由于門窗洞兩側(cè)的墻體一般較窄，需要將成品ALC 條板橫向切割成較短的尺寸，現(xiàn)場(chǎng)要進(jìn)行大量的切割作業(yè)，材料損耗過(guò)多；洞口上方和下方的拼板不易安裝固定；加固用的扁鐵或角鋼均需要一定方式和墻體兩端的鋼柱連接，導(dǎo)致材料用量大，安裝工作量大；大部分鋼柱兩側(cè)都需要與ALC 墻體連接，扁鐵過(guò)角鋼均需要和鋼柱焊接，焊接點(diǎn)過(guò)多也對(duì)鋼柱有不利影響。但是ALC 條板采用橫向安裝也有一定的好處，即洞口上方無(wú)需另外設(shè)置過(guò)梁，而且現(xiàn)場(chǎng)安裝中無(wú)需耗費(fèi)過(guò)多的人力將ALC 條板豎起，僅需將平放的ALC 條板翻轉(zhuǎn)立起即可，一定程度上也提高了施工安全性。

ALC 條板豎向安裝時(shí)，由于洞口一般都是水平尺寸小于豎向尺寸，因此需要切割的條板要少于采用豎向安裝，現(xiàn)場(chǎng)切割作業(yè)量較少，減少固廢排放。加固用的扁鐵或者角鋼只需在洞口兩側(cè)豎向布置，上下方分別和鋼梁與地面連接即可，操作方便。但是ALC 條板豎向安裝也有一定弊端，即由于洞口上方?jīng)]有過(guò)梁，需要在洞口上方的ALC 條板下方設(shè)置橫向扁鐵或角鋼，然后在洞口最上方的梁板位置設(shè)置豎向吊筋（鋼筋），吊筋置于兩塊ALC 豎板之間和橫向扁鐵或角鋼連接，從而形成過(guò)梁，實(shí)現(xiàn)洞口穩(wěn)定性。該種方法施工工序多，吊筋不易設(shè)置，且容易造成ALC 條板拼接不緊密，縫隙過(guò)大，最終造成后期裝飾層開(kāi)裂。

2.2.2 扁鐵法和角鋼法的對(duì)比

采用扁鐵法時(shí)，扁鐵可設(shè)置于洞口四周并焊接成框，扁鐵一般可采用寬80 mm、厚8 mm 的規(guī)格。在實(shí)際施工中，也可以對(duì)ALC 條板的側(cè)邊開(kāi)槽，使扁鐵置于槽內(nèi)，避免扁鐵突出于洞口內(nèi)側(cè)四周的平面從而不利于后期的裝修。

采用角鋼法時(shí)，角鋼只能置于墻體的其中一面，通過(guò)焊接方式固定成框。角鋼的一邊置于洞口內(nèi)，另一邊緊貼墻面，緊貼墻面的一邊也突出于墻面，且突出高度較高，不利于后期裝修。實(shí)際施工中，角鋼多采用L63×6 規(guī)格。經(jīng)過(guò)計(jì)算，角鋼用量大于扁鐵用量，造價(jià)也高于扁鐵。

2.3 優(yōu)化思路

針對(duì)國(guó)標(biāo)圖集中加固做法的不足之處，結(jié)合ALC 條板的不同安裝方式和洞口的不同加固方式，考慮門洞和窗洞的使用功能性，對(duì)其加固方式分別進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化。

①門洞口。ALC 墻體整體采用豎向安裝方式，洞口的頂部采用橫板安裝作為過(guò)梁，并且要用整板，不可使用縱向切割后的拼板，這樣可以提高過(guò)梁的可靠性；過(guò)梁搭在兩側(cè)豎板上的長(zhǎng)度不得小于100 mm；洞口四周側(cè)邊采用扁鐵加固，其中豎向扁鐵向上延伸至鋼梁底部，并和鋼梁焊接固定，向下延伸至地面，并和地面連接固定。

②窗洞口。ALC 條板也采用豎向安裝方式，窗洞口的頂部過(guò)梁也采用橫板安裝，下部（即窗臺(tái)部位）宜采用豎板安裝。洞口四周側(cè)邊采用扁鐵加固，加固方式和門洞口一樣。洞口下部設(shè)置混凝土壓頂提高防水效果，壓頂高度不小于80mm，壓頂伸入兩邊側(cè)墻的長(zhǎng)度不小于100mm。需要注意的是，窗臺(tái)處可不設(shè)置扁鐵，因?yàn)榛炷翂喉敽蛢蓚?cè)豎向扁鐵可以連接為一體，如果需要設(shè)置扁鐵，扁鐵應(yīng)設(shè)置于壓頂內(nèi)，這樣不僅能保證加固效果，也有利于后期窗框的安裝。

3 洞口加固施工工藝

3.1 門洞口

選用規(guī)格為80 mm×8 mm 的扁鐵，先將扁鐵的橫向中部位置預(yù)先打孔用于打入膨脹螺栓，孔的直徑為10 mm，相鄰兩個(gè)孔的間距為300 mm。將扁鐵置于ALC 條板側(cè)邊居中位置，扁鐵上每隔300 mm 固定一根M8 膨脹螺栓和ALC條板連接。

相鄰扁鐵焊接形成加固框體，焊接方式為滿焊。其中豎向扁鐵在安裝ALC墻體前提前安裝，向上延伸至鋼梁下翼緣并和鋼梁焊接；扁鐵下方樓板內(nèi)預(yù)埋專用鐵件，鐵件應(yīng)露出地面約2 cm 的高度，然后將扁鐵下端和預(yù)埋鐵件焊接，實(shí)現(xiàn)洞口的扁鐵框和主體結(jié)構(gòu)的可靠連接。所有焊接部位均須做防銹處理。

洞口上方的橫板兩端與兩側(cè)豎板用直徑6 mm 的銷釘連接加固，銷釘應(yīng)從每塊板的上方斜向下45°打入兩側(cè)豎向條板內(nèi)，打入豎向條板內(nèi)的長(zhǎng)度不少于300 mm。

過(guò)梁橫板與豎板之間必須通過(guò)專用粘結(jié)劑進(jìn)行粘接，進(jìn)一步提高過(guò)梁的穩(wěn)定性。

具體加固節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方式見(jiàn)圖1，工程應(yīng)用效果見(jiàn)圖2。

圖1 門洞口加固節(jié)點(diǎn)圖

圖2 門洞口加固現(xiàn)場(chǎng)施工圖

3.2 窗洞口

先將80 mm×8 mm 的扁鐵預(yù)先打孔，置于ALC 條板側(cè)邊居中位置，扁鐵上每隔300 mm 固定一根膨脹螺栓，窗洞口四周的扁鐵互相焊接成一體。扁鐵也通過(guò)膨脹螺栓和ALC 墻體連接。

窗臺(tái)壓頂兩側(cè)的豎向ALC 條板切割槽口，槽口的尺寸須參照壓頂尺寸，槽口的長(zhǎng)度和高度均為100 mm，寬度和ALC 條板的厚度一致。混凝土壓頂高度為100 mm，伸入ALC 條板內(nèi)的長(zhǎng)度為100 mm。

壓頂處支設(shè)模板，利用兩側(cè)豎向扁鐵焊接固定4 根水平方向的構(gòu)造鋼筋，鋼筋直徑為8 mm。壓頂采用細(xì)石混凝土進(jìn)行澆筑，壓頂伸入ALC 條板內(nèi)的部位要確?；炷撩軐?shí)。施工中可以采用大流動(dòng)性混凝土進(jìn)行澆筑，也可結(jié)合人工插搗，提高混凝土密實(shí)度，提高加固效果。

具體加固節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方式見(jiàn)圖3，工程應(yīng)用效果見(jiàn)圖4。

圖3 窗洞口加固節(jié)點(diǎn)圖

圖4 窗洞口加固現(xiàn)場(chǎng)施工圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文優(yōu)化了ALC 墻體門窗洞口的加固施工技術(shù)，ALC 條板的排版采用“橫向+豎向”的組合方式，墻體整體豎向安裝，洞口上方橫向安裝，橫向條板起到過(guò)梁作用。洞口加固采用扁鐵，相鄰扁鐵焊接成框，框體和ALC 條板采用膨脹螺栓連接，和主體結(jié)構(gòu)通過(guò)焊接方式連接。其中窗洞口設(shè)置壓頂，提高窗臺(tái)的防水效果。該加固方案在項(xiàng)目上得到了成功應(yīng)用，減少了施工工序、降低了ALC 條板的損耗率、縮短了工期、降低了造價(jià)，對(duì)于ALC 條板在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用起到了推廣和促進(jìn)的作用。