装配式轻钢轻混房屋及智慧建造技术体系研究 谢轶莎 18_22

装配式轻钢轻混房屋及智慧建造技术体系研究
谢轶莎 彭雄 李颖 张建军 胡鹏飞 任凭 纪永逸 梁桂民
1. 中国电建集团建筑规划设计研究有限公司 2. 中科建(北京)工程技术研究院有限公司
摘要：针对我国低层房屋建设项目规模大，要求建筑体系具有造价低、工期短、施工便捷等特点，研发了装配式轻钢轻混房屋及其智慧建造技术体系。对装配式轻钢轻混房屋结构体系关键节点进行有限元分析，采用基于BIM的正向设计与项目管理信息平台，集成成熟的钢材、混凝土、墙体生产线，形成智慧建造信息化系统。项目实践证明，该体系具有良好的经济和社会效益。
关键词： 装配式建筑;钢结构;墙体;建筑信息模型;智慧建造;
基金资助： 中国电力建设股份有限公司科技项目（DJ-ZDXM-2017-26）；
专辑： 工程科技Ⅱ辑
专题： 建筑科学与工程
分类号： TU741

到 2020 年，我国建筑工业化已进入规模化发展阶段，作为建筑工业化的一倡议大发展方向，钢结构特别是轻钢结构成为国内研究和发展的热点。
随着国家“一带一路”倡议的深入推进和“乡村振兴”战略的持续实施，为量大面广的乡村地区低层房屋装配式轻钢结构提供了更加广阔的市场空间。
本文通过调研既有低层装配式建筑技术体系，选择冷弯薄壁型钢结构体系，结合其优越的抗震性能与成熟的工业化、自动化建造体系，利用轻质混凝土进行墙体填充，有效解决墙体空洞问题; 再结合预制工艺，解决现场质量、成本控制与工期问题，提出一种新型的预制轻钢轻混墙板节点连接构造形式与工法体系。

1 工程概况
为研究新型装配式钢结构建筑体系，以山西长治山西建投晋东南园区别墅项目为例，在传统冷弯薄壁型钢结构体系的基础上，基于质量优、工期短、成本可控的目的，进行装配式轻钢轻混房屋及其智慧建造技术体系的相关开发研究。

该 别 墅 项 目 为 2 层 建 筑，建 筑 面 积 为261. 84m2，平面尺寸为 13. 80m× 10. 45m( 长×宽) ，总高度为 8. 5m。
传统的冷弯薄壁型钢结构体系虽有工业化、自动化及便捷施工的优势，但存在空鼓感、刚度低，从而影响舒适度，市场接受度低。采用轻钢龙骨灌浆墙体系，湿作业较多，现场施工质量难以控制; 钢框架结构外围护墙体技术不够完善，易开裂; 采用干挂幕墙系统，造价较高; 预制混凝土品质和精度较高，市场接受度高，但对工厂配套及现场施工条件有要求，且标准化和规模化对造价的影响巨大，现阶段造价过高。最终选择预制轻钢轻混结构体系，集成了轻钢结构和预制混凝土结构的优势，弥补了各自短板，具有造价可控、质量可控、生产和安装便捷、市场接受度高的优势。

2 装配式轻钢轻混房屋体系集成
基于产品思维，在传统冷弯薄壁型钢结构的基础上进行工法创新，融合轻质混凝土墙体结构及面层装饰技术，通过标准化装配式节点构造，结合新型墙体材料技术、配套自动化生产和安装工艺及基于 BIM 技术的智慧建造信息化系统，形成装配式轻钢轻混房屋及智慧建造技术体系。
该体系仍采用冷弯薄壁型钢结构，墙板和楼板在工厂预制成型，运到现场直接进行拼装，轻质混凝土墙体起保温和围护作用，密度约为 400kg /m3，强度约为 1. 4MPa; 采用标准化节点构造和连接方式，按开间和轴线进行拆分，考虑运输和吊装要求，构件宽度不宜超过 2. 5m，不应超过 3m。装配式轻钢轻混房屋骨架与部件拆分如图 1 所示。新型装配式轻钢轻混房屋体系既发挥了冷弯薄壁型钢结构体系节能抗震、工业化程度高、质量好、建造周期短且施工便捷的优势，又可满足多样化的建筑立面与造型要求。

2. 1 预制墙板构造
该体系预制轻钢轻混墙板主要由轻钢龙骨、轻质混凝土、硅酸钙板及饰面层组成，如图 2 所示。轻钢龙骨作为主要受力构件，轻质混凝土起保温和围护作用，龙骨两侧加硅酸钙板或镀锌抗裂铁丝网作面层。轻质混凝土凸出龙骨边框 10～20mm，墙体四周龙骨外露 40mm，由连接件连接。采用抗裂网时，可在龙骨翼缘上加工挂板连接件，钢筋网无需焊接，直接挂装在连接片上即可; 通过采用挂板形式，可在干式结构节点的基础上，有效满足建筑防水的要求，且具有较好的隔热性能。 图 2 冷弯薄壁型钢墙体构造

2. 2 预制楼板构造
该体系轻钢轻混楼盖由双向龙骨、轻质混凝土及面板或抗裂网组成，如图 3 所示。楼盖在工厂预制成楼板构件，运到现场后安装在轻钢梁上。墙体与梁在工厂独立预制，考虑安装和运输的便捷性，管线可在桁架梁空间内敷设。楼板与梁由桁架梁顶部的自攻钉连接。由于整个楼盖中间填充了轻质混凝土，隔声效果较好，但需注意处理好楼板拼缝的声桥问题，一般可通过发泡聚氨酯封堵和打胶处理。

（略）

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