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
目录
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
关于装配式钢结构住宅的创新路径
路径之一——结构
装配式钢结构体系（PS）
钢框架体系 轻钢结构体系 钢管束组合结构体系 。。。 钢框架 + 三板 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
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。
成后运输到现场进行吊装。
• 制作完成龙骨框架和一侧的水泥纤维盖板
轻钢龙骨
框架
• 浇筑混凝土之前进行水电管线预埋 • 浇筑发泡混凝土试块浇筑
发泡混凝 土施工
• 墙体另一面水泥纤维盖板施工
• 进行7天混凝土养护
墙板养护
• 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 • 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
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材料性能
EPS轻质混凝土复合夹芯条板 600kg/m3 传热系数 0.27 W/m2·K 常规尺寸 隔声系数 50~150mm 47dB
品类-2 容重
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。
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材料性能
蒸压加气混凝土条板/ALC条板 550kg/m3 传热系数 0.3 W/m2·K 常规尺寸 隔声系数 50~200mm 46dB
品类-3 容重
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。
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材料性能
B
C
优化拼缝处理，由拼接处挂设200mm宽玻纤网改为墙面满铺。
楼板 系统
内墙 系统
外墙 系统
屋面 系统
基墙+保温装饰一体板
装配式轻钢龙骨灌浆墙体
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基墙+保温装饰一体板
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。
接缝处采用硅酮密封胶
适用范围 、工业化
路径之二——围护（三板）
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
气密性能
冻融循环 热雨循环 干湿循环 热水浸泡 紫外线光照


耐撞击性能
抗震性能 防火性能要求


水密性能
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
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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
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装配式轻钢龙骨灌浆墙体——制作工艺
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
GS-Building
General Steel Building
ME-House
Modular & Ecological 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。
内墙板补缝+内墙基层打磨修补+粉石膏腻子+饰面做法。
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ALC板墙体微裂缝——问题说明
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。
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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。
楼板 系统
内墙 系统
外墙 系统
屋面 系统
挂绿Leabharlann Baidu样板楼墙板类型（6种内墙）
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。
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可拆卸钢筋桁架楼承板
U型卡槽
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70～270mm
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可拆卸钢筋桁架楼承板——底模类型
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。
竖向支撑
横向支撑
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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 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。
蔡甸区保障房
建筑面积116600㎡ ，地上27-32层，建筑高度97米，采用全钢框架体系。
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
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。
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ALC板墙体微裂缝——原因分析及解决措施
材料 特性 安装 设计
（ 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。
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。 优化连接节点，采用管卡法等更适应变形的连接节点。
镀锌钢板
复塑板
木板
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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 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 底模拆除 成型面效果
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可拆卸钢筋桁架楼承板——临时支撑设置 天 津 厂 公 寓 楼 楼 板 厚 度 为 100mm ， 采 用 的 楼 承 板 桁 架 高 度 为
1F
2F
3F
ME-House 2.0 三维模块样板楼
异型模块
标准模块
标准模块
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
围护体系技术要点
楼板 系统
内墙 系统
外墙 系统
屋面 系统
叠合楼板
钢筋桁架楼承板 （底模不可拆/可拆）
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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
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
二维模块 V1.0：ME-House
三维模块 V2.0：低层模块化样板房 VX.0：高层模块化建筑
ME-House 1.0 被动式节能别墅
• 建筑面积：303平方米
• 建筑高度：6.4米/2层
ME-House 2.0 三维模块样板楼
正面
背面
轻质混凝土空心条板 1000kg/m3 传热系数 0.4 W/m2·K 常规尺寸 隔声系数 85~150mm 45dB
品类-4 容重
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。
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材料性能
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ALC板——连接构造
（2）直角钢件法
（1）U型卡法
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ALC板——连接构造
（4）管卡法
（3）钩头螺栓法
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ALC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。
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ALC板——抗裂处理
耐碱玻纤网+基层填缝砂浆+抗裂纸带+弹性腻子。
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ALC板——面层做法
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。
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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 。
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叠合楼板——拼缝处理
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。
钢结构框架
H型钢梁 箱型钢柱
外墙
ALC基墙
防水构造层 保温装饰一体板
防火石膏板
内墙 楼板 可拆卸钢筋桁架板
ALC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。
楼层 内墙（交楼标准） 左侧 陶粒砼空心条板 内墙（精装标准） 右侧 ALC板
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EPS砼复合夹芯条板
轻质砼空心条板
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轻质砌块
轻钢龙骨墙板
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材料性能
陶粒蒸压混凝土空心条板 800kg/m3 传热系数 0.35 W/m2·K 常规尺寸 隔声系数 85~100mm 50dB
品类-1 容重
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。
支撑不到位，混凝土出现胀模
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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
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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
隔声性能 热工性能
路径之三——部品
整体卫浴
集成式厨房
集成式管井
绿色建材
中建钢构的探索与实践
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 GSBuliding和ME-House两大体系。
天津厂公寓楼
ME-House 1.0 ME-House 1.5 西部公寓楼 西部厂办公楼 中建钢构大厦 智能立体停车库 挂绿湖别墅样板房
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
防水构造: 防水界面剂 过气通道 防水面层
防水面板 A级防火、保温聚苯板
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基墙+保温装饰一体板
一体板开槽
“点框法”粘结砂浆
一体板粘挂
扣件
保温装饰一体板
锚钉 安装孔 膨胀管
接缝处打胶（硅酮密封胶）
AAC板 托件 粘结砂浆
采用“粘、挂”结合方式进行安装
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装配式轻钢龙骨灌浆墙体 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
性能及工 艺质量检 测
进行检测，测试施工工艺的质量
墙体试制工序
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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
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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
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装配式轻钢龙骨灌浆墙体——制作工艺
轻钢龙骨墙板 400kg/m3 传热系数 0.55 W/m2·K 常规尺寸 隔声系数 80~200mm 50dB
品类-5 容重
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。
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轻质砌块
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。