CN111101706A - 一种模块化装配式钢结构房屋的施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种模块化装配式钢结构房屋的施工方法，具体包含以下步骤：（1）房屋模块化设计；（2）钢结构墙体表面处理；（3）基础施工；（4）钢结构骨架安装；（5）结构模块化施工（6）结构模块内混凝土浇筑；（7）预制外墙安装；（8）水电暖管线连接。本发明通过在钢结构墙体与待浇筑面喷涂聚合物砂浆，增强了钢结构和混凝土界面的粘结力以及钢结构的抗腐蚀性能；采用强缓凝型聚羧酸减水剂配制地基浇筑混凝土，减少了混凝土内部应力开裂的形成；在地基混凝土捣振棒上包覆聚四氟乙烯涂层，提高了地基混凝土的密实度、力学性能和耐久性。

Description

一种模块化装配式钢结构房屋的施工方法
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种模块化装配式钢结构房屋的施工方法。
背景技术
近年来，我国住宅产业快速增长，但建筑业仍然属于施工工艺滞后、生产效率低的发展阶段，国家对绿色环保建筑要求逐渐提高。传统混凝土结构房屋建筑需要大量的现场浇筑和长时间的高空作业，环境污染严重，施工安全性低。钢结构与混凝土相比具有更优良的抗拉、抗震、施工周期短等性能。模块化和装配式是我国建筑行业的发展趋势。模块化装配式建筑体系的工厂化、机械化潜力巨大，是一种新型的环境友好型的施工技术。
CN108589973A介绍了一种湿法填充的钢结构装配式外墙***，所述钢结构装配式外墙***由外向内依次包括外装饰面层、真空绝热板层、基层板、龙骨、填充层和墙内板，外装饰面层固定于基层板上，真空绝热板层设置于外装饰面层和基层板之间，基层板和墙内板分别固定于龙骨两侧，由基层板和墙内板合围形成的、由龙骨分隔的空腔内设置有填充层，所述填充层为浇注类填充料。CN 109356283A介绍了一种装配式钢结构交错桁架节点连接结构，包括节点板，所述节点板连接有多根腹杆，所述节点板为热轧圆形钢板，所述腹杆为工字钢，还包括腹杆连接件，所述节点板有2块并分别连接在腹杆上下翼缘的表面，所述节点板的表面开设有连接件连接孔，所述连接件连接孔内设有第一固定螺栓，所述第一固定螺栓固定连接两侧的节点板和腹杆连接件，所述腹杆连接件螺栓连接在腹杆的腹板表面。CN 108286293A介绍了一种模块化钢结构住宅及其施工方法，一种模块化钢结构住宅，包括框架结构、支撑钢板，两个框架结构对立安装并通过若干个所述支撑钢板固定连接。通过支撑杆与不同形状的连接架之间进行拼接，使得对建造的住宅的面积能够自由的进行把控，以及支撑杆在与连接架进行连接时是先将两者进行对接然后通过螺栓进行锁死，所以在未安装之前所有支撑杆均为单独的杆体。
上述发明中对外墙的组成及安装、钢结构交错桁架节点以及钢结构框架结构、和支撑版的连接方式进行了改进。并未解决钢结构与混凝土界面的连接、大体积混凝土养护过程中中心温度及孔隙率过高的问题。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种模块化装配式钢结构房屋的施工方法。通过在钢结构待浇筑面喷涂聚合物砂浆，提高了界面的粘结力和钢结构的抗腐蚀性能；在地基混凝土中掺加具有强缓凝效果的含有双季戊四醇-丙烯酸酯化单体的聚羧酸减水剂，降低了大体积混凝土在养护过程中中心温度偏高的问题，减轻了地基混凝土的应力开裂；在地基浇筑混凝土振捣棒的表面包覆聚四氟乙烯涂层，有效降低了混凝土中的孔隙率，提高了混凝土的强度和耐久性能；
本发明的具体技术方案如下：
一种模块化装配式钢结构房屋的施工方法，包括以下步骤：
（1）模块化设计
根据房屋结构设计方案进行模块单元化设计，依照预制构件产品性能、生产、运输、吊装和施工能力验证模块单元化设计的可行性，进一步优化后进行模块制作。
（2）钢结构墙体表面处理
在钢结构墙体待浇筑面喷涂聚合物砂浆：首先对钢结构墙体表面灰尘及其它多余物质进行清理，然后将钢结构墙体其它表面以及连接节点进行包膜保护，接着在钢结构墙体待浇筑面进行聚合物砂浆一次性喷涂，喷涂厚度为5~8mm砂浆，砂浆初凝前进行压实抹平，最后聚合物砂浆喷涂完成3小时后进行养护，养护时间不低于7天。
（3）基础施工
固定框架结构和地基底板，进行混凝土浇筑；所述混凝土为大体积混凝土，配制时采用强缓凝型减水剂，混凝土采取坡度分层浇筑，下层混凝土初凝前完成上层浇筑；浇筑完毕用振捣棒对混凝土进行振捣压实，振捣棒没入混凝土部分包覆带有圆锥凸起的聚四氟乙烯涂层。
（4）钢结构骨架安装
混凝土地基与钢结构骨架通过地脚螺栓连接。
（5）结构模块化施工
预制单元模块间通过角部的节点进行连接，形成一定规模的整体结构，其中各预制单元模块中H型钢梁、C型钢梁腹板及翼缘、C型钢柱腹板及外侧翼缘均有螺栓开孔，与相邻模块的节点采用高强螺栓连接； H型钢外角柱与相邻模块节点采用焊接连接；C型钢柱上下端与相邻模块节点采用焊接连接。
（6）结构模块内混凝土浇筑
钢结构墙体及钢结构楼板采用自密实混凝土浇筑。混凝土浇筑施工与房间装修施工、设备安装等项目同时进行。
（7）预制外墙安装
预制外墙板为保温复合一体板，预制外墙板上、下端分别与上下楼层对应的钢结构梁翼缘以螺栓形式连接，预制外墙板与钢框架梁采取上拉下托的干挂式连接方式，预制外墙板固定完成后采用填缝材料和密封胶塞填缝隙；预制外墙板由加气混凝土基层、保温层、抹面层和饰面层组成，其中抹面层与保温层之间需挂纤维抗裂网。
（8）水电暖管线的连接。
优选的，聚合物砂浆中灰砂比为1:1.2，可再分散乳胶粉4.5~6.0%，纤维素醚0.04~0.06%，减水剂0.30~0.45%，疏水剂0.08~0.12%，上述百分比均以聚合物砂浆中胶材的质量为100%。
优选的，聚合物砂浆中可再分散性乳胶粉由氯丁二烯、乙酸乙烯酯、四烯丙基硅烷以1.0: 0.06~0.19: 0.05~0.17的摩尔比在K2SO4和NaHSO3的引发下以乳液聚合得到。
优选的，配制地基浇筑混凝土时，强缓凝型聚羧酸减水剂的折固掺量为混凝土胶凝材料质量的0.15~0.18%。
优选的，强缓凝型减水剂以异戊烯基甲氧基聚乙二醇、丙烯酸、双季戊四醇-丙烯酸酯化单体、过硫酸铵以及巯基乙酸为原料，按照摩尔比1.0: 2.5~4.5: 0.8~2.3: 0.07~0.21:0.13~0. 29进行反应制得。
优选的，地基混凝土分层浇筑的坡度为1:6-1:10。
优选的，聚四氟乙烯涂层凸起的圆锥顶角为120~135°，高度为1.0~3.5mm，以交错方式排列，分布密度为20000~100000个/m2。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1.本发明使用的聚合物砂浆的粘结强度可达到1.6MPa，有效地保证了混凝土及钢结构的连接强度；聚合物砂浆对混凝土界面的孔隙进行填充，提高了混凝土的密实性、抗裂性、抗渗性和抗冲击力；对钢结构材料进行包覆隔离，提高了钢结构的耐腐蚀性能。
2.本发明采用模块化装配式钢结构房屋建筑体系，提高了生产过程中工厂预制构件的使用比例，在保证施工质量前提下极大提高了施工效率；以钢结构作为建筑的主要承重材料，降低了建筑的总重量；缩短了高空作业时间，提高了施工安全性。
3.本发明将双季戊四醇-丙烯酸酯化单体作为强缓凝型聚羧酸减水剂的功能单体，延迟了地基混泥土中水泥的水化时间，一定程度上降低了水泥水化放热速率和大体积混凝土中心的温度集中度，从而减少了混凝土内部应力开裂的形成。
4.本发明采用聚四氟乙烯作为混凝土振捣棒的包覆层，有效地降低了混凝土中的孔隙率，提高了地基混凝土的密实度、力学性能和耐久性，制备了更加坚固的房屋基础。
具体实施方式
以下结合实例对本发明加以说明，但不应理解为本发明上述主体的范围仅限于此。
实施例1
（1）模块化设计
根据房屋结构设计方案进行模块单元化设计，依照预制构件产品性能、生产、运输、吊装和施工能力验证模块单元化设计的可行性，进一步优化后进行模块制作。
（2）钢结构墙体表面处理
在钢结构墙体待浇筑面喷涂聚合物砂浆：首先对钢结构墙体表面灰尘及其它多余物质进行清理，然后将钢结构墙体其它表面以及连接节点进行包膜保护，接着在钢结构墙体待浇筑面进行聚合物砂浆一次性喷涂，喷涂厚度为5~8mm砂浆，砂浆初凝前进行压实抹平，最后聚合物砂浆喷涂完成3小时后进行养护，养护时间不低于7天。
聚合物砂浆中灰砂比为1:1.2，可再分散乳胶粉5.3%，纤维素醚0.06%，减水剂0.30%，疏水剂0.12%，上述百分比均以聚合物砂浆中胶材的质量为100%。可再分散性乳胶粉由氯丁二烯、乙酸乙烯酯、四烯丙基硅烷以1.0: 0.06: 0.17的摩尔比在K2SO4和NaHSO3的引发下以乳液聚合得到。
（3）基础施工
固定框架结构和地基底板，进行混凝土浇筑；地基现浇混凝土为大体积混凝土，配制时采用强缓凝型减水剂，其折固掺量为胶凝材料质量的0.15%。强缓凝型减水剂以异戊烯基甲氧基聚乙二醇、丙烯酸、双季戊四醇-丙烯酸酯化单体、过硫酸铵以及巯基乙酸为原料，按照摩尔比1.0: 4.5: 0.8: 0.09:0.23进行反应制得。其中过硫酸铵为引发剂，巯基乙酸为链转移剂。混凝土采取1:6的坡度分层浇筑，下层混凝土初凝前完成上层浇筑，严禁出现施工冷缝。浇筑完毕用振捣棒对混凝土进行振捣压实，捣振棒上包覆的聚四氟乙烯涂层凸起的圆锥顶角为120°，高度为1.5mm，以交错方式排列，分布密度为100000个/m2。
（4）钢结构骨架安装
混凝土地基与钢结构骨架通过地脚螺栓连接。
（5）结构模块化施工
预制单元模块间通过角部的节点进行连接，形成一定规模的整体结构，其中各预制单元模块中H型钢梁、C型钢梁腹板及翼缘、C型钢柱腹板及外侧翼缘均有螺栓开孔，与相邻模块的节点采用高强螺栓连接； H型钢外角柱与相邻模块节点采用焊接连接；C型钢柱上下端与相邻模块节点采用焊接连接。
（6）结构模块内混凝土浇筑
钢结构墙体及钢结构楼板采用自密实混凝土浇筑；混凝土浇筑施工与房间装修施工、设备安装等项目同时进行。
（7）预制外墙安装
预制外墙板为保温复合一体板，预制外墙板上、下端分别与上下楼层对应的钢结构梁翼缘以螺栓形式连接，预制外墙板与钢框架梁采取上拉下托的干挂式连接方式，预制外墙板固定完成后采用填缝材料和密封胶塞填缝隙；预制外墙板由加气混凝土基层、保温层、抹面层和饰面层组成，其中抹面层与保温层之间需挂纤维抗裂网。
（8）水电暖管线的连接。
实施例2
（1）模块化设计
根据房屋结构设计方案进行模块单元化设计，依照预制构件产品性能、生产、运输、吊装和施工能力验证模块单元化设计的可行性，进一步优化后进行模块制作。
（2）钢结构墙体表面处理
在钢结构墙体待浇筑面喷涂聚合物砂浆：首先对钢结构墙体表面灰尘及其它多余物质进行清理，然后将钢结构墙体其它表面以及连接节点进行包膜保护，接着在钢结构墙体待浇筑面进行聚合物砂浆一次性喷涂，喷涂厚度为5~8mm砂浆，砂浆初凝前进行压实抹平，最后聚合物砂浆喷涂完成3小时后进行养护，养护时间不低于7天。
聚合物砂浆中灰砂比为1:1.2，可再分散乳胶粉4.5%，纤维素醚0.04%，减水剂0.45%，疏水剂0.10%，上述百分比均以聚合物砂浆中胶材的质量为100%。可再分散性乳胶粉由氯丁二烯、乙酸乙烯酯、四烯丙基硅烷以1.0: 0.19: 0.12的摩尔比在K2SO4和NaHSO3的引发下以乳液聚合得到。
（3）基础施工
固定框架结构和地基底板，进行混凝土浇筑；地基现浇混凝土为大体积混凝土，配制时采用强缓凝型减水剂，其折固掺量为胶凝材料质量的0.18%。强缓凝型减水剂以异戊烯基甲氧基聚乙二醇、丙烯酸、双季戊四醇-丙烯酸酯化单体、过硫酸铵以及巯基乙酸为原料，按照摩尔比1.0: 2.5: 1.6: 0.17: 0.13进行反应制得。其中过硫酸铵为引发剂，巯基乙酸为链转移剂。混凝土采取1:10的坡度分层浇筑，下层混凝土初凝前完成上层浇筑，严禁出现施工冷缝。浇筑完毕用振捣棒对混凝土进行振捣压实，捣振棒上包覆的聚四氟乙烯涂层凸起的圆锥顶角为135°，高度为3.5mm，以交错方式排列，分布密度为200000个/m2。
（4）钢结构骨架安装
混凝土地基与钢结构骨架通过地脚螺栓连接。
（5）结构模块化施工
预制单元模块间通过角部的节点进行连接，形成一定规模的整体结构，其中各预制单元模块中H型钢梁、C型钢梁腹板及翼缘、C型钢柱腹板及外侧翼缘均有螺栓开孔，与相邻模块的节点采用高强螺栓连接； H型钢外角柱与相邻模块节点采用焊接连接；C型钢柱上下端与相邻模块节点采用焊接连接。
（6）结构模块内混凝土浇筑
钢结构墙体及钢结构楼板采用自密实混凝土浇筑；混凝土浇筑施工与房间装修施工、设备安装等项目同时进行。
（7）预制外墙安装
预制外墙板为保温复合一体板，预制外墙板上、下端分别与上下楼层对应的钢结构梁翼缘以螺栓形式连接，预制外墙板与钢框架梁采取上拉下托的干挂式连接方式，预制外墙板固定完成后采用填缝材料和密封胶塞填缝隙；预制外墙板由加气混凝土基层、保温层、抹面层和饰面层组成，其中抹面层与保温层之间需挂纤维抗裂网。
（8）水电暖管线的连接。
实施例3
（1）模块化设计
根据房屋结构设计方案进行模块单元化设计，依照预制构件产品性能、生产、运输、吊装和施工能力验证模块单元化设计的可行性，进一步优化后进行模块制作。
（2）钢结构墙体表面处理
在钢结构墙体待浇筑面喷涂聚合物砂浆：首先对钢结构墙体表面灰尘及其它多余物质进行清理，然后将钢结构墙体其它表面以及连接节点进行包膜保护，接着在钢结构墙体待浇筑面进行聚合物砂浆一次性喷涂，喷涂厚度为5~8mm砂浆，砂浆初凝前进行压实抹平，最后聚合物砂浆喷涂完成3小时后进行养护，养护时间不低于7天。
聚合物砂浆中灰砂比为1:1.2，可再分散乳胶粉6.0%，纤维素醚0.05%，减水剂0.20%，疏水剂0.08%，上述百分比均以聚合物砂浆中胶材的质量为100%。可再分散性乳胶粉由氯丁二烯、乙酸乙烯酯、四烯丙基硅烷以1.0: 0.12: 0.05的摩尔比在K2SO4和NaHSO3的引发下以乳液聚合得到。
（3）基础施工
固定框架结构和地基底板，进行混凝土浇筑；地基现浇混凝土为大体积混凝土，配制时采用强缓凝型减水剂，其折固掺量为胶凝材料质量的0.17%。强缓凝型减水剂以异戊烯基甲氧基聚乙二醇、丙烯酸、双季戊四醇-丙烯酸酯化单体、过硫酸铵以及巯基乙酸为原料，按照摩尔比1.0: 3.5: 2.3: 0.21: 0.29进行反应制得。其中过硫酸铵为引发剂，巯基乙酸为链转移剂。混凝土采取1:10的坡度分层浇筑，下层混凝土初凝前完成上层浇筑，严禁出现施工冷缝。浇筑完毕用振捣棒对混凝土进行振捣压实，捣振棒上包覆的聚四氟乙烯涂层凸起的圆锥顶角为135°，高度为2.7mm，以交错方式排列，分布密度为80000个/m2。
（4）钢结构骨架安装
混凝土地基与钢结构骨架通过地脚螺栓连接。
（5）结构模块化施工
预制单元模块间通过角部的节点进行连接，形成一定规模的整体结构，其中各预制单元模块中H型钢梁、C型钢梁腹板及翼缘、C型钢柱腹板及外侧翼缘均有螺栓开孔，与相邻模块的节点采用高强螺栓连接； H型钢外角柱与相邻模块节点采用焊接连接；C型钢柱上下端与相邻模块节点采用焊接连接。
（6）结构模块内混凝土浇筑
钢结构墙体及钢结构楼板采用自密实混凝土浇筑；混凝土浇筑施工与房间装修施工、设备安装等项目同时进行。
（7）预制外墙安装
预制外墙板为保温复合一体板，预制外墙板上、下端分别与上下楼层对应的钢结构梁翼缘以螺栓形式连接，预制外墙板与钢框架梁采取上拉下托的干挂式连接方式，预制外墙板固定完成后采用填缝材料和密封胶塞填缝隙；预制外墙板由加气混凝土基层、保温层、抹面层和饰面层组成，其中抹面层与保温层之间需挂纤维抗裂网。
（8）水电暖管线的连接。
尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (7)

1.一种模块化装配式钢结构房屋的施工方法，包括以下步骤：
（1）模块化设计
根据房屋结构设计方案进行模块单元化设计，依照预制构件产品性能、生产、运输、吊装和施工能力验证模块单元化设计的可行性，进一步优化后进行模块制作；
（2）钢结构墙体表面处理
在钢结构墙体待浇筑面喷涂聚合物砂浆：首先对钢结构墙体表面灰尘及其它多余物质进行清理，然后将钢结构墙体其它表面以及连接节点进行包膜保护，接着在钢结构墙体待浇筑面进行聚合物砂浆一次性喷涂，喷涂厚度为5~8mm砂浆初凝前进行压实抹平，最后聚合物砂浆喷涂完成3小时后进行养护，养护时间不低于7天；
（3）基础施工
固定框架结构和地基底板，进行混凝土浇筑；所述浇混凝土为大体积混凝土，配制时采用强缓凝型减水剂，混凝土采取坡度分层浇筑，下层混凝土初凝前完成上层浇筑；浇筑完毕用振捣棒对混凝土进行振捣压实，振捣棒没入混凝土部分包覆带有圆锥凸起的聚四氟乙烯涂层；
（4）钢结构骨架安装
混凝土地基与钢结构骨架通过地脚螺栓连接；
（5）结构模块化施工
预制单元模块间通过角部的节点进行连接，形成一定规模的整体结构，其中各预制单元模块中H型钢梁、C型钢梁腹板及翼缘、C型钢柱腹板及外侧翼缘均有螺栓开孔，与相邻模块的节点采用高强螺栓连接；H型钢外角柱与相邻模块节点采用焊接连接；C型钢柱上下端与相邻模块节点采用焊接连接；
（6）结构模块内混凝土浇筑
钢结构墙体及钢结构楼板采用自密实混凝土浇筑，混凝土浇筑施工与房间装修施工、设备安装等项目同时进行；
（7）预制外墙安装
预制外墙板为保温复合一体板，预制外墙板上、下端分别与上下楼层对应的钢结构梁翼缘以螺栓形式连接，预制外墙板与钢框架梁采取上拉下托的干挂式连接方式，预制外墙板固定完成后采用填缝材料和密封胶塞填缝隙；预制外墙板由加气混凝土基层、保温层、抹面层和饰面层组成，其中抹面层与保温层之间需挂纤维抗裂网；
（8）水电暖管线的连接。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述聚合物砂浆中灰砂比为1:1.2，可再分散乳胶粉4.5~6.0%，纤维素醚0.04~0.06%，减水剂0.30~0.45%，疏水剂0.08~0.12%，上述百分比均以聚合物砂浆中胶材的质量为100%。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述的聚合物砂浆中可再分散性乳胶粉由氯丁二烯、乙酸乙烯酯、四烯丙基硅烷以1.0: 0.06~0.19: 0.05~0.17的摩尔比在K2SO4和NaHSO3的引发下以乳液聚合得到。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中，配制地基浇筑混凝土时，强缓凝型聚羧酸减水剂的折固掺量为混凝土胶凝材料质量的0.15~0.18%。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述强缓凝型减水剂以异戊烯基甲氧基聚乙二醇、丙烯酸、双季戊四醇-丙烯酸酯化单体、过硫酸铵以及巯基乙酸为原料，按照摩尔比1.0: 2.5~4.5: 0.8~2.3: 0.07~0.21:0.13~0. 29进行反应制得。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述地基混凝土分层浇筑的坡度为1:6-1:10。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述聚四氟乙烯涂层凸起的圆锥顶角为120~135°，高度为1.0~3.5mm，以交错方式排列，分布密度为200000~100000个/m2。
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