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摘要:随着工程设计及施工技术的发展,建筑行业涌现了很多新材料新产品,代替传统高污染、高能耗、施工效率低的材料,就建筑室内隔墙而言,城市建筑基本告别了过去会对环境造成破坏、高能耗的红砖材料,转而使用多样化的加气混凝土砖、水泥灰沙砖、小型混凝土砖等建筑材料,但是这种材料也存在诸多弊端,比如重量较重、运输困难、湿作业等问题;实际上,国外发达国家已经大规模使用轻质隔墙替代传统砖墙,本文对这种隔墙做法引入国内做初步的探讨。
关键词:超高层;砖墙;轻质隔墙
一、轻钢龙骨石膏板隔墙的优势
1.1 施工速度快
1、对比砌筑类墙体,轻钢龙骨系统无需设置与结构的拉结筋、圈梁、构造柱等构造措施,也无砌筑高度限制、留槎等问题,更无砌筑砂浆凝结和养护等限制。
2、对比砌筑类墙体,无抹灰工序,省时省工。
3、轻钢龙骨隔墙有内部为空腔结构,方便线管穿插,改换,移位,恢复。
4、管井墙体的施工为单面施工,无需井道内侧的脚手架配合,省去了脚手架的搭设配合的时间。
1.2 垂直运输量少
1、轻钢龙骨石膏板隔墙系统的重量是砌体隔墙的 1/2~1/3。体积减少 20%~30%,极大缓解了超高层建筑垂直运输压力大的问题。以上海中心项目为例,工程避免了重质材料(如瓷砖、大理石)的运用,而是选用大量运用蜂窝铝板、铝天花等轻质材料,以减少垂直运输的压力。下图的砌体材料仅为空调机房部位的一部分,严重占用施工场地。
2、垂直运输对比
工程量以深圳某超高层项目施工图标准层一层为例,层高 4.5m,樓板厚 120/180mm,隔墙 336m 3,相应施工条件以上海中心施工所具备条件假定。
注:1、上述对比均以塔吊运输为参照对比
2、卸料平台按 4m×3m,最大荷载按 3t 考虑
3、散装材料均考虑用集装箱整体运输
4、以上计算结果仅作参考
根据估算结果,采用轻钢龙骨石膏板隔墙可有效减少垂直运输压力,对主楼主体结构施工极为有利。以上海中心为例,该项目采用石膏板隔墙有效减少垂直运输量30%~40%。
1.3 质量创优得以保障
加气混凝土砌块在施工管井隔墙时,尤其机电管井,井道内侧砌筑墙体抹灰很困难,随砌随抹,但井道顶部一米范围内是无法施工的,这对施工质量留下很大隐患,无法确保质量创优标准;而选择轻质石膏板隔墙管井体系,可免去内壁抹灰工序,确保施工质量。
1.4 高效防火
轻钢龙骨石膏板隔墙系统可以通过不同石膏板板材的种类、厚度、层数的排列组合,搭配出 1h~3h 不同耐火极限时间的系统,以应对各类建筑部位不同的耐火极限时间的设计的要求。对于材料的燃烧性能等级,纸面石膏板在钢龙骨上的运用为 A 级。
1.5 全程干作业
轻钢龙骨石膏板隔墙系统的施工为全程干作业,工作面洁净有序,灰尘少,也无养护时间的问题,对后道工序的进场衔接有利。
1.6 环保性能
纸面石膏板运用 100%的脱硫石膏(FGD)作为石膏芯原料,属于循环利用的绿色建材。符合本项目各项创优策划、LEED 认证等要求。
1.7 高隔声性能
同等厚度的前提下,石膏板隔墙的隔声量大于砌体隔墙。以上海中心为例,186mm的轻钢龙骨石膏板管井墙系统的计权隔声量为 57dB,200mm 的砌体加上两边的 20mm 的抹灰的隔声量大约在 50dB 左右,且砌体的隔声量的提高非常依赖砌体的密度和两边的抹灰层的厚度,然而对于超高层建筑的电梯井,加大砌体的密度会加大垂直运输的压力,而井道内侧的抹灰则相当难以施工,难以保证施工质量。由此,高速电梯产生的噪音也将影响建筑物本身的品质。
1.8 施工安全性高
主楼管井数量多,且位置分布零散。施工人员进行管道井砌筑隔墙内侧抹灰施工时,需要搭设操作架,设置安全防护措施,施工人员面临自身坠落和上层坠物的风险。而轻钢龙骨石膏板隔墙施工省去内侧抹灰工序,所有施工作业均在管道井隔墙外侧完成,施工安全性大大提高。
二、轻钢龙骨石膏板隔墙介绍
2.1 隔墙类型
按照体系划分,共分二大隔墙体系,即:管井墙体系和普通隔墙体系。
A、管井墙体系
管井墙系统也称 CH 龙骨管井墙系统,由其竖龙骨的截面形状为 CH 得名,是专门开发以解决建(构)筑内管井隔断、包敷的系统。涉及的管井部位主要包括电梯井、楼梯、管井、空调管井等。管井墙的耐火极限时间根据建筑设计需求不同而变化,一般为2 小时和 3 小时。并依据井道内风压大小,管井类型、墙体高度的不同来设计龙骨截面搭配系统。
B、普通隔墙体系
普通龙骨隔墙系统,也称 C 龙骨隔墙系统,由其竖龙骨的截面形状为 C 得名。是用于两个不同功能区域划分的非承重隔墙系统。作为最广泛使用的轻钢龙骨隔墙系统,具有构造简单稳定、施工快捷、墙体厚度薄,节省空间、造价低等特点,根据龙骨、石膏板搭配组合不同,系统可以满足墙体高度 3m~9m,耐火时间 0.5h~4h,计权隔声35dB~60dB 的系统要求。
2.2 隔墙组成
管井墙体系
CH 龙骨和 E 龙骨作为竖龙骨,E 龙骨仅出现在收边位置,J 龙骨作为横龙骨。管道井芯板面向井道一侧,卡插入 CH 龙骨卡口部位内,芯板规格为 25mm 厚*2400mm 长*600mm宽。
其中,C 龙骨作为竖龙骨,U 龙骨作为横龙骨,38 龙骨作为贯通龙骨。两侧封装不同种类、规格、层数的纸面石膏板。纸面石膏板的种类分为:标准、耐水、耐火、耐火耐水。尺寸规格为:12/15mm 厚*2400mm/3000mm 长*1200mm 宽。 三、轻钢龙骨石膏板隔墙的技术难题
3.1 卫生间防水、贴砖、石材
1、卫生间所有轻钢龙骨隔墙底部设 200mm 高混凝土导墙,卫生间防水施工可上返至导墙上口,形成封闭防水层,导墙防水层拉毛抹灰做防水保护层;
2、卫生间石膏板隔墙内侧板采用硅酸钙板,满足瓷砖、石材粘贴工艺施工做法;(以上海中心为例,卫生间部位选择干挂蜂窝铝板,石膏板面到铝板完成面厚度为 50mm)
3、如卫生间采用湿贴的做法,石膏板隔墙内侧板采用硅酸钙板或水泥压力板,满挂钢丝网水泥砂浆抹灰再进行湿贴石材、面砖。
3.2 门框的安装
一般公共部位的门(例如防火门等),必须采取特殊门框处理的方法,门框处采用对口龙骨,内设木方,增强门框刚度以及门框连接强度;电梯门框处设计附加型钢框的形式来加固门框。
3.3 电梯井道风压
电梯井道墙系统在电梯井道部位的运用较为特殊,由于电梯运行速度不同,墙体属于层门侧、侧门侧、背门侧的风压都不相同(此风压值需电梯厂家提供),根据各电梯不同部位的在运行条件下的最大风压表,作为荷载取用依据来设计配置龙骨,以确保墙体的使用安全。
3.4 井道密封
井道(尤其是电梯井道、风井)对隔墙密封效果要求高,隔墙横、竖龙骨与面板连接处打密封胶。隔墙与压型钢板连接时,横、竖龙骨石膏板裁剪成压型钢板的形状尽量贴合,缝隙使用密封胶封堵,确保墙体的隔声性能和防火性能。
3.5 管道封堵
小的缝隙使用防火密封胶,较大的空隙采用石膏板根据管道形状进行现場裁割安装,并用防火胶泥进行封堵。
3.6 隔墙与其他主体构件的连接 隔墙与混凝土楼板、压型钢板、钢梁、混凝土墙、柱连接时,连接处龙骨与结构面之间粘贴橡胶条,隔墙面板与结构构件连接处打密封胶或防火胶封堵以保证隔墙密封性。
四、工期估算对比
以上海中心为例进行估算对比。砌筑隔墙施工速度约 8m? /工日,标准层工期预计需要 7 天;石膏板隔墙施工速度约 13m? /工日,标准层工期预计需要 4.5 天。
隔墙砌筑的后续工作为机电安装,石膏板隔墙施工期间可提前插入机电安装。隔墙施工工期自身可缩短 15%~20%。
五、造价预估对比
轻钢龙骨石膏板隔墙材料单价要高于砌筑隔墙。以满足深圳某超高层项目隔墙设计要求为基础,以标准层 L40 层为例,根据电梯厂家提供的风压值、以及防火防水要求,本层石膏板隔墙共分为 8 种类型,空调机房用采用砌筑隔墙体系;总计使用量约1210 m?,总造价约为52.7万元。
六、结语
轻钢龙骨石膏板隔墙相对于砌筑隔墙,除了造价较高,耐久性有待考验论证外;其余在工期保障方面,隔墙施工的后续工作有机电安装、给排水管线安装、精装修施工等,石膏板隔墙施工速度快、无需养护时间,对保障工程整体进度意义重大;在垂直运输组织方面,垂直运输是超高层施工的难点,石膏板隔墙施工用料少、零散材料少、材料重量轻、运输方式灵活,可有效减少运输量;在安全文明施工方面,石膏板隔墙属于干作业,对周边污染小,在塔楼内管井、电梯井施工时,施工人员只需站在楼层内侧即可完成全部施工,免除了砌筑施工时作业人员面临的安全风险;在节能环保、墙体防火隔声性能方面,石膏板隔墙的管线预留洞开孔规则整齐,可降低墙体材料损耗,同时利于墙体防火、隔声性能等各项指标的保证;轻钢龙骨石膏板隔墙技术成熟,在国内外超高层施工经验丰富,技术风险小。
如本文所述,如能解决造价高、耐久性等问题,轻钢龙骨石膏板隔墙替代砌筑隔墙是值得大面积推广的一项新施工做法。
关键词:超高层;砖墙;轻质隔墙
一、轻钢龙骨石膏板隔墙的优势
1.1 施工速度快
1、对比砌筑类墙体,轻钢龙骨系统无需设置与结构的拉结筋、圈梁、构造柱等构造措施,也无砌筑高度限制、留槎等问题,更无砌筑砂浆凝结和养护等限制。
2、对比砌筑类墙体,无抹灰工序,省时省工。
3、轻钢龙骨隔墙有内部为空腔结构,方便线管穿插,改换,移位,恢复。
4、管井墙体的施工为单面施工,无需井道内侧的脚手架配合,省去了脚手架的搭设配合的时间。
1.2 垂直运输量少
1、轻钢龙骨石膏板隔墙系统的重量是砌体隔墙的 1/2~1/3。体积减少 20%~30%,极大缓解了超高层建筑垂直运输压力大的问题。以上海中心项目为例,工程避免了重质材料(如瓷砖、大理石)的运用,而是选用大量运用蜂窝铝板、铝天花等轻质材料,以减少垂直运输的压力。下图的砌体材料仅为空调机房部位的一部分,严重占用施工场地。
2、垂直运输对比
工程量以深圳某超高层项目施工图标准层一层为例,层高 4.5m,樓板厚 120/180mm,隔墙 336m 3,相应施工条件以上海中心施工所具备条件假定。
注:1、上述对比均以塔吊运输为参照对比
2、卸料平台按 4m×3m,最大荷载按 3t 考虑
3、散装材料均考虑用集装箱整体运输
4、以上计算结果仅作参考
根据估算结果,采用轻钢龙骨石膏板隔墙可有效减少垂直运输压力,对主楼主体结构施工极为有利。以上海中心为例,该项目采用石膏板隔墙有效减少垂直运输量30%~40%。
1.3 质量创优得以保障
加气混凝土砌块在施工管井隔墙时,尤其机电管井,井道内侧砌筑墙体抹灰很困难,随砌随抹,但井道顶部一米范围内是无法施工的,这对施工质量留下很大隐患,无法确保质量创优标准;而选择轻质石膏板隔墙管井体系,可免去内壁抹灰工序,确保施工质量。
1.4 高效防火
轻钢龙骨石膏板隔墙系统可以通过不同石膏板板材的种类、厚度、层数的排列组合,搭配出 1h~3h 不同耐火极限时间的系统,以应对各类建筑部位不同的耐火极限时间的设计的要求。对于材料的燃烧性能等级,纸面石膏板在钢龙骨上的运用为 A 级。
1.5 全程干作业
轻钢龙骨石膏板隔墙系统的施工为全程干作业,工作面洁净有序,灰尘少,也无养护时间的问题,对后道工序的进场衔接有利。
1.6 环保性能
纸面石膏板运用 100%的脱硫石膏(FGD)作为石膏芯原料,属于循环利用的绿色建材。符合本项目各项创优策划、LEED 认证等要求。
1.7 高隔声性能
同等厚度的前提下,石膏板隔墙的隔声量大于砌体隔墙。以上海中心为例,186mm的轻钢龙骨石膏板管井墙系统的计权隔声量为 57dB,200mm 的砌体加上两边的 20mm 的抹灰的隔声量大约在 50dB 左右,且砌体的隔声量的提高非常依赖砌体的密度和两边的抹灰层的厚度,然而对于超高层建筑的电梯井,加大砌体的密度会加大垂直运输的压力,而井道内侧的抹灰则相当难以施工,难以保证施工质量。由此,高速电梯产生的噪音也将影响建筑物本身的品质。
1.8 施工安全性高
主楼管井数量多,且位置分布零散。施工人员进行管道井砌筑隔墙内侧抹灰施工时,需要搭设操作架,设置安全防护措施,施工人员面临自身坠落和上层坠物的风险。而轻钢龙骨石膏板隔墙施工省去内侧抹灰工序,所有施工作业均在管道井隔墙外侧完成,施工安全性大大提高。
二、轻钢龙骨石膏板隔墙介绍
2.1 隔墙类型
按照体系划分,共分二大隔墙体系,即:管井墙体系和普通隔墙体系。
A、管井墙体系
管井墙系统也称 CH 龙骨管井墙系统,由其竖龙骨的截面形状为 CH 得名,是专门开发以解决建(构)筑内管井隔断、包敷的系统。涉及的管井部位主要包括电梯井、楼梯、管井、空调管井等。管井墙的耐火极限时间根据建筑设计需求不同而变化,一般为2 小时和 3 小时。并依据井道内风压大小,管井类型、墙体高度的不同来设计龙骨截面搭配系统。
B、普通隔墙体系
普通龙骨隔墙系统,也称 C 龙骨隔墙系统,由其竖龙骨的截面形状为 C 得名。是用于两个不同功能区域划分的非承重隔墙系统。作为最广泛使用的轻钢龙骨隔墙系统,具有构造简单稳定、施工快捷、墙体厚度薄,节省空间、造价低等特点,根据龙骨、石膏板搭配组合不同,系统可以满足墙体高度 3m~9m,耐火时间 0.5h~4h,计权隔声35dB~60dB 的系统要求。
2.2 隔墙组成
管井墙体系
CH 龙骨和 E 龙骨作为竖龙骨,E 龙骨仅出现在收边位置,J 龙骨作为横龙骨。管道井芯板面向井道一侧,卡插入 CH 龙骨卡口部位内,芯板规格为 25mm 厚*2400mm 长*600mm宽。
其中,C 龙骨作为竖龙骨,U 龙骨作为横龙骨,38 龙骨作为贯通龙骨。两侧封装不同种类、规格、层数的纸面石膏板。纸面石膏板的种类分为:标准、耐水、耐火、耐火耐水。尺寸规格为:12/15mm 厚*2400mm/3000mm 长*1200mm 宽。 三、轻钢龙骨石膏板隔墙的技术难题
3.1 卫生间防水、贴砖、石材
1、卫生间所有轻钢龙骨隔墙底部设 200mm 高混凝土导墙,卫生间防水施工可上返至导墙上口,形成封闭防水层,导墙防水层拉毛抹灰做防水保护层;
2、卫生间石膏板隔墙内侧板采用硅酸钙板,满足瓷砖、石材粘贴工艺施工做法;(以上海中心为例,卫生间部位选择干挂蜂窝铝板,石膏板面到铝板完成面厚度为 50mm)
3、如卫生间采用湿贴的做法,石膏板隔墙内侧板采用硅酸钙板或水泥压力板,满挂钢丝网水泥砂浆抹灰再进行湿贴石材、面砖。
3.2 门框的安装
一般公共部位的门(例如防火门等),必须采取特殊门框处理的方法,门框处采用对口龙骨,内设木方,增强门框刚度以及门框连接强度;电梯门框处设计附加型钢框的形式来加固门框。
3.3 电梯井道风压
电梯井道墙系统在电梯井道部位的运用较为特殊,由于电梯运行速度不同,墙体属于层门侧、侧门侧、背门侧的风压都不相同(此风压值需电梯厂家提供),根据各电梯不同部位的在运行条件下的最大风压表,作为荷载取用依据来设计配置龙骨,以确保墙体的使用安全。
3.4 井道密封
井道(尤其是电梯井道、风井)对隔墙密封效果要求高,隔墙横、竖龙骨与面板连接处打密封胶。隔墙与压型钢板连接时,横、竖龙骨石膏板裁剪成压型钢板的形状尽量贴合,缝隙使用密封胶封堵,确保墙体的隔声性能和防火性能。
3.5 管道封堵
小的缝隙使用防火密封胶,较大的空隙采用石膏板根据管道形状进行现場裁割安装,并用防火胶泥进行封堵。
3.6 隔墙与其他主体构件的连接 隔墙与混凝土楼板、压型钢板、钢梁、混凝土墙、柱连接时,连接处龙骨与结构面之间粘贴橡胶条,隔墙面板与结构构件连接处打密封胶或防火胶封堵以保证隔墙密封性。
四、工期估算对比
以上海中心为例进行估算对比。砌筑隔墙施工速度约 8m? /工日,标准层工期预计需要 7 天;石膏板隔墙施工速度约 13m? /工日,标准层工期预计需要 4.5 天。
隔墙砌筑的后续工作为机电安装,石膏板隔墙施工期间可提前插入机电安装。隔墙施工工期自身可缩短 15%~20%。
五、造价预估对比
轻钢龙骨石膏板隔墙材料单价要高于砌筑隔墙。以满足深圳某超高层项目隔墙设计要求为基础,以标准层 L40 层为例,根据电梯厂家提供的风压值、以及防火防水要求,本层石膏板隔墙共分为 8 种类型,空调机房用采用砌筑隔墙体系;总计使用量约1210 m?,总造价约为52.7万元。
六、结语
轻钢龙骨石膏板隔墙相对于砌筑隔墙,除了造价较高,耐久性有待考验论证外;其余在工期保障方面,隔墙施工的后续工作有机电安装、给排水管线安装、精装修施工等,石膏板隔墙施工速度快、无需养护时间,对保障工程整体进度意义重大;在垂直运输组织方面,垂直运输是超高层施工的难点,石膏板隔墙施工用料少、零散材料少、材料重量轻、运输方式灵活,可有效减少运输量;在安全文明施工方面,石膏板隔墙属于干作业,对周边污染小,在塔楼内管井、电梯井施工时,施工人员只需站在楼层内侧即可完成全部施工,免除了砌筑施工时作业人员面临的安全风险;在节能环保、墙体防火隔声性能方面,石膏板隔墙的管线预留洞开孔规则整齐,可降低墙体材料损耗,同时利于墙体防火、隔声性能等各项指标的保证;轻钢龙骨石膏板隔墙技术成熟,在国内外超高层施工经验丰富,技术风险小。
如本文所述,如能解决造价高、耐久性等问题,轻钢龙骨石膏板隔墙替代砌筑隔墙是值得大面积推广的一项新施工做法。