淺談鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅特點(diǎn)和施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

文/吳強(qiáng)、梁軍　中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司 安徽馬鞍山 243000

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們的居住環(huán)境得到改善，生活方式也有很大的改變，建筑行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，建筑風(fēng)格和建筑結(jié)構(gòu)形式也呈現(xiàn)多元化發(fā)展。磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等發(fā)展也日漸成熟，不管是從規(guī)范、設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理都形成了一套完整、成熟的體系。傳統(tǒng)的磚、混凝土都是不可再生材料，拆除后材料利用率低，對(duì)環(huán)境的保護(hù)帶來(lái)了嚴(yán)重影響，形成難以處理的建筑垃圾，不符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。隨著國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，新技術(shù)、新材料、新工藝得到了廣泛的應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)住宅以其經(jīng)濟(jì)合理、高效和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始登上歷史的舞臺(tái)，這種新型建筑的工業(yè)化對(duì)改變建筑業(yè)現(xiàn)狀、實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的高效可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1、鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)

1.1　鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點(diǎn)

1.1.1　適用性高

傳統(tǒng)的房屋建筑由于所用材料的特性，在空間布置上受到建筑構(gòu)件尺寸和空間尺寸的限制。若是房屋的開(kāi)間尺寸過(guò)大，就會(huì)增加結(jié)構(gòu)的尺寸，比如增加承重板的厚度、加大梁柱的截面尺寸等，既增加了結(jié)構(gòu)的重量又增大了建造成本，還影響室內(nèi)的美觀，從而限制了人們對(duì)空間的使用自由。一方面，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，當(dāng)構(gòu)件擁有相同的尺寸時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)能夠承受更大的荷載；當(dāng)結(jié)構(gòu)承受相同荷載時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)所用材料的量更小。另一方面，建筑結(jié)構(gòu)截面尺寸的降低，可以提高房屋室內(nèi)面積的使用率，與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)或者鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)面積使用率提高了6%左右。更重要的是，鋼結(jié)構(gòu)的重量輕，且鋼材具有一定的延展性，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到地震荷載破壞力作用時(shí)，可以吸收較多的能量，從而降低了結(jié)構(gòu)脆性破壞的危險(xiǎn)程度，所以鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好，結(jié)構(gòu)的安全性更高。有報(bào)道稱，1999年9月21日在我國(guó)臺(tái)灣發(fā)生的里氏7.6級(jí)強(qiáng)烈地震中，鋼筋混凝土和磚混結(jié)構(gòu)的建筑遭受嚴(yán)重破壞，破壞率達(dá)75%以上，而這次大地震中鋼結(jié)構(gòu)建筑的破壞率極小，僅占0.6%。[1]

1.1.2　綜合效益高

目前，我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平仍然處在較低的水平，其經(jīng)濟(jì)性制約了鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展。一般而言，鋼結(jié)構(gòu)住宅的土建造價(jià)要比鋼筋混凝土住宅高10%-20%，但鋼結(jié)構(gòu)住宅在基礎(chǔ)造價(jià)上要比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)約30%，房屋室內(nèi)面積的使用率可提高6%左右，并且鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工工期也比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)縮短30%，這樣就使得建筑工程的投資資金的占用周期大大縮短，加速了資金的周轉(zhuǎn)速度。另外，鋼結(jié)構(gòu)住宅工程的施工用水少、占地少，不污染周圍環(huán)境，降低了噪聲、粉塵和建筑垃圾對(duì)周圍環(huán)境的二次污染，且拆除后鋼材的利用率高。從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā)，鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)在環(huán)境保護(hù)上更具有優(yōu)勢(shì)，屬于綠色環(huán)保型建筑結(jié)構(gòu)，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。綜合考慮，在新型建筑工業(yè)化的進(jìn)程中，鋼結(jié)構(gòu)住宅的綜合效益就會(huì)越來(lái)越明顯。

1.1.3　工業(yè)化的生產(chǎn)

在現(xiàn)代建筑工程管理中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用貫穿至工程的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、使用等整個(gè)過(guò)程始終。更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件使鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)周期變短，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，所用構(gòu)件在工廠大批量加工制造，質(zhì)量和精度上得到了保證。施工上采取機(jī)械化的裝配模式，提高了施工速度和施工效率，降低了整個(gè)工程的施工周期。

1.2　鋼結(jié)構(gòu)住宅的缺點(diǎn)

1.2.1　材料本身的缺點(diǎn)

鋼材具有強(qiáng)度高、塑性好、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，但是鋼材易受空氣中水分、氧氣等多種因素的影響而產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，即其耐腐蝕性差。鋼材經(jīng)過(guò)銹蝕后，會(huì)使其本身的強(qiáng)度降低，影響其使用性能，而且局部的腐蝕會(huì)引起鋼結(jié)構(gòu)的集中應(yīng)力，從而影響了結(jié)構(gòu)使用的安全性。另外，鋼材的耐火性差，一般常用建筑鋼材的臨界溫度為540℃，一般而言，建筑火災(zāi)中火焰的溫度一般在800～1200℃之間，當(dāng)建筑火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火焰的溫度會(huì)迅速升高，10分鐘內(nèi)火焰溫度就可以高達(dá)700℃，這已經(jīng)超出鋼材的臨界溫度，此時(shí)鋼材已經(jīng)失去承載能力，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)建筑物的垮塌。因此鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件要有很好的防火、防腐措施，鋼構(gòu)件表面和細(xì)部節(jié)點(diǎn)涂料的涂刷成為控制的重點(diǎn)。而鋼結(jié)構(gòu)柱體，通常和鋼筋混凝土材料共同使用，如鋼柱外包鋼筋混凝土。

1.2.2　與其他工程的整體性差

應(yīng)用于住宅中的鋼結(jié)構(gòu)并不是獨(dú)立存在的一個(gè)個(gè)體，它只是住宅的主體結(jié)構(gòu)。它和墻體工程、屋面工程、水電安裝工程、防水工程等配套設(shè)施形成了一個(gè)復(fù)雜的體系。當(dāng)前材料的性能和安裝等方面，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在保溫、隔熱、防水以及耐久性能方面還有些不相匹配。如當(dāng)前墻體材料經(jīng)常使用的是蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板（簡(jiǎn)稱ALC板），它具有防水、防滲露、保溫性能好等特點(diǎn)被廣泛使用，但是在施工當(dāng)中連接方式和細(xì)部節(jié)點(diǎn)的處理不當(dāng)和板縫之間的密封材料的選擇不當(dāng)，容易造成墻體的滲漏。

2、質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1　施工前期準(zhǔn)備

施工圖紙會(huì)審和技術(shù)交底是施工準(zhǔn)備的重點(diǎn)內(nèi)容，做好施工圖紙會(huì)審和技術(shù)交底工作是保障鋼結(jié)構(gòu)施工順利進(jìn)行的前提。施工圖紙作為施工的依據(jù)，工程項(xiàng)目技術(shù)部門在進(jìn)行施工之前應(yīng)當(dāng)組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行審查，其一是為深入了解圖紙?jiān)O(shè)計(jì)者的意圖，掌握整個(gè)工程的特點(diǎn)，提前找出需要解決的技術(shù)難題，其二是為了對(duì)施工圖紙進(jìn)行復(fù)查，將圖紙中影響施工的問(wèn)題檢查出來(lái)，防止圖紙出錯(cuò)。其三是在圖紙會(huì)審的時(shí)候可以提出問(wèn)題，把圖紙有疑問(wèn)、漏項(xiàng)地方同建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位共同解決，有利于施工的順利進(jìn)行。

技術(shù)交底是為了讓直接參與工程的施工人員能夠了解施工過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，把握影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，以做到施工和設(shè)計(jì)的相結(jié)合、鋼結(jié)構(gòu)吊裝和土建施工相結(jié)合、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土施工相結(jié)合。另外，項(xiàng)目技術(shù)人員要對(duì)于新技術(shù)、新工藝的施工要進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)施工工藝充分了解、對(duì)工序之間的施工銜接安排得當(dāng)、對(duì)施工人員做好安全技術(shù)交底工作。在保證質(zhì)量的同時(shí)安全工作作為重點(diǎn)控制點(diǎn)。

2.2　鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

作為鋼結(jié)構(gòu)工程中一項(xiàng)必不可少的工作，深化設(shè)計(jì)的深度、精度直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的加工、安裝質(zhì)量；尤其是新型高層鋼結(jié)構(gòu)住宅工程，鋼筋混凝土構(gòu)件與鋼構(gòu)件的連接通常采用鋼構(gòu)預(yù)留穿筋孔、預(yù)焊鋼筋套筒、設(shè)置鋼牛腿環(huán)板與受力鋼筋焊接等方式，因此深化設(shè)計(jì)不能單純考慮鋼構(gòu)件深化，還應(yīng)該細(xì)化到與鋼筋混凝土構(gòu)件的銜接，加大了深化設(shè)計(jì)的難度，因此要求深化設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)與土建、鋼筋翻樣人員的密切配合，避免日后施工產(chǎn)生過(guò)多的矛盾；外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)采用預(yù)制蒸壓加氣混凝土板（ALC板）的，由于ALC板安裝工藝要求采用鐵件與主體鋼構(gòu)件焊接固定，為保證焊接固定質(zhì)量，固定鐵件宜在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)時(shí)同步考慮，在鋼構(gòu)件加工時(shí)工廠同步完成，有條件的可利用BIM軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。

2.3　鋼結(jié)構(gòu)加工、運(yùn)輸質(zhì)量控制

鋼結(jié)構(gòu)工程的施工過(guò)程主要包括鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝兩個(gè)階段，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工質(zhì)量的好壞直接影響到鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的質(zhì)量和使用過(guò)程中的安全；由于鋼結(jié)構(gòu)住宅造價(jià)略高的原因，業(yè)主在考慮建造經(jīng)濟(jì)成本時(shí)，往往會(huì)要求設(shè)計(jì)單位盡量降低單位平方用鋼量，鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)的較為細(xì)弱，極易產(chǎn)生扭曲變形；因此，為了保障鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝施工質(zhì)量，鋼構(gòu)件在加工時(shí)除了要按照常規(guī)加工要求嚴(yán)格控制加工質(zhì)量，還應(yīng)該加強(qiáng)構(gòu)件成型后涂裝前的二次矯正工作；為防止鋼構(gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生扭曲變形，給后續(xù)安裝精度造成影響，構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)綁扎必須牢固，防止松動(dòng)，鋼構(gòu)件在運(yùn)輸車上的支撐方式、兩端伸出支點(diǎn)的距離和綁扎方式都應(yīng)能確保鋼構(gòu)件不產(chǎn)生變形，并且鋼構(gòu)件也要有保護(hù)表面涂層不受損壞的措施，通過(guò)這些保障措施使運(yùn)輸對(duì)鋼構(gòu)件的危害程度降到最低保證運(yùn)輸安全。

2.4　鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量控制

鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量控制主要包括安裝前、安裝過(guò)程當(dāng)中和安裝完成后的質(zhì)量控制。在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝前，應(yīng)對(duì)構(gòu)件的質(zhì)量、出場(chǎng)合格證及預(yù)拼裝記錄進(jìn)行檢查，重點(diǎn)對(duì)鋼構(gòu)件的變形程度檢查復(fù)核，如果構(gòu)件的變形、缺陷超出規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍，要對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行矯正處理達(dá)到允許范圍之后再進(jìn)行安裝。安裝過(guò)程當(dāng)中要加強(qiáng)施工人員的管理，嚴(yán)格按照技術(shù)交底作業(yè)，并及時(shí)檢查保證施工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)柱體安裝完畢校正后，及時(shí)對(duì)柱腳進(jìn)行灌漿，用膨脹混凝土進(jìn)行澆筑，振搗要密實(shí)到位。就高層鋼結(jié)構(gòu)的安裝而言，下面著重介紹焊接變形控制和鋼構(gòu)安裝的測(cè)量校正。

2.4.1　焊接工程的質(zhì)量控制

焊接工藝是鋼構(gòu)件制作和安裝過(guò)程中的重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)。焊接質(zhì)量問(wèn)題較多存在于手工焊縫，應(yīng)加強(qiáng)焊前焊接工藝評(píng)定工作，對(duì)于不合格的焊縫，需要報(bào)技術(shù)人員進(jìn)行焊接工藝的討論，確定方案后進(jìn)行處理，不得擅自處理，對(duì)于同一位置的焊縫反復(fù)處理次數(shù)不應(yīng)大于2次。大批量焊接應(yīng)以控制鋼構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)榛境霭l(fā)點(diǎn)，制定詳細(xì)的焊接方式和順序，禁止把焊口合攏的部位留置在構(gòu)件應(yīng)力集中的位置。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，柱剛性接頭的焊接施工，首先從整個(gè)結(jié)構(gòu)的中間構(gòu)件上焊接，形成框架以后再向兩側(cè)對(duì)稱施焊。對(duì)于柱和柱之間的對(duì)接焊接，要安排兩名焊工從柱體兩側(cè)相反方向?qū)ΨQ焊接。H型鋼柱首先焊接翼緣板，然后焊接腹板。要有防止溫度過(guò)高的措施，減小溫度應(yīng)力。當(dāng)焊縫超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，可采用兩名焊工分段同步焊接的跳焊法，用來(lái)減少構(gòu)件變形。最后一層焊縫施工要一次成型，禁止分段焊接。

2.4.2　鋼構(gòu)安裝的測(cè)量校正

高層住宅鋼結(jié)構(gòu)的安裝對(duì)精度控制要求極為嚴(yán)格，以高度100米的鋼構(gòu)為例，垂直安裝誤差要求控制在2cm內(nèi)才能不影響后續(xù)維護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，因此要求在每一安裝高度段都必須嚴(yán)格測(cè)量控制，避免出現(xiàn)“下層差之一毫，上層偏之千里”的不利局面。安裝測(cè)量工作應(yīng)從基礎(chǔ)預(yù)埋時(shí)就高度重視，嚴(yán)格控制預(yù)埋地腳螺栓的平面尺寸和支撐固定的穩(wěn)定性；土建施工過(guò)程中跟蹤監(jiān)測(cè)埋件偏移情況，遇有問(wèn)題及時(shí)處理，為后續(xù)安裝精度打下良好的基礎(chǔ)。豎向構(gòu)件安裝時(shí)每一個(gè)安裝高度段內(nèi)，應(yīng)對(duì)所有構(gòu)件逐個(gè)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀從90度方向進(jìn)行反復(fù)校正垂直度；鋼梁安裝時(shí)宜從中間位置向兩邊對(duì)稱施工以減小累計(jì)誤差的影響，同一安裝高度內(nèi)所有構(gòu)件安裝完成應(yīng)再次全面復(fù)核校正后再實(shí)施橫豎向構(gòu)件的緊固和焊接。

結(jié)語(yǔ)：

鋼結(jié)構(gòu)以其施工速度快、綜合效益好、綠色環(huán)保、工業(yè)化的生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用在建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)住宅也必然會(huì)成為以后住宅工程的發(fā)展方向。在工程施工過(guò)程中，加強(qiáng)質(zhì)量的控制使房屋在功能性和適用性上更好滿足人們的需求，實(shí)現(xiàn)人們的居住環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]王亞勇.臺(tái)灣9.21大地震特點(diǎn)及震害經(jīng)驗(yàn)[J].工業(yè)抗震，2000（2）.

[2]鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)程JGJ82-91.

[3]鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001.