柳州市蓮花城保障性住房項(xiàng)目裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)住宅施工技術(shù)控制要點(diǎn)

吳嘉琦 高志鵬 黃祺合 周率 莫德榮

【摘 要】柳州市蓮花城保障性住房項(xiàng)目是廣西首個(gè)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅工程，廣西重點(diǎn)裝配式示范項(xiàng)目。文章通過對(duì)該工程裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的施工技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行分析，針對(duì)這些技術(shù)難點(diǎn)所采取的施工關(guān)鍵策略進(jìn)行闡述，為裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目現(xiàn)場施工提供良好的借鑒實(shí)例。

【關(guān)鍵詞】裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)住宅;垂直度及精度控制技術(shù);混凝土澆筑技術(shù);水電管線布設(shè);安全保障

【中圖分類號(hào)】TU71：TU758.11【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-0688（2019）10-0095-05

1 工程概況

柳州市蓮花城保障性住房項(xiàng)目位于廣西柳州市魚峰區(qū)柳石路，處于蓮花立交橋匝道與柳石路的交叉處西北面，距離蓮花客運(yùn)站約1 km。建筑單體包括2幢23層高層住宅，3幢18層高層住宅，3幢14層高層住宅，1幢11層高層住宅，以及1幢6層的多層住宅;整體設(shè)置2層（部分1層）地下室（如圖1所示）。建筑高度為71.08 m，總建筑面積為130 387.25 m2，地上為102 326.04 m2，地下為38 061.21 m2。建筑單體地上部分主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，1～9號(hào)樓的結(jié)構(gòu)體系采用扁柱—“H”形鋼梁框架+支撐結(jié)構(gòu)體系;10號(hào)樓的結(jié)構(gòu)體系采用扁柱—“H”形鋼梁框架結(jié)構(gòu)體系，本工程鋼結(jié)構(gòu)總重量約10 000 t。

2 重點(diǎn)難點(diǎn)分析

（1）構(gòu)件截面小、用鋼量輕，制作安裝過程中構(gòu)件變形大，且梁柱節(jié)點(diǎn)采用新型栓焊混合連接節(jié)點(diǎn)，對(duì)構(gòu)件制作安裝等的垂直度及精度控制提出了很高的要求。因?yàn)楸竟こ虨楦邔幼≌?，為了提高用戶得房率及居住的舒適性，提高用戶滿意度，要求確保鋼柱、鋼梁全隱藏于墻體內(nèi)，所以本工程在結(jié)構(gòu)上采用了扁平鋼管變截面勁性柱—“H”形鋼梁框架+支撐結(jié)構(gòu)體系，建筑平面布置靈活，使空間使用率提高近5.8%，構(gòu)件截面小、用鋼量少，鋼柱鋼梁均隱藏于墻體內(nèi)。作為高層建筑，構(gòu)件截面小，用鋼量輕，在施工過程中必須采取有效的措施對(duì)鋼柱鋼梁的垂直度及精度進(jìn)行控制，才能保證鋼梁穿孔率100%實(shí)現(xiàn)。

（2）扁鋼管柱混凝土澆筑難。為了控制用鋼量，降低工程造價(jià)，同時(shí)避免出現(xiàn)凸梁、凸柱等問題，每棟樓鋼柱從下往上采用變截面的扁鋼管柱，內(nèi)灌無收縮自密實(shí)混凝土。因扁柱截面小且存在變截面，最大扁鋼管柱截面為200 mm×600 mm，最小扁鋼管柱截面為160 mm×300 mm，在施工過程中必須制訂切實(shí)可行的施工方案保證混凝土灌注的流暢性與密實(shí)性，避免存在堵塞和空鼓等問題。

（3）施工現(xiàn)場水電管線多，交叉多，布設(shè)復(fù)雜，而且上部主體為鋼結(jié)構(gòu)，還存在衛(wèi)生間、樓梯等預(yù)制構(gòu)件，同時(shí)為了提高裝修效果、用戶舒適度及體驗(yàn)滿意度，要求管線布設(shè)不能外露于鋼梁外側(cè)，所以在施工過程必須精心組織，做好策劃，確保管線合理布置，滿足各項(xiàng)要求。

3 針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)的施工解決方案

3.1 鋼柱鋼梁垂直度及精度控制

（1）項(xiàng)目實(shí)施前，組織各方技術(shù)力量主編廣西壯族自治區(qū)工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程》（如圖2所示），解決了廣西裝配式建筑設(shè)計(jì)施工驗(yàn)收沒有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的難題，為本項(xiàng)目各項(xiàng)工序驗(yàn)收提供了可行的依據(jù)。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)及工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)分別制定詳細(xì)的扁鋼管柱質(zhì)量檢測項(xiàng)目及允許偏差、“H”形鋼梁質(zhì)量檢測項(xiàng)目及允許偏差，對(duì)扁鋼管柱及鋼梁在制作過程中各項(xiàng)質(zhì)量檢測項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了明確，做到有據(jù)可依，清晰明了。

（3）針對(duì)鋼柱鋼梁構(gòu)件截面小，制作過程中焊接扭曲變形大等因素，對(duì)于扁柱壁厚≤16 mm的截面采用冷彎成型高頻焊接矩形管，扁柱壁厚>16 mm的截面采用焊接組合箱型截面;對(duì)于鋼梁截面高度在300 mm以下及“H”形鋼梁翼緣及腹板厚度分別在10 mm以下的均采用冷彎成型高頻焊接“H”形鋼。這樣大大降低了因構(gòu)件截面高度小、構(gòu)件翼緣腹板薄等原因造成主材在組立埋弧焊焊接時(shí)產(chǎn)生的扭曲變形等。

（4）對(duì)于非冷彎成型高頻焊接構(gòu)件存在構(gòu)件薄、輕、數(shù)量多，以及常規(guī)組立、翼緣矯正設(shè)備應(yīng)用不了等特點(diǎn)，對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行技術(shù)更新改造，例如對(duì)“H”形鋼組立機(jī)、翼緣矯正設(shè)備翼板夾緊輪極限距離、腹板夾緊裝置高度、定位輪高度、矯正上軸輪尺寸等進(jìn)行技術(shù)上的改進(jìn)，以提高構(gòu)件加工精度要求，加工過程中對(duì)于變形超標(biāo)的扁柱及鋼梁及時(shí)采用火焰進(jìn)行矯正，所有構(gòu)件采用數(shù)控切割下料，扁柱端頭進(jìn)行端面銑，所有鋼梁采用三維數(shù)控鋸床進(jìn)行裁頭，采用三維數(shù)控鉆床進(jìn)行端部螺栓孔鉆孔，對(duì)于現(xiàn)場栓焊連接的主梁統(tǒng)一采用三維數(shù)控鎖口機(jī)進(jìn)行端部坡口的開設(shè)，從設(shè)備上保障了構(gòu)件加工的精度。

（5）嚴(yán)格按照制作工藝要求進(jìn)行構(gòu)件加工，為本項(xiàng)目專門成立質(zhì)量檢驗(yàn)小組，檢驗(yàn)小組嚴(yán)格按照指定的梁柱質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%檢測，保證構(gòu)件各項(xiàng)質(zhì)量達(dá)標(biāo)后才出廠。

（6）現(xiàn)場吊裝時(shí)柱的定位軸線以地面軸線控制網(wǎng)為基準(zhǔn)進(jìn)行各個(gè)柱的控制軸點(diǎn)放樣、設(shè)樁點(diǎn)，再采用前、后通視方法進(jìn)行各個(gè)柱的軸線控制。吊裝校正過程控制流程如圖3所示。

3.2 扁鋼管柱混凝土澆筑方案的選擇與制訂

（1）扁鋼管柱混凝土的澆筑的方法通過實(shí)驗(yàn)確定，選擇最優(yōu)方案。

（2）澆筑試驗(yàn)：選用本工程扁柱截面最小的一種規(guī)格，模擬施工現(xiàn)場在扁鋼柱設(shè)置內(nèi)隔板，按照3層一段高度進(jìn)行試驗(yàn)（如圖4所示）。

（3）方案確定：通過兩種澆筑試驗(yàn)，結(jié)合最終澆筑質(zhì)量及澆筑進(jìn)度，選定高位拋落無振搗法最為本工程扁鋼管柱混凝土澆筑方案（如圖5、圖6、圖7、圖8所示）。

（4）混凝土澆筑注意事項(xiàng)：①混凝土澆筑宜連續(xù)進(jìn)行，需留施工縫時(shí)，應(yīng)將管口封閉，以免水、油、雜物落入。②同一根扁鋼管柱（特別是上下變截面通過錐頭對(duì)接的扁鋼管柱）的內(nèi)隔板孔必須保證統(tǒng)一中心線，便于混凝土從上向下澆筑施工（如圖9所示）。③扁鋼管柱變截面處鋼柱外側(cè)壁一定要設(shè)置透氣孔，孔徑約20 mm，對(duì)稱開設(shè)。便于空腔內(nèi)的空氣排出，以免混凝土在變截面處堵塞（如圖10所示）。④結(jié)構(gòu)采用新型梁柱連接節(jié)點(diǎn)，在梁柱連接對(duì)接扁柱位置不需設(shè)置內(nèi)隔板，進(jìn)一步保障了混凝土從上向下澆筑的順暢性（如圖11所示）。⑤為了便于混凝土澆筑的順利進(jìn)行，扁鋼管柱分段不宜太長，一般以3層一段為宜。⑥在扁鋼管柱混凝土澆筑前一定要確保與之相連接的所有鋼構(gòu)件全部焊接完成，不能出現(xiàn)鋼管柱混凝土澆筑后再在鋼柱柱身上焊接的現(xiàn)象，防止焊接高溫造成鋼管與混凝土之間的膠結(jié)脫離情況。⑦扁柱內(nèi)部一定注意構(gòu)件加工時(shí)不能留有施工垃圾，臨時(shí)支撐等構(gòu)件，避免影響混凝土的澆筑密實(shí)。

（5）扁鋼管混凝土柱質(zhì)量檢測方法：采用超聲波檢測法為主，人工敲擊法為輔。超聲波檢測法委托有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。檢測鋼管內(nèi)自密實(shí)混凝土澆筑后的密實(shí)度、均勻性、鋼管與混凝土之間的膠結(jié)脫離情況（如圖12、圖13所示）。

3.3 施工現(xiàn)場水電管線布設(shè)方案措施

（1）BIM技術(shù)的應(yīng)用：利用BIM技術(shù)將建筑模型、鋼結(jié)構(gòu)與機(jī)電多專業(yè)模型整合，對(duì)管線綜合進(jìn)行排布，解決機(jī)電與機(jī)電、機(jī)電與結(jié)構(gòu)、機(jī)電與建筑的碰撞，做到百分百零碰撞，實(shí)現(xiàn)根據(jù)深化之后的模型查找出凈高不符合設(shè)計(jì)規(guī)范的區(qū)域位置，分析凈高不合理的因素，利用軟件三維功能進(jìn)行二次優(yōu)化，有效避免了管道與鋼構(gòu)件及預(yù)制構(gòu)件安裝時(shí)出現(xiàn)的碰撞問題，為業(yè)主創(chuàng)造更多的效益和更完美的空間，同時(shí)也為項(xiàng)目降低了成本（如圖14、圖15所示）。

（2）BIM技術(shù)與Tekla Structures鋼結(jié)構(gòu)深化軟件結(jié)合：為了提高裝修效果提高用戶舒適度及體驗(yàn)滿意度，按照要求管線布設(shè)不能外露于鋼梁外側(cè)的原則，把BIM優(yōu)化后的水電管線，導(dǎo)入Tekla Structures軟件鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的模型中，再在鋼梁上對(duì)應(yīng)管線位置對(duì)鋼梁進(jìn)行開設(shè)穿管孔洞，并同時(shí)對(duì)鋼梁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，有效避免了管道與鋼梁安裝時(shí)出現(xiàn)的碰撞及管線外露于鋼梁外側(cè)影響裝修效果問題（如圖16所示）。

現(xiàn)場水電管線安裝圖如圖17所示。

4 安全保障措施

（1）在外圍鋼梁每個(gè)樓層層高為1 200 mm左右的位置的鋼柱上拉設(shè)生命線用于保證高空作業(yè)的安全（如圖18、圖19所示）。

（2）樓承板鋪設(shè)完成后，用鋼管搭設(shè)臨邊防護(hù)，涂刷警戒色（如圖20所示）。

（3）混凝土樓板澆筑完成后，所有臨邊設(shè)置裝配式臨邊防護(hù)（如圖21所示）。

（4）在鋼結(jié)構(gòu)建筑外圍設(shè)置水平懸挑防護(hù)棚，預(yù)防高處墜落（如圖22所示）。

（5）所有預(yù)留洞口采用安全兜網(wǎng)封閉，并在洞口四周設(shè)置封閉的臨邊防護(hù)（如圖23所示）。

（6）焊接過程中使用接火盆，作為鋼結(jié)構(gòu)裝配式焊接時(shí)火星濺射的主要防護(hù)用品（如圖24所示）。

（7）現(xiàn)場所有氣瓶采用工具式推車，方便氣瓶的移動(dòng)和防傾倒（如圖25所示）。

（8）所有電纜拉設(shè)，通過可移動(dòng)式電纜掛鉤實(shí)現(xiàn)線纜懸空作業(yè)（如圖26所示）。

（9）鋼梁安裝完成后，放置可移動(dòng)式工具箱用于存放工具、氣瓶等，防止工具、氣瓶掉落（如圖27所示）。

（10）鋼柱鋼梁安裝完成后，設(shè)置可移動(dòng)式操作平臺(tái)，用于測量定位及鋼柱對(duì)接焊接等（如圖28所示）。

5 結(jié)語

裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)住宅施工技術(shù)主要解決裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)施工過程中鋼柱鋼梁垂直度及精度偏差，通過實(shí)驗(yàn)選擇最優(yōu)方案保證扁鋼管柱混凝土澆筑質(zhì)量，利用BIM技術(shù)結(jié)合Tekla Structures鋼結(jié)構(gòu)深化軟件進(jìn)行施工現(xiàn)場水電管線布設(shè)，等等，在安全措施保障到位的情況下，給裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目現(xiàn)場施工提供良好的借鑒實(shí)例。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ 59—2011，建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]GB 50755—2012，鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范[S].

[4]王珮云，肖緒文.建筑施工手冊(cè)[M].第5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]廣西建工集團(tuán)第五建筑工程有限責(zé)任公司.鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)圖紙（WJS1—16099）[Z].2017.