裝配式輕型鋼結(jié)構(gòu)工程施工關(guān)鍵技術(shù)研究

曹樂軒

摘要：隨著生態(tài)環(huán)保理念逐漸深入人心，建筑業(yè)為了更好地進行發(fā)展，必須重視低碳化裝配式建筑的發(fā)展和應(yīng)用。本文論述了裝配式輕型鋼結(jié)構(gòu)施工特點和優(yōu)勢、施工體系分類以及如何提升施工關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：裝配式;輕型鋼結(jié)構(gòu);施工;關(guān)鍵技術(shù)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑就是按照使用標(biāo)準(zhǔn)與建造規(guī)定，將預(yù)先在工廠制作完成的鋼構(gòu)件、墻梁與墻柱構(gòu)件、內(nèi)外墻構(gòu)件等材料運輸至現(xiàn)場進行施工安裝。裝配式鋼結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)具有更加集成化的特點。在構(gòu)件按照尺寸制作好后，在現(xiàn)場安裝是可以更加靈活地展開，可以保證建筑的使用面積的最大空間率，同時模塊化的構(gòu)件還可以保障建筑的高可靠性。由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件都是在工廠預(yù)制完成，在現(xiàn)場安裝時，可以縮短工期，更加注重建筑設(shè)計與施工的配合，降低施工噪聲，同時引入BIM技術(shù)，施工速度大大加快，可大幅度提高施工效率。為了提高建造的綜合性能，采用輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特點是輕質(zhì)、強度高，例如輕型冷彎薄壁型鋼、輕型熱軋鋼、薄鋼管與薄鋼板等，而且輕型鋼結(jié)構(gòu)另一大優(yōu)點是截面積更小，節(jié)省資源，并且主要是新型節(jié)能材料。流水線式的裝配方式減少了人工成本。由此可以看出采用裝配式輕型鋼結(jié)構(gòu)的建筑在經(jīng)濟效益和環(huán)保效益上表現(xiàn)都很優(yōu)秀。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工特點和優(yōu)勢分析

1.1 提升了建筑設(shè)計的準(zhǔn)確性

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工策略與傳統(tǒng)的混凝土建筑有明顯的差別，在建筑施工前，要對鋼結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)進行整體設(shè)計，并對各個重要的鋼結(jié)構(gòu)部件進行拆分設(shè)計，這些關(guān)鍵部件都是在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工廠預(yù)制完成，在工地施工時，需要將這些部件進行拼裝連接，形成完整的建筑框架。這種施工方式在建筑設(shè)計時通常都采用3D模型對結(jié)構(gòu)部件進行了模擬化拼裝，在設(shè)計軟件的支持下，建筑的各個結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)都能充分的展現(xiàn)出來，能夠有效的提升設(shè)計施工圖紙的準(zhǔn)確性。

1.2 提高建筑工程施工效率

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑需要采用大量的工廠預(yù)制件，這些鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制件通常都是批量化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，在現(xiàn)代化工廠中，預(yù)制件的生產(chǎn)效率非常高，現(xiàn)場施工只需要依據(jù)總裝圖紙進行安裝拼接施工，有效降低了工地現(xiàn)場施工量。

1.3 穩(wěn)定性較強

傳統(tǒng)的混凝土建筑容易受到環(huán)境的影響出現(xiàn)墻體變形、出現(xiàn)裂縫等各種問題，特別是在冬夏溫差較大的北方地區(qū)，溫度疲勞很容易造成混凝土的開裂，而裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑機械性能更好，且具有良好的彈性和延展性，并且具有較強的抗震性能，從使用安全性和建筑壽命來講都要優(yōu)于傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)建筑。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工體系技術(shù)分類

裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)要點主要有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、智能化應(yīng)用、信息化管理為六大典型特征。鋼結(jié)構(gòu)住宅施工技術(shù)按照不同的劃分方式，可劃分為“三大體系”，即結(jié)構(gòu)支撐體系、外圍護體系和內(nèi)裝體系。

2.1 結(jié)構(gòu)支撐體系

鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系可劃分為：鋼框架體系、鋼框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系、鋼框架—鋼支撐結(jié)構(gòu)體系、鋼框架—核心筒體系等，隨著技術(shù)進步，會出現(xiàn)更新型的結(jié)構(gòu)體系。鋼框架體系和鋼框架—混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系較為常見。鋼框架結(jié)構(gòu)體系建筑平面布置靈活，可做成需要大空間的會議室、餐廳、辦公室等。鋼框架—混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系有效的將鋼材的強度高、重量輕、施工速度快和混凝土的抗壓強度高、防火性能好、抗側(cè)剛度大的特點結(jié)合起來。變形較小，舒適性好，且造價較低，易于推廣。

2.2 外圍護系統(tǒng)

在裝配式建筑外圍護系統(tǒng)設(shè)計中，需要能夠充分聯(lián)系地區(qū)使用功能需求以及氣候條件情況對抗震性能、防火性能、氣密性能、隔聲性能及抗風(fēng)性能等進行確定，同時屋面系統(tǒng)也需要滿足建筑的結(jié)構(gòu)性要求。

在外圍護系統(tǒng)選型方面，也需要能夠根據(jù)建筑的具體結(jié)構(gòu)形式以及類型進行確定。在結(jié)構(gòu)以及外墻系統(tǒng)連接方面，主要方式有嵌掛結(jié)合式、內(nèi)嵌式以及外掛式，適合以分層懸掛或者承托處理。處理方式主要有以下4種：①砌塊墻、外墻面層及保溫層組合，能夠有效降低施工成本;②保溫層、砌塊墻裝飾一體化板，該材料具有便捷的施工操作特點，能夠有效解決墻體滲漏以及開裂問題;③外墻面層、砌塊墻同保溫層的外掛墻板形式，能夠有效解決墻體外部存在的黏磚問題;④使用建筑幕墻，該結(jié)構(gòu)在裝飾性方面具有較好的表現(xiàn)，具有節(jié)能、美觀及易于維護的優(yōu)點。在接縫、接縫材料及接縫寬度方面，需要能夠根據(jù)溫度變形、立面分格、墻板材料及結(jié)構(gòu)層間位移綜合確定。在保證外墻板同接縫材料間在相容性方面具有較好的表現(xiàn)，正常使用時，外墻板接縫的彈性密封材料具有完好的特點。同時，連接設(shè)計也是外圍護中的重要內(nèi)容，對于鋼結(jié)構(gòu)主體同外圍護系統(tǒng)的連接點，需要滿足承載力方面的要求。

2.3 內(nèi)裝體系

目前內(nèi)裝體系與結(jié)構(gòu)體系不分離的特點，嚴(yán)重制約著鋼結(jié)構(gòu)裝配式產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化工業(yè)化的發(fā)展;而裝配式建筑設(shè)備管線分離，水電管線埋在裝飾層中，同時還應(yīng)進一步加強研發(fā)一體化產(chǎn)品及其與鋼結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)。

3 裝配式輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)深化探討

3.1 構(gòu)件分段技術(shù)

采用構(gòu)件分段技術(shù)時，首先要注意施工現(xiàn)場使用的塔式起重機的吊裝重量能力，應(yīng)確保鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量在起重機起重極限以內(nèi)。在鋼結(jié)構(gòu)運輸過程中，如果構(gòu)件截面長度超過12m，寬度超過2.8m，高度超過4.5m，可采用構(gòu)件分段技術(shù)來處理外形尺寸過大的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，保證構(gòu)件能夠順利運輸。

3.2 整體安裝技術(shù)

整體安裝技術(shù)包括鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體提升、整體頂升、整體吊裝。由于施工中機械設(shè)備及吊裝位置的不同，可分為提升安裝技術(shù)和頂升安裝技術(shù)。所謂提升安裝技術(shù)是指將起重設(shè)備放在結(jié)構(gòu)頂部和屋頂上進行起重過程，而頂升安裝技術(shù)是指采用能承受較大載荷的地面起重設(shè)備，如千斤頂、液壓支桿等，將其放在屋頂下和結(jié)構(gòu)內(nèi)部，進行頂升安裝的過程。提升安裝技術(shù)更適用于屋面面積小、重量輕的裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工，而頂升安裝技術(shù)主要用于大型裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工，該施工技術(shù)減少了高空安裝多個部件的高空作業(yè)工作量和由此造成的各種安全隱患。更重要的是它能保證下部主體結(jié)構(gòu)的施工，同時實施主屋面的拼裝，加快工程進度，降低工程造價，保證工程的施工周期。由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地面組裝完成，減少了臨時支架的使用，避免了設(shè)置臨時支架而增加工作量的問題，同時也節(jié)省了這方面的成本。

4 結(jié)語

裝配式建筑是一種新型的建筑建造方式，是集標(biāo)準(zhǔn)化的施工方式、工業(yè)化的裝配方式、預(yù)制構(gòu)件模塊化為一體。相比于以往傳統(tǒng)的高耗能、工期長、勞動密集的建造方式，裝配式建筑更加注重資源的循環(huán)利用、建筑的質(zhì)量與環(huán)保、建設(shè)的技術(shù)含量。裝配式建筑主要分為三種結(jié)構(gòu)：第一種是裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具有代表性的是法國的裝配式建筑，主要是以大跨度的板柱結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，且其中的構(gòu)件以焊接方式連接;第二種是裝配式鋼結(jié)構(gòu)，其中又以輕鋼結(jié)構(gòu)最為突出第三種是預(yù)制集裝箱式建筑。

綜上，輕型鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的有效應(yīng)用，具有諸多優(yōu)勢。因此，裝配式建筑施工期間，需結(jié)合具體工程，綜合考慮相關(guān)技術(shù)、安全等方面的需求，加強鋼結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用，以此推動綠色建筑事業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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