裝配式鋼結(jié)構(gòu)在實際工程中的應(yīng)用

張偉?王斯偉?白寶華?潘啟科

摘要：隨著城市化建設(shè)進程不斷加快，城市建筑項目也有了很大的改變，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)建筑進行比較，對施工人員管理能力和實踐經(jīng)驗的要求比較高，施工過程中還需充分考慮各方面的因素，加強施工全過程的管理，合理應(yīng)用施工技術(shù)，進而建設(shè)出優(yōu)質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)項目。本文主要從作者實際工作經(jīng)驗入手，對裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工過程的應(yīng)用進行分析，希望對有關(guān)從業(yè)人員帶來幫助。

關(guān)鍵詞：裝配式;鋼結(jié)構(gòu);建筑施工

前言：當前的裝配式建筑施工成本是制約裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅作為商品住宅發(fā)展的一個因素，研究和推廣的過程中，很多時候只考慮建造成本降低，忽視了施工難度降低和施工費用增加，不利于對最終建造成本的降低。下面就對其進行探討。

1 裝配式設(shè)備材料運輸布置的分析

裝配式建筑主要是應(yīng)用工業(yè)化加工鋼構(gòu)件或者是混凝土預(yù)制構(gòu)件，進行施工現(xiàn)場吊裝施工作業(yè)。在施工過程中所需吊裝構(gòu)件的數(shù)量比較多，重量大，對垂直運輸設(shè)備的性能要求比較高，吊裝設(shè)備是否合理，將會直接影響到工程施工成本和進度。為合理的布置垂直運輸，還需要考慮到設(shè)備起重性能參數(shù)、最大構(gòu)架重量、設(shè)備的布置數(shù)量、設(shè)備的租賃費用，平衡各方面需求，最后得出經(jīng)濟合理的布置方案。

本文主要是以某二代裝配式鋼結(jié)構(gòu)的房屋作為例子分析，該房屋地上有33層，單層建筑的面積為800平方米，如果說采用傳統(tǒng)的同體量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行現(xiàn)澆施工，只是需要布置QTZ80型塔吊就能夠滿足施工過程中的垂直運輸要求。就裝配式鋼結(jié)構(gòu)的住宅施工，單層需吊裝構(gòu)件數(shù)量超出300件，最大的構(gòu)件重量是2.5噸，就塔吊的安裝，還需按照作業(yè)回轉(zhuǎn)半徑55米，起重量為2.5噸進行計算，選擇QTZ160型塔吊便可滿足起重量要求。為盡可能的縮短作業(yè)回轉(zhuǎn)半徑至30米，還需按照兩臺塔吊考慮。結(jié)合集團一代裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工情況，布置一臺大型塔吊，單層需要吊運構(gòu)件較多，因為樓面的施工增加，垂直吊運的時間逐漸變長，施工吊運的速度也明顯的下降，進而影響到施工的進度。市場調(diào)研分析得知，QTZ160型塔吊的租金約為QTZ80型的三倍，綜合考慮后決定布置兩臺QTZ80型塔吊，既能滿足起重量要求，又能提高吊運速度，并且可節(jié)約施工成本。

2 鋼結(jié)構(gòu)安裝速度和精度的控制分析

裝配式的鋼結(jié)構(gòu)住宅施工階段，鋼結(jié)構(gòu)的安裝速度影響整個建筑施工速度，施工速度慢，施工周期長會對其工程造價有著直接影響。在總裝中，結(jié)構(gòu)體系安裝精度會影響到后續(xù)維修墻板安裝，尤其是高層的裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，總裝的高度近百米，層高累積偏差的過大，有著嚴重后果。所以，加強鋼結(jié)構(gòu)安裝速度、精度控制對于成本和質(zhì)量的工作有著直接影響。

在本項目的施工初期，單層鋼結(jié)構(gòu)的安裝需要15天，遠遠低于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)住宅7-10天一層主體結(jié)構(gòu)的平均澆筑施工速度，若計算正常養(yǎng)護時間，施工周期會更長。在施工到六層的時候，鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度跟蹤檢查發(fā)現(xiàn)，部分鋼柱的垂直度累積偏差就達到了3公分，繼續(xù)施工會嚴重的影響到鋼結(jié)構(gòu)安全、后期的墻板安裝。經(jīng)過和參建方的協(xié)調(diào)溝通，發(fā)現(xiàn)施工進度的緩慢、安裝精度的偏差比較大，主要是因為下面因素造成的：

首先，和一代裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅進行比較，設(shè)計過程中為降低建筑成本，大大的減少單位平方米用鋼量，鋼構(gòu)件的強度差，剛度不高，運輸裝卸的時候又沒有做好有關(guān)保護工作，使得部分構(gòu)件的彎曲變形現(xiàn)象較為嚴重，在安裝之前還需做好現(xiàn)場的二次校正處理，耗時比較長，并且因為構(gòu)件的剛度不夠，極易產(chǎn)生變形，難以控制安裝的精度。

其次，梁柱節(jié)點的連接設(shè)計是全焊接，單層的鋼梁為兩百多根，梁柱的節(jié)點為四百多個，每個梁柱的節(jié)點為三條焊縫，焊接的工作量是比較大的，會對施工速度有所影響，并且全焊接會對裝配、固定帶來不便，焊縫比較多，焊接變形比較大，嚴重的影響到鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度。

按照問題出現(xiàn)的原因分析，后續(xù)施工可以采取多種的改善措施：

首先和一代的裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑進行比較，設(shè)計過程為降低建筑成本，大大的減少了單位面積用鋼量。建議設(shè)計單位對于部分變形比較大的同類構(gòu)件，還需適當?shù)膶ζ錁?gòu)件鋼板厚度進行調(diào)整，進而提升構(gòu)件剛度。鋼件在運輸、裝卸的時候，還需做好有關(guān)保護工作，增加墊木數(shù)量，對吊點進行合理的安排，減少構(gòu)件二次搬運時出現(xiàn)變形。就運輸?shù)浆F(xiàn)場的構(gòu)件在吊裝之前還需進行全面的變形復核、校正，對于變形嚴重和施工不方便校正的構(gòu)件進行返工處理。在和設(shè)計單位進行協(xié)商后，將其梁柱節(jié)點連接由全焊接改成翼緣腹板的焊接方式，減少其焊接工作量和焊接變形的影響，并且便于鋼件先栓后焊，便于構(gòu)件拼接、精度的控制。在進行安裝的時候，較為常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)安裝可以對其安裝精度控制指標進行提升，加強邊部的安裝精度監(jiān)測，保證單層的安裝精度誤差處在可控范圍內(nèi)。

3 高標號的混凝土灌注施工

本工程主要是采用了鋼框架支撐結(jié)構(gòu)，鋼柱主要是應(yīng)用了焊接的方矩管，在管內(nèi)注入C80、C60高標號混凝土，共同構(gòu)成一個豎向荷載體系。采用高拋免振自密實的混凝土技術(shù)，應(yīng)用吊斗柱頂灌流施工技術(shù)，在施工階段發(fā)現(xiàn)混凝土的離析、梁柱節(jié)點位置的水平加勁板下方的空洞，在澆筑完成后，完成鋼管柱在層高位置的明顯鼓凸變形。

3.1綜合原因分析

第一，雖然高拋免振自密實混凝土具有一定的高拋施工能力，流動性強，不需振搗，自密實特性，但由于方矩管內(nèi)部空間小，澆注條件較差，鋼柱加工分塊三層一節(jié)，混凝土澆筑時自柱頂自由傾落，高度達九米以上，自由傾落高度過大極易產(chǎn)生離析。第二，鋼柱加工時，只在每節(jié)柱腳的底部設(shè)置排水孔，在梁柱節(jié)點處的內(nèi)部水平加勁板下方排氣排水不良，并因不具備振搗條件而未采取振搗措施，造成空洞。第三，與第一代鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計相比，第二代鋼結(jié)構(gòu)住宅大大減少了每平方米的鋼用量，而在方矩管柱層板高度處，鋼板厚度相對較弱，不能抵擋混凝土側(cè)向壓力，從而導致鋼管柱鼓凸變形。

3.2應(yīng)對措施

第一，配置一臺具備二次攪拌功能的小型混凝土灌注機，將混凝土吊運至灌注機料倉進行二次攪拌，提高了混凝土灌注前的工作性能;同時，泵管相對細小，可從柱頂插入到方矩管鋼柱體內(nèi)一定深度，減少混凝土澆筑時的自由傾落高度。第二，在梁柱節(jié)點的內(nèi)側(cè)加勁板下面四周各鉆兩個排水排空孔，使混凝土澆筑時該部位能順利排出水氣;在梁柱節(jié)點的外置平板震動器上，對節(jié)點進行振搗，保證該部位混凝土灌注密實，避免空洞。第三，針對鋼管柱的鼓包變形現(xiàn)象，澆注前在每層鋼管柱四周、每層中高位置安裝兩個活動式鋼抱箍，共同抵抗?jié)仓炷習r產(chǎn)生的側(cè)向壓力，待混凝土硬化后再將其拆除循環(huán)使用。實施上述改進對策后，所發(fā)現(xiàn)的問題有明顯改善，通過跟蹤監(jiān)測，各項數(shù)據(jù)均達到質(zhì)量控制要求。

4 鋼砼脫粘現(xiàn)象處理

鋼柱內(nèi)壁混凝土完全硬化后，由第三方檢測單位定期對澆筑質(zhì)量進行檢測，發(fā)現(xiàn)被檢測的鋼柱內(nèi)壁混凝土與鋼板之間普遍有間隙，即所謂的脫粘現(xiàn)象。作為一種新結(jié)構(gòu)形式，為弄清其產(chǎn)生原因及對結(jié)構(gòu)受力的影響，施工單位請有關(guān)專家進行分析論證，并提請設(shè)計單位核實其受力情況。經(jīng)過分析論證認為，產(chǎn)生脫粘現(xiàn)象的主要原因是混凝土硬化時固有的收縮特性，特別是高等級混凝土硬化時，這種現(xiàn)象更為明顯;根據(jù)受力分析，由于間隙較小，只有0.05 mm左右，因此不影響整個結(jié)構(gòu)的受力。與此同時，專家建議，在保證強度和流動性的前提下，適當增加減水劑，降低水灰比，增加膨脹劑的用量，消除混凝土的硬化收縮，使脫粘現(xiàn)象得到有效改善，脫粘面積大幅度降低。

結(jié)束語：

總而言之，隨著政府加大對裝配式建筑的政策鼓勵和產(chǎn)業(yè)引導力度，各類裝配式住宅如雨后春筍般涌現(xiàn)，并逐步增加了所占比例;作為裝配式住宅的一種形式，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅也在不斷地進行研發(fā)和穩(wěn)步推廣。與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)住宅相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工要求更高，面臨新的技術(shù)、管理問題。

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