高層鋼結(jié)構(gòu)建筑裝配式快速安裝技術(shù)

陶葉林（萬潤(rùn)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，江蘇 連云港 222000）

隨著我國(guó)近年來建筑行業(yè)的發(fā)展，高層建筑作為一種當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的重要體現(xiàn)，建筑規(guī)模越來越大。在這種情況下，對(duì)高層建筑的施工也提出了更高的要求，裝配式快速安裝技術(shù)能夠充分滿足這種建筑需求，在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中有著極為重要的作用，對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工而言，也有著十足的促進(jìn)作用。因此，在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程中使用裝配式快速安裝技術(shù)就顯得極為必要，對(duì)于建筑行業(yè)未來的發(fā)展來說也是極具現(xiàn)實(shí)意義的。

1 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑裝配式快速安裝技術(shù)的發(fā)展背景

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)家提出了綠色環(huán)保的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，在建筑領(lǐng)域積極利用裝配式技術(shù)，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑由于綠色環(huán)保且節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，充分占領(lǐng)了我國(guó)的高層建筑市場(chǎng)，這也是今后建筑行業(yè)發(fā)展的主要選擇，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)類型的建筑結(jié)構(gòu)有較大的共同點(diǎn)，在居住功能以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面與其他建筑類型的高層建筑相比有著較大的優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)相比混凝土結(jié)構(gòu)的建筑來說，具有較大的可塑性，高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種類也比傳統(tǒng)建筑更具有多樣性，有著較多的節(jié)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的構(gòu)件在整體結(jié)構(gòu)中也能夠得到充分的利用。在此基礎(chǔ)上，對(duì)負(fù)責(zé)施工的建筑企業(yè)的要求也有所提升，需要滿足當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的施工要求與施工標(biāo)準(zhǔn)。因此需要施工公司基于以往的施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，通過BIM技術(shù)來對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑建立模型，并對(duì)其進(jìn)行工況模擬以及碰撞檢查，充分保障運(yùn)用快速安裝技術(shù)施工的鋼結(jié)構(gòu)高層技術(shù)能夠順利投入使用，并為其他的工程項(xiàng)目奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑裝配式快速安裝技術(shù)的內(nèi)涵

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑裝配式快速安裝技術(shù)能夠在施工過程中模擬真實(shí)的建筑條件，并保障鋼結(jié)構(gòu)部件的質(zhì)量能夠完全勝任安裝工作。在加工生產(chǎn)的過程中還能準(zhǔn)確的確定部件存在的問題，通過這種方式來充分降低生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本，保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益性。在施工過程中，對(duì)鋼柱與鋼梁來說，它們的加工復(fù)雜程度校對(duì)較低，安裝過程也更加方便，能夠充分降低影響因素，在合理的成本內(nèi)將質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)[1]。

3 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑裝配式快速安裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 裝配式快速安裝技術(shù)能夠模擬現(xiàn)實(shí)施工場(chǎng)景

在施工安裝過程中使用BIM技術(shù)，并通過相應(yīng)的技術(shù)軟件對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行高效模擬，能夠保障鋼結(jié)構(gòu)部件的質(zhì)量，通過這種仿真模擬，就能夠快速找到鋼結(jié)構(gòu)部件在生產(chǎn)制造過程中所出現(xiàn)的問題，充分降低企業(yè)成本。此外，利用BIM技術(shù)所模擬出的場(chǎng)景是較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模軌蚰M出在實(shí)際施工中可能出現(xiàn)的各類狀況，同時(shí)還能充分提升施工效率，加快施工進(jìn)度，保障利用裝配式快速安裝技術(shù)能夠在工期內(nèi)順利完工。

3.2 裝配式快速安裝技術(shù)能夠簡(jiǎn)化操作工序

在當(dāng)前施工過程中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑所需要的鋼柱與鋼梁進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，還能充分降低加工過程中的復(fù)雜程度，通過這種方式充分提升鋼柱與鋼梁的加工效率，利用這種高效的加工方式能夠充分降低加工過程中可能出現(xiàn)的影響因素，更好地把握施工工期的進(jìn)度[2]。

3.3 裝配式快速安裝技術(shù)能夠提升施工作業(yè)進(jìn)度

在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑中，使用裝配式快速安裝技術(shù)能夠?qū)⑹┕げ僮鞣椒ㄗ兊酶哂卸鄻有?，在完成主梁的吊裝施工后，就能夠立即開展次梁結(jié)構(gòu)部位的吊裝作業(yè)，通過這種方式來加快整體施工作業(yè)的效率與速度。

4 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑裝配式快速安裝技術(shù)的應(yīng)用

某項(xiàng)目占地約60000m2，建筑面積約為90000m2。其中，主體建筑的面積約為20000m2，所采用的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑方式，所采用的裝配式快速安裝技術(shù)進(jìn)行施工，整體樓高十四層，高度約為54m，以下便將主體建筑港城鋼結(jié)構(gòu)裝配式快速安裝技術(shù)施工進(jìn)行分析研究

4.1 主體建筑鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工方案

首先，在施工過程中存在相應(yīng)的問題，在設(shè)計(jì)鋼立柱變截面的方位以及主梁連接方位的箱體每部需要提升隔板的質(zhì)量，在方案中隔板兩側(cè)的焊接所采用電渣焊，但是電渣焊的時(shí)間成本較大，并不能很好地滿足建筑工期的標(biāo)準(zhǔn)，因此問題在于如何能夠在保障隔板強(qiáng)度的同時(shí)降低時(shí)間成本。在初始的設(shè)計(jì)圖的中鋼立柱截面次數(shù)較多，而且鋼立柱分段的長(zhǎng)度基本上將近10m，鋼柱需要先進(jìn)行短接，然后進(jìn)行固定，最后進(jìn)行焊接。在保障固定性的同時(shí)進(jìn)行打磨，探索鋼柱的質(zhì)量問題，最后進(jìn)行噴涂。在這個(gè)過程中，如何針對(duì)鋼柱進(jìn)行分段，以及保障施工安裝的質(zhì)量是需要我們進(jìn)行注意的問題之一[3]。

在制作安裝的過程中，連接面積所需要的焊接程度較大，因此所能夠支撐焊接的空間較小，導(dǎo)致實(shí)際操作的難度上升，在這個(gè)基礎(chǔ)上該采用哪些焊接工藝，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接是需要進(jìn)行充分考慮的。由于鋼立柱的變截面次數(shù)較多，而且變化的差較高，同時(shí)變截面與鋼梁的距離較為相近，因此內(nèi)部隔板的強(qiáng)度是較高的，倘若能夠?qū)ι鲜鰞?nèi)容進(jìn)行拼裝，而且能夠達(dá)成坡度變化，但是在此基礎(chǔ)上焊接會(huì)造成重疊，因此怎樣下料截面壁板是保障建筑設(shè)計(jì)要求的重要基礎(chǔ)。在主建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，樓板所利用的腳手架需要鋪設(shè)模板再進(jìn)行施工，但是工期設(shè)置的期限較為緊張，而且以往的保護(hù)體系所需要的施工要求是較多的，對(duì)地面、腳手架、木板以及防護(hù)裝置的要求都是較為全面的，因此如何能夠在保障施工效率的同時(shí)滿足工期標(biāo)準(zhǔn)，是設(shè)計(jì)施工方案的重要基礎(chǔ)。在主體建筑中，所采用的鋼柱需要承載不同的變截面柱，并需要將鋼柱分成若干段，充分保障安裝質(zhì)量以及安裝效率。

4.2 主體建筑鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

在滿足隔板受力的同時(shí)還需要切實(shí)降低加工鋼結(jié)構(gòu)部件的時(shí)間，在箱型柱三邊組立安裝隔板，并將隔板的開坡口進(jìn)行焊接，所采用的焊接方式應(yīng)是電渣焊。在安裝方案制定的過程中，還應(yīng)該對(duì)鋼立柱的安裝步驟進(jìn)行分析，將各個(gè)安裝工序按照相應(yīng)的步驟進(jìn)行開展，例如焊接、拴接等等，通過這種方式來保障施工的安全性，結(jié)合吊機(jī)的起重質(zhì)量，同時(shí)根據(jù)吊裝來對(duì)工況進(jìn)行掌握分析，確定鋼立柱變截面位置的樓層梁上分段，過程中施工人員可以直接進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)吊機(jī)工況進(jìn)行分析，滿足吊裝安裝要求。同時(shí)，梁上的連接板也需要利用單面焊雙面成型的技術(shù)來對(duì)襯墊進(jìn)行焊接，充分精簡(jiǎn)工序，并改變焊接方式，從施工人員的仰身焊接變?yōu)榕c身體平行焊接，在降低焊接難度的同時(shí)也增加了焊接精度，充分提升焊接效率[4]。

針對(duì)安裝技術(shù)進(jìn)行分析，可以將梁上5m~13m處的壁板取料，并利用壓型設(shè)備進(jìn)行壓制成型，防止因?yàn)殇摪宄霈F(xiàn)分縫導(dǎo)致重疊問題，在根本上保障焊接質(zhì)量。而針對(duì)樓板進(jìn)行施工時(shí)，需要在腳手架支護(hù)方式上鋪設(shè)木板進(jìn)行施工，在變更構(gòu)建節(jié)點(diǎn)的同時(shí)還應(yīng)該在梁上加上支撐次梁，通過這種方式來保障安全性，同時(shí)還需要將組合板進(jìn)行焊接，將鋼筋與模板進(jìn)行充分結(jié)合，并在施工階段作為側(cè)向支撐來進(jìn)行使用。在這個(gè)過程中，鋼筋桁架與混凝土需要進(jìn)行結(jié)合，共同承擔(dān)符合，通過這種方式來降低腳手架的施工成本，充分提升樓板施工的效率。最后，需要保障變截面鋼立柱的安裝效率，可以在鋼立柱的對(duì)接口處對(duì)限位板進(jìn)行工裝，并在其中打孔上螺栓，這樣一來就能利用螺栓位置，以及限位板及時(shí)找到鋼立柱的位置。

4.3 主體建筑鋼結(jié)構(gòu)主要研究?jī)?nèi)容

針對(duì)主體建筑鋼結(jié)構(gòu)的主要研究?jī)?nèi)容，為單元焊接反變形胎架，以及空間立體可調(diào)節(jié)式箱型立柱定位胎架，通過對(duì)這兩方面進(jìn)行研究能夠充分保障節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性，同時(shí)還能針對(duì)構(gòu)件的組裝、焊接等工序的步驟進(jìn)行合理分析，在保障加工工藝的同時(shí)還需要保障幾何尺寸，通過這種加工方式解決精度加工制作的問題。同時(shí)，還可以通過多種三維空間構(gòu)建孔的鉆制方法來保障制孔精準(zhǔn)度，能夠切實(shí)保障安裝質(zhì)量。此外，在箱型立柱高空快速安裝過程中利用定位測(cè)量技術(shù)也能加快安裝速度。此外，在研究箱型縱橫梁的安裝步驟時(shí)，還可以根據(jù)實(shí)際施工工況來確定相應(yīng)的安裝進(jìn)度。最后，在研究鋼構(gòu)件安裝與二次結(jié)構(gòu)以及裝飾裝修工的同步實(shí)施，通過這種施工方式能夠避免交叉作業(yè)問題，保障工期的要求。最后，還需要制定一個(gè)能夠進(jìn)行快速施工的方法，通過降低結(jié)構(gòu)材料使用成本來節(jié)省整體的施工成本，并切實(shí)提升建筑工程的施工效率，降低施工的時(shí)間成本[5]。

4.4 主體建筑鋼結(jié)構(gòu)主體研究方法

可以通過技術(shù)軟件來對(duì)箱型柱三維多項(xiàng)整體式解題進(jìn)行建模分析，例如TEKLA或sino CAM等軟件都能做到精確定位并出圖，通過這種方式能夠準(zhǔn)確分析出鋼結(jié)構(gòu)部件的組裝順序以及焊接方式，通過這種方式來制作出空間節(jié)點(diǎn)板定位胎具，并通過加工標(biāo)準(zhǔn)來保障構(gòu)建的加工效率。此外，還可以利用上述軟件創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)模型，在排版后直接進(jìn)行加工。其次，安裝鋼柱時(shí)，在異形變截面鋼立柱加工時(shí)需要保障平臺(tái)的設(shè)定準(zhǔn)確度，保障鋼立柱的加工質(zhì)量，并能夠?qū)ζ渲兴嬖诘膯栴}進(jìn)行修復(fù)。此外，在鋼梁的制作過程中，還需要由以下結(jié)構(gòu)部分組成，包括了平臺(tái)基礎(chǔ)、剛性平臺(tái)、匹配模板以及定位彎板所構(gòu)成，利用數(shù)控機(jī)床對(duì)匹配模板進(jìn)行加工，頑板所起到的作用是為了提升鋼梁組裝過程中的穩(wěn)定性，同時(shí)還需要利用頂絲進(jìn)行固定，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量裝配。最后，在制作鋼立柱時(shí)，還需要對(duì)將氣體保護(hù)焊以及埋弧自動(dòng)焊設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，改變焊接過程中的參數(shù)，通過這種方式來降低焊接軌道對(duì)焊接效率的限制，切實(shí)提升焊接質(zhì)量[6,7]。

5 結(jié)語

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑裝配式快速安裝技術(shù)能夠充分提升建筑質(zhì)量，保障建筑效率，同時(shí)還能降低傳統(tǒng)施工過程中所造成的污染性，更加環(huán)保節(jié)能，節(jié)省了人力物力的同時(shí)還降低了成本的損耗，與當(dāng)前國(guó)家綠色環(huán)保的發(fā)展戰(zhàn)略保持了充分一致。在這個(gè)基礎(chǔ)上，裝配式快速安裝技術(shù)在建筑工程施工過程中有著充分的優(yōu)勢(shì)作用，而隨著高層鋼結(jié)構(gòu)裝配式快速安裝技術(shù)的不斷應(yīng)用，相關(guān)施工技術(shù)人員也應(yīng)該在施工過程中充分探索更優(yōu)質(zhì)的施工方式，保障高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的裝配式快速安裝技術(shù)擁有更加高效的施工效率，這對(duì)于我國(guó)未來的高層建筑施工來說是極為有利的，還能帶動(dòng)我國(guó)整體的建筑行業(yè)的快速發(fā)展。