高層建筑鋼結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)應(yīng)用分析

劉德生

（信陽(yáng)智遠(yuǎn)工程管理有限公司，河南 信陽(yáng) 464000）

裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)屬于一種新型的施工方式，在目前建筑項(xiàng)目施工中具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及發(fā)展前景。裝配式建筑，屬于一種建筑的現(xiàn)代化施工方式，主要通過(guò)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)后，對(duì)各個(gè)構(gòu)件采取工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)組裝的方式完成項(xiàng)目施工，對(duì)于提高建筑性能及產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)能源節(jié)約及環(huán)境保護(hù)具有重要作用，符合當(dāng)前我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，對(duì)實(shí)現(xiàn)建設(shè)低碳環(huán)保及節(jié)能型建筑具有極大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及前景。目前，該類(lèi)建筑可根據(jù)其所使用構(gòu)建的不同進(jìn)行分類(lèi)，包括：預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)、預(yù)制集裝箱式結(jié)構(gòu)。以上3種形式各有其有優(yōu)勢(shì)，裝配式鋼結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、承載力大及施工方便等優(yōu)勢(shì)，在裝配式建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工中被廣泛應(yīng)用。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)概述

鋼是具有高回收價(jià)值的環(huán)保綠色建筑結(jié)構(gòu)材料，具有高度可加工、高抗震性能和高度鋼結(jié)構(gòu)的建筑和工業(yè)生產(chǎn)目的?，F(xiàn)場(chǎng)螺栓連接簡(jiǎn)化了拆卸和整體裝配，從而在縮短施工時(shí)間的同時(shí)，有效地減小了勞動(dòng)強(qiáng)度。高層鋼結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)相似，但對(duì)后期有利的材質(zhì)選擇范圍仍然完全不同。鋼結(jié)構(gòu)是新時(shí)代科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展下的產(chǎn)物，雖然采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)的建筑使用效果和以前的混凝土結(jié)構(gòu)是相同的，但與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)相比較，鋼結(jié)構(gòu)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

第一，鋼材是一種新型的綠色環(huán)保建筑材料，因?yàn)椴捎娩摻Y(jié)構(gòu)的高層建筑施工方式與傳統(tǒng)的使用鋼筋和混凝土的建筑不一樣，傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)是將水泥、石子、河沙等大量建筑材料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)機(jī)器的攪拌進(jìn)行施工，會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵和噪聲，影響周邊居民的生活質(zhì)量，但裝配式建筑則是在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工廠制作的構(gòu)件進(jìn)行組裝，不會(huì)產(chǎn)生大量灰塵，而且組裝的構(gòu)件都是根據(jù)實(shí)際需求預(yù)制的，不會(huì)有太多浪費(fèi)的材料。第二，鋼結(jié)構(gòu)重量輕、強(qiáng)度高、抗震性強(qiáng)，裝配式建筑能更好地應(yīng)對(duì)當(dāng)前世界多發(fā)的地震，還能減輕運(yùn)輸成本，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低企業(yè)建筑成本。

2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及主要形式說(shuō)明

2.1 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念及原則分析

對(duì)于裝配式建筑設(shè)計(jì)而言，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：一是建筑物的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)家的有關(guān)政策、法規(guī)，做到安全可靠、先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好；二是結(jié)合工程特點(diǎn)，積極慎重采用具備應(yīng)用條件的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝；三是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持以節(jié)約資源、充分考慮社會(huì)效益為原則；四是項(xiàng)目設(shè)計(jì)及實(shí)施中應(yīng)采取切實(shí)有效的措施節(jié)約用地、保護(hù)環(huán)境、滿足勞動(dòng)安全要求。

對(duì)于該類(lèi)建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工中預(yù)制裝配的有效管理及實(shí)施，應(yīng)從以下方面進(jìn)行考慮：一是總體規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)遵循模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、部品標(biāo)準(zhǔn)化、門(mén)窗標(biāo)準(zhǔn)化等；二是構(gòu)件拆分原則應(yīng)堅(jiān)持以模具數(shù)量最小化、連接節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單化、尺寸、重量合理化、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)工廠化為原則；三是裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取有效措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和接縫應(yīng)受力明確、構(gòu)造可靠，并滿足可靠性、耐久性和舒適性等要求。此外，設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)情況，根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的功能和安裝部位、加工制作及施工精度要求，確定合理的公差，確保現(xiàn)場(chǎng)施工的可操作性；預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)滿足制作、運(yùn)輸、堆放、安裝以及安全、質(zhì)量、環(huán)保等要求。

2.2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)形式選擇及分析

1）預(yù)制倉(cāng)。預(yù)制倉(cāng)就是將設(shè)備集中放置在一個(gè)預(yù)制箱內(nèi)，設(shè)備與箱體均在工廠組裝完成，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后完成拼裝。該種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、可以做到無(wú)縫對(duì)接等；其缺點(diǎn)在于操作空間小，使用中會(huì)存在漏水等情況，檔次低，后期維護(hù)使用成本高。

2）鋼筋混凝土裝配式建筑。該種結(jié)構(gòu)主要是將結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、板等）按照設(shè)計(jì)圖紙要求完成預(yù)制后運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)完成組裝。該種形式對(duì)于接縫的處理常需要細(xì)石水泥土進(jìn)行連接，進(jìn)而對(duì)保證連接點(diǎn)的可靠性具有積極作用。但施工中的缺點(diǎn)也是明顯的，如梁板、柱運(yùn)輸?shù)牡跹b難度大、需要較多的濕作業(yè)及抗震作用差，使得其使用受到限制。

3）鋼結(jié)構(gòu)建筑。鋼結(jié)構(gòu)裝配式結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有裝配式建筑使用的重點(diǎn)，具有以下特點(diǎn)：大多連接均采用螺栓連接，僅小部分需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接或澆筑，減少了室內(nèi)及室外裝修的工作量；構(gòu)件的加工及生產(chǎn)不受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，且在建筑“三通一平”未開(kāi)工前即可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑項(xiàng)目的實(shí)施，減少施工周期。此外，抗震性能好及自重輕也是主要優(yōu)勢(shì)。

3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 構(gòu)件分段技術(shù)的應(yīng)用

建筑行業(yè)選用新型的建筑材料，相應(yīng)的施工技術(shù)也應(yīng)該得到更新與提高，以便更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑的作用。高層建筑中使用的鋼結(jié)構(gòu)一般都是較為大型的，都是由大型施工機(jī)械進(jìn)行建設(shè)的，那么在構(gòu)件從工廠運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程中，對(duì)于超過(guò)正常運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件，需要進(jìn)行分段運(yùn)輸，就需要建筑單位應(yīng)用構(gòu)件分段技術(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的處理，這也是裝配式施工技術(shù)中最常用的一種技術(shù)。建設(shè)人員在高層建筑施工中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，施工人員一定要保證構(gòu)件完全在塔吊的應(yīng)用范圍內(nèi)。

3.2 吊裝技術(shù)的應(yīng)用

高層建筑選用鋼結(jié)構(gòu)并應(yīng)用裝配式的施工技術(shù)中，最為關(guān)鍵的就是吊裝技術(shù)，只靠施工人員手動(dòng)組裝，完全不能滿足高層建筑的需要，需要依靠現(xiàn)代建筑技術(shù)，以機(jī)械設(shè)備的力量代替人工的運(yùn)輸，在整個(gè)組裝過(guò)程中，吊裝技術(shù)顯得尤為重要。在施工之前，建設(shè)人員就需要對(duì)整個(gè)項(xiàng)目有充分的了解，包括施工場(chǎng)所的面積、吊裝設(shè)備的選擇與搭建、吊裝設(shè)備的承重能力等，這些都需要施工團(tuán)隊(duì)先對(duì)實(shí)際施工場(chǎng)所進(jìn)行深入的分析與研究，再根據(jù)實(shí)際需求選擇適合的吊裝設(shè)備以及設(shè)備布置的位置。吊裝設(shè)備的選擇應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面：1）起重性能滿足構(gòu)件裝卸的要求，并且能滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的重量要求；2）施工場(chǎng)所是在塔吊的建設(shè)范圍之內(nèi)。完善的吊裝計(jì)劃與科學(xué)的吊裝設(shè)備能夠大大提升鋼結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)的效果和安全性。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用

1）梁、柱結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)施工。裝配式鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)能夠?qū)㈩A(yù)制的構(gòu)件進(jìn)行組裝，為了保證建筑框架的穩(wěn)固性，需要將H形柱與在建筑中起到主要承重作用的梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接與加固，不同的結(jié)構(gòu)所選用的連接方式也不一樣，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的連接方法。建筑中梁和柱的連接就不會(huì)采用傳統(tǒng)焊接的方法，避免鋼材發(fā)生變形而影響建筑效果，一般會(huì)采用螺栓的形式進(jìn)行連接，以保證二者能夠緊密連接且不變形。梁與柱之間的連接方式既可采用螺栓的方式，又可以采用拼接的方式，都能夠使各節(jié)點(diǎn)之間無(wú)縫連接。不同結(jié)構(gòu)一般采用不同的連接方式，無(wú)論采用哪種技術(shù)，都要考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，并嚴(yán)格按照相關(guān)要求與規(guī)定進(jìn)行操作，如鋼管柱和H梁同樣可以采用普通高強(qiáng)度螺栓的方式進(jìn)行連接，現(xiàn)有的連接方式能夠基本滿足裝配式鋼結(jié)構(gòu)中各部分的連接需求，一旦操作失誤或連接條件不足，就會(huì)給施工項(xiàng)目帶來(lái)阻礙，影響工程質(zhì)量。要提高施工中的連接技術(shù)，就需要根據(jù)技術(shù)的發(fā)展不斷改進(jìn)和創(chuàng)新連接技術(shù)，將最新的技術(shù)融入其中，從而找出更好的連接方法[3]。

2）板結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)施工。建筑物的施工過(guò)程是從框架開(kāi)始一點(diǎn)點(diǎn)搭建組成的，鋼結(jié)構(gòu)的組裝相當(dāng)于完成了建筑形狀的搭建，框架搭建完成后，就需要其他物質(zhì)完成建筑墻板的填充。從目前的科學(xué)技術(shù)來(lái)看，高層建筑中的墻板大多數(shù)都是由混凝土、鋼筋等構(gòu)成的混凝土板，這類(lèi)蒸壓輕質(zhì)的墻板雖然非常輕便，但隔音效果很好且抗壓抗震能力強(qiáng)，同時(shí)采用的是節(jié)能環(huán)保的綠色建材，所以其污染性小，對(duì)人體的危害性也不大，其內(nèi)部的密度較其他建材而言會(huì)高很多，所以墻板的保溫作用非常好。在對(duì)板結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)施工過(guò)程中，需要做好墻板與建筑各處的連接，需要注意的地方有三點(diǎn)：1）各墻板之間的連接。墻板與墻板不會(huì)自然連接在一起，需要應(yīng)用建筑技術(shù)和建筑工具鋼骨架、螺釘?shù)?，將墻板的接口處牢牢地固定在一起，所需工具的長(zhǎng)度與寬度要根據(jù)墻板的厚度來(lái)確定。2）外墻板與梁的連接。高層的墻板是通過(guò)吊裝設(shè)備將墻板運(yùn)輸至施工樓層，再將保溫板安裝至墻板。3）房屋構(gòu)建中除了墻板還需要門(mén)窗，需要做好墻板與門(mén)窗的連接，保證建筑的穩(wěn)定性。

3.4 外圍集成技術(shù)應(yīng)用

高層建筑相對(duì)于底層建筑來(lái)說(shuō)，更容易因自身高度的原因受到外界因素的影響，盡管使用的是鋼結(jié)構(gòu)裝配式的施工技術(shù)，仍然會(huì)存在一定的不足。在這種情況下要充分發(fā)揮裝配式施工技術(shù)的作用，保障建筑的實(shí)際效果，還可以通過(guò)對(duì)建筑中外圍集成技術(shù)的分析和鞏固，提升高層建筑的穩(wěn)定性和實(shí)用性。應(yīng)用外圍集成技術(shù)，能夠優(yōu)化建筑內(nèi)墻、外墻體系，加固樓承板，維護(hù)整體建筑，保障墻體間連接點(diǎn)的裝配效果，提升鋼結(jié)構(gòu)裝配質(zhì)量，不僅能滿足高層建筑的使用功能，還能滿足人們對(duì)居住條件的期望，提升建筑的整體效能。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)具有能耗低、污染小、效率高等相關(guān)優(yōu)勢(shì)，在建筑行業(yè)中應(yīng)用廣泛。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，應(yīng)找到切入點(diǎn)，把握裝配式建筑與結(jié)構(gòu)的區(qū)別，重視鋼結(jié)構(gòu)重要性，做好各個(gè)環(huán)節(jié)的施工，保障建筑工程的質(zhì)量，提高居民的生活體驗(yàn)。