裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工工藝探析

馬 中

(寧波市建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 浙江寧波 315000)

0 引言

隨著建筑工業(yè)化的持續(xù)發(fā)展，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅悄然興起。與傳統(tǒng)的裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅工業(yè)化程度高、抗震性好、綠色環(huán)保，更符合可持續(xù)發(fā)展的要求。為此，住建部2019年陸續(xù)批復(fù)了7個(gè)省(自治區(qū))開(kāi)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)工作，作為試點(diǎn)省份之一的浙江省緊接著發(fā)布了《浙江省推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅試點(diǎn)工作方案》，要求到2020年，全省累計(jì)建成鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅500 000 m2以上，占新建裝配式住宅面積的比例力爭(zhēng)達(dá)到12%以上。但在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工中，普遍存在安裝精度要求高、鋼構(gòu)件成品保護(hù)難、外墻易開(kāi)裂等施工難點(diǎn)。為保證裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工質(zhì)量，解決以上問(wèn)題刻不容緩。

1 工程概況

某工程位于浙江省寧波市江北區(qū)老外灘城市中心區(qū)，其中一棟樓為裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，建筑面積為4 623 m2，地上12層，地下1層，標(biāo)準(zhǔn)層層高3 m，建筑高度40.45 m。主要鋼構(gòu)件有寬鋼管混凝土柱、窄翼緣型H型鋼梁、鋼板剪力墻和可拆卸底模鋼筋桁架樓承板，其外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用蒸壓加氣混凝土塊和AAC外墻大板相結(jié)合。地下室柱、樓板混凝土為C30，鋼管混凝土柱內(nèi)灌自密實(shí)混凝土強(qiáng)度為C30和C40。

結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層共有76根鋼梁、40根鋼管混凝土柱及3道鋼板剪力墻。風(fēng)雨連廊和陽(yáng)臺(tái)部位采用鋼筋桁架樓承板，鋼梁主要規(guī)格分別為H350×150×6×8、H350×150×6×10、H350×150×6×12、H350×150×6×14，鋼管混凝土柱主要規(guī)格分別為□300×160×08、□300×200×10、□350×350×12、□400×160×10、□400×160×12、□400×160×14，鋼桁架樓承板主要型號(hào)為TD3-80和TD5-120，其平面布置如圖1～圖2所示。

圖1 鋼梁平面布置圖

圖2 鋼管混凝土柱平面布置圖

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工流程

標(biāo)準(zhǔn)層吊裝流程[1]：樓板混凝土澆筑→鋼管混凝土柱吊裝調(diào)直焊接→鋼梁吊裝調(diào)直焊接→外墻PC或AAC吊裝→承重架搭設(shè)→模板鋪設(shè)→鋼筋桁架樓承板吊裝→鋼板剪力墻吊裝→鋼筋綁扎鋪設(shè)→外圍鋼筋綁扎焊接→外圍吊模施工→現(xiàn)澆樓板混凝土澆筑。

2.1 地下室吊裝流程

施工總體流程從地下室階段開(kāi)始到屋面結(jié)束，涉及到整個(gè)主體結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程。首先，在鋪設(shè)底板鋼筋時(shí)進(jìn)行鋼管混凝土柱柱腳的預(yù)埋，然后澆筑地下室底板，接著進(jìn)行首節(jié)柱的吊裝。首節(jié)柱高度一般超出地下室頂板1.5 m，通過(guò)TC7030塔吊采用兩點(diǎn)或四點(diǎn)吊裝法進(jìn)行吊裝。鋼管混凝土柱標(biāo)高通過(guò)地下室標(biāo)高線進(jìn)行控制，吊裝完成后用纜風(fēng)繩進(jìn)行固定，再進(jìn)行承重架搭設(shè)、模板鋪設(shè)、鋼筋綁扎。梁筋綁扎時(shí)要將鋼筋焊接在鋼管混凝土柱預(yù)留的牛腿板以及套筒上，確保受力效果，最后進(jìn)行頂板混凝土的澆筑。

2.2 上部結(jié)構(gòu)吊裝流程

2.2.1 鋼管混凝土柱吊裝技術(shù)

按標(biāo)準(zhǔn)層施工流程，首節(jié)柱吊裝樓板澆筑完成后，進(jìn)行第二節(jié)柱子的吊裝。上、下節(jié)柱對(duì)接后，通過(guò)柱上的耳板進(jìn)行臨時(shí)固定，借助千斤頂進(jìn)行臨時(shí)糾偏和調(diào)直，以便鋼梁尺寸與柱間尺寸能夠相對(duì)應(yīng)。該工程單節(jié)柱高7.5 m，吊裝前應(yīng)對(duì)下節(jié)鋼管混凝土柱的對(duì)接面進(jìn)行清理與除銹，使得兩節(jié)柱對(duì)接面能夠更好的結(jié)合。吊裝后采用4.8級(jí)安裝螺栓進(jìn)行臨時(shí)固定，上下節(jié)柱子間開(kāi)坡口，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接，對(duì)接焊縫滿足一級(jí)焊縫的施工要求。兩節(jié)鋼管混凝土柱對(duì)接方式如圖3～圖4所示。

圖3 上、下節(jié)柱連接詳圖

圖4 鋼管混凝土柱剖面圖

2.2.2 鋼梁吊裝技術(shù)

該工程為精裝修交付住宅項(xiàng)目。為保證精度，鋼梁的吊裝由中間向兩側(cè)依次吊裝，以減少施工誤差的累積。鋼梁吊裝時(shí)，要確保大六角螺栓與鋼管混凝土柱上的螺栓孔對(duì)齊。遇到無(wú)法進(jìn)入時(shí)，可用銼刀進(jìn)行微小修調(diào)。待鋼梁吊裝完成螺栓擰入調(diào)直后，最后進(jìn)行螺栓的焊接，使整個(gè)鋼框架形成一個(gè)整體。

2.2.3 外墻AAC大板吊裝技術(shù)

該工程外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用B06級(jí)A5.0 AAC外墻拼裝大板，其構(gòu)件在工廠內(nèi)預(yù)制加工成型，與鋼梁的連接，采用在底部預(yù)埋鐵件上部加焊角鐵的形式。整個(gè)主體結(jié)構(gòu)形成可靠連接，側(cè)邊與鋼管混凝土柱用灌漿料進(jìn)行連接。

外墻AAC大板吊裝，需待鋼梁焊接及本標(biāo)準(zhǔn)層軸線完成后，再進(jìn)行吊裝。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)軸線和激光儀進(jìn)行上部角鐵的焊接，以確保大板定位精確，保證后期外立面平整度。大板由內(nèi)朝外進(jìn)行吊裝，待吊裝落地后，采用撬棍或人力將AAC大板嵌入鋼梁與混凝土樓板的中間，隨后進(jìn)行加固焊接，完成整個(gè)吊裝過(guò)程。

2.2.4 鋼筋桁架樓承板吊裝技術(shù)

在鋼管承重架上鋪設(shè)模板后，進(jìn)行鋼筋桁架樓承板的吊裝。主要步驟包括：吊裝樓承板后進(jìn)行支座鋼筋以及角鐵的焊接、水電套管的預(yù)埋、面筋的綁扎、臨時(shí)支撐的搭設(shè)，最后與樓板同時(shí)澆筑混凝土。

2.2.5 鋼板剪力墻吊裝技術(shù)

鋼板剪力墻的吊裝分為兩部分，底下一塊在鋼筋綁扎完成前需進(jìn)行焊接，待雙層雙向鋼筋穿透鋼板剪力墻底部澆筑混凝土完成后，再進(jìn)行上部鋼板剪力墻的焊接，吊裝順序如圖5所示。

圖5 鋼板剪力墻吊裝順序詳圖

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工難點(diǎn)

3.1 施工工期問(wèn)題

該工程施工前期階段，由于受場(chǎng)地限制，無(wú)法對(duì)本棟樓單獨(dú)布置塔吊，塔吊利用率較低，此外，鋼結(jié)構(gòu)吊裝無(wú)法連續(xù)進(jìn)行。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層的進(jìn)度統(tǒng)計(jì)，柱吊裝及調(diào)直共需2 d，二層鋼梁吊裝共需4 d，影響到主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度。為滿足施工進(jìn)度要求，后續(xù)采取汽車吊與塔吊不間斷吊裝，鋼管混凝土柱吊裝及調(diào)直僅需1.5 d，鋼梁吊裝調(diào)直時(shí)間縮短至2 d，從而使工期得到提升。

3.2 后期的質(zhì)量隱患

鋼結(jié)構(gòu)在公共建筑及大型廠房中應(yīng)用廣泛，其防火防腐定期檢查和維修較容易做到，但在住宅商品房中的實(shí)施卻非常困難。且鋼結(jié)構(gòu)住宅戶內(nèi)的鋼梁腹板上部存在較多水電管線洞口，商品房在移交業(yè)主后，如破壞鋼梁腹板，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的不安定因素。因此，在設(shè)計(jì)階段，由鋼結(jié)構(gòu)單位提前深化水電套管預(yù)留孔，如圖6所示，可有效避免后期不合理開(kāi)孔現(xiàn)象的發(fā)生[2]。

圖6 鋼結(jié)構(gòu)與機(jī)電專業(yè)配合深化預(yù)留套管洞

3.3 鋼梁和鋼管混凝土柱吊裝精度

鋼管混凝土柱與鋼梁在吊裝的過(guò)程中，吊裝精度可能會(huì)產(chǎn)生微小的偏差。對(duì)模板和鋼梁之間的縫隙，需要每層采取不同規(guī)格的模板條進(jìn)行填充，耗工耗時(shí)，增加施工成本。因此，保證鋼結(jié)構(gòu)吊裝的精度極為重要。

3.4 鋼梁和鋼管混凝土柱混凝土的澆筑

為保證鋼結(jié)構(gòu)母材不受水侵蝕造成構(gòu)件破壞，鋼梁的外圍迎水面均有混凝土及鋼筋的包裹。但在施工過(guò)程中，由于鋼梁翼緣板過(guò)寬，將導(dǎo)致粒徑較大的粗骨料無(wú)法進(jìn)入鋼梁腹板中心和底部，振搗棒無(wú)法進(jìn)行振搗。為避免澆筑后出現(xiàn)部分蜂窩麻面，采購(gòu)直徑較小的振搗棒，且每次澆筑樓層混凝土前，要求商品混凝土廠家先發(fā)一車骨料粒徑較小的細(xì)石混凝土，對(duì)外圍的鋼梁截面優(yōu)先進(jìn)行澆筑，有效避免了蜂窩麻面現(xiàn)象的發(fā)生。

鋼管混凝土柱涉及迎水面部位也需進(jìn)行外包。由于外包尺寸較小，采用灌漿料進(jìn)行施工，該工程在柱高范圍內(nèi)采用定型化模板，下口采用雙面膠及柔性PE棒進(jìn)行封堵，如圖7所示，澆筑后成型效果較為美觀。

圖7 鋼管混凝土柱外圍灌漿料澆筑施工工藝

3.5 鋼構(gòu)件的成品保護(hù)

在項(xiàng)目的全壽命周期中，必然存在著施工不當(dāng)造成的構(gòu)件損壞。例如構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)、吊裝時(shí)的碰撞都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生影響。因此，對(duì)構(gòu)件的成品保護(hù)，在施工中不可忽視[3]。該工程現(xiàn)場(chǎng)采用鋼管混凝土柱周邊貼護(hù)角條的形式，且當(dāng)鋼管混凝土柱擁有兩道或三道防腐漆時(shí)，一般在工廠制作時(shí)只涂刷底漆，等到中驗(yàn)結(jié)束防火涂料施工前，再依次進(jìn)行每個(gè)柱子的中漆和面漆的施工，確保鋼柱鍍層的完整性。

3.6 外墻與鋼管混凝土柱接縫處抹灰開(kāi)裂

為避免裂縫的產(chǎn)生，該工程在墻體與鋼管混凝土柱交接處設(shè)置拉結(jié)筋，按照砌塊模數(shù)，每道設(shè)置增強(qiáng)拉結(jié)，并在抹灰前加設(shè)鍍鋅鋼絲網(wǎng)進(jìn)行抵抗。在輕質(zhì)AAC條板或AAC大板與鋼管混凝土柱交接處，設(shè)置一段現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)邊設(shè)置栓釘，并采用微膨脹高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料進(jìn)行灌注，增加墻體與鋼結(jié)構(gòu)的連接，再在抹灰階段加設(shè)鋼絲網(wǎng)，減少后期滲漏水風(fēng)險(xiǎn)。材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，需對(duì)板材質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查，現(xiàn)場(chǎng)覆蓋防雨布。

3.7 防滲漏問(wèn)題

由于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土之間存在天然縫隙，因此，在施工過(guò)程中，對(duì)于涉水房間，以及外圍迎水房間，均會(huì)設(shè)置定型化止水鋼板，如圖8所示。

圖8 鋼管混凝土柱止水鋼板設(shè)置

外墻AAC大板也是發(fā)生滲漏的重要部位。其滲漏點(diǎn)主要分為3處：分別為大板與鋼梁頂部、大板與鋼梁側(cè)邊、大板與混凝土交界處。針對(duì)滲漏隱患，現(xiàn)場(chǎng)深化了以下3處節(jié)點(diǎn)，板底設(shè)置300 mm高混凝土導(dǎo)墻并進(jìn)行角鐵預(yù)埋，后期進(jìn)行灌漿料灌漿以密實(shí)板底部分；板頂設(shè)置100 mm高、60 mm寬企口，上部鋼梁外圍混凝土下掛，側(cè)邊采用60 mm高強(qiáng)無(wú)收縮微膨脹混凝土灌漿料將大板與鋼管混凝土柱相連接，有效避免了水的滲漏，如圖9所示。

(a)頂部施工節(jié)點(diǎn)

(b)底部施工節(jié)點(diǎn)

(c)側(cè)邊施工節(jié)點(diǎn)圖9 AAC大板底部上部與側(cè)邊施工節(jié)點(diǎn)

3.8 防火涂料施工

鋼結(jié)構(gòu)住宅主要采用厚型非膨脹防火涂料。由于鋼管混凝土柱鋼梁表面存在二道甚至三道漆，導(dǎo)致防火涂料的粘結(jié)能力不足。因此，鋼管混凝土柱表面界面劑的涂刷質(zhì)量，以及界面劑材料本身的抗壓強(qiáng)度極為重要。應(yīng)控制界面劑廠家生產(chǎn)質(zhì)量，并加強(qiáng)界面劑涂刷的工人交底。裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅內(nèi)防火涂料一般采用石膏基防火涂料，因此，在防火涂料施工完成后，施工區(qū)域需長(zhǎng)期保持干燥。

3.9 精裝修施工

精裝修施工過(guò)程中，可能存在墻體的木基層釘掛。在施工過(guò)程中隨意釘掛，導(dǎo)致防火層或防腐涂層的破壞影響后期驗(yàn)收。墻面開(kāi)槽預(yù)埋管線后，需要及時(shí)做墻面的隔音處理。在精裝修單位進(jìn)場(chǎng)后，需對(duì)其施工管理人員及班組加強(qiáng)交底，避免后續(xù)施工出現(xiàn)此類情況。

3.10 鋼梁內(nèi)側(cè)和鋼板剪力墻兩側(cè)施工

由于隔音和防火的需求，在室內(nèi)鋼梁兩側(cè)及鋼板剪力墻兩側(cè)，需要進(jìn)行蒸壓加氣混凝土砌塊的粘結(jié)。因動(dòng)荷載的存在，使得砌塊面抹灰后產(chǎn)生開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。本工程采用機(jī)噴石膏砂漿摻泡沫阻燃顆粒，同時(shí)滿足隔聲、防火要求，避免了后期面層抹灰的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。該工程前期探究?jī)煞N施工工藝的優(yōu)劣性的實(shí)體樣板，如圖10～圖11所示。

圖10 鋼板墻剪力墻及鋼梁采用機(jī)噴石膏砂漿摻泡沫阻燃顆粒

(a)鋼板墻剪力墻及鋼梁外貼蒸壓加氣混凝土薄片

(b)鋼板剪力墻側(cè)邊施工節(jié)點(diǎn)

(c)鋼板剪力墻及鋼梁兩側(cè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工做法圖11 鋼板剪力墻及鋼梁兩側(cè)做法

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述工程難點(diǎn)分析可看出，從前期設(shè)計(jì)到中期方案，直至后期的現(xiàn)場(chǎng)施工，每個(gè)階段都要提前做好深化設(shè)計(jì)和技術(shù)交底。如鋼構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)、機(jī)電預(yù)留預(yù)埋、外墻防滲漏節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)，塔吊等吊裝機(jī)械的布置、鋼構(gòu)件制作及安裝精度的控制、各工序間穿叉配合的前期策劃，以及對(duì)項(xiàng)目管理人員和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)班組的技術(shù)交底等，對(duì)保證裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、降低施工成本都至關(guān)重要。