淺談裝配式鋼結構建筑的應用與發(fā)展

李立春

（涿州藍天網架有限公司，河北 涿州 072750）

一、高層建筑裝配式鋼結構施工的關鍵性技術分析

（一）應用BIM 建模技術

BIM 技術是近些年新興的一種建筑設計技術，一般應用于裝配式建筑的設計階段之中，按照建筑物的總體設計要求來建立標準化的模型，將設計的模型傳輸給工廠，工廠按照模型來進行預制件的生產，并且將成品生產完畢之后運到現場進行施工與安裝，從而形成建筑物的整體結構。在BIM 建模中，BIM 技術可以根據設計工人設計的圖紙實現三維建模，同時BIM 技術還可以對預制件節(jié)點的相關設計內容進行一定的優(yōu)化設計，從而使得設計更加符合現實的需求。同時BIM 技術在使用的過程中可以配合使用TEKLA 與AUTOCAD 軟件，這些軟件的使用可以真實地模擬出施工現場的情況，可以顯著地提升鋼構件安裝的效率。

（二）配件的吊裝

吊裝施工技術是保證鋼結構構件能夠被順利運輸到施工現場或施工部位的重要途徑。吊裝過程中應該明確要求吊裝的總重量，如果超出了這個重量或者接近這個極限重量，應該引起管理人員的注意。鋼結構構件的長度超過12m 或寬度超過3m 的情況下，應該使用分段吊裝的技術進行吊裝，這樣能夠提升吊裝過程的安全性和吊裝過程的平穩(wěn)程度。鋼結構構件吊裝的過程中需要按照順序進行吊裝。例如，當構件被吊離地面之后，應該使用環(huán)鏈葫蘆將整個構件的形態(tài)保持在水平的狀態(tài)，并且以水平的狀態(tài)緩慢地上升。鋼結構構件在目標安裝部位進行安裝的過程中，應該在周圍添加支護結構，保證安裝過程的安全性。鋼結構構件在吊裝的情況下，如果因為周圍的環(huán)境風阻比較大，可能會產生墜落的情況。

那么也應該等風力稍微減小時，再配備起重機。

（三）外圍墻的施工技術分析

在高層建筑的鋼結構施工過程中，外圍墻的施工也是非常重要的一部分內容，從目前的生產實踐特點來看，鋼結構施工中所使用到的外墻板和節(jié)點連接件主要是來自預制廠的流水生產線，施工人員在外圍墻的施工過程中主要是采用上限位點與下托點全面連接的方式進行施工的，在這樣的過程中，通常還是采用全熔透焊的方式進行焊接的。其中的具體操作流程如下。工作人員需要按照圖紙的設計要求對重點的節(jié)點位置進行參數的標注，尤其是要結合實際的施工情況對鋼結構安裝的垂直度和平整度進行有效地調整，接著在預制板墻起吊之前，應當對構件的型號以及安裝的位置進行再一次的核對，確認無誤之后才能夠進行下一步的操作。從目前行業(yè)內的實踐結果來看，預制外墻板的最大單塊重要一般維持在400kg 左右，在安裝的過程中可以按照施工的實際要求對吊車進行移動化的操作。最后，當對所有的預制構件調整完畢之后，施工人員接著就需要進行固定和焊接的處理工作，并且將預制構件的埋件與柱上的埋件連接在一起，從而使得整個施工過程的構件系統更加安全與可靠。

（四）鋼結構的梁、柱安裝技術分析

在鋼結構的設計階段中，我們可以使用BIM 技術將鋼結構的梁、柱以及建筑物的整體模型制作完畢之后，那么就可以按照最終導出的結果進行鋼立柱的施工工作，在該施工工作開始之前，工作人員應當嚴格地按照行業(yè)中三維模擬圖與碰撞檢查等方面的細節(jié)要求來對現場的施工工序進行合理優(yōu)化，從而保證整個安裝過程中的鋼立柱位置與尺寸保持在合理的范圍之內。從安全的角度來看，裝配式建筑物的整體性能與梁、柱的安裝質量是緊密相關的，所以工作人員在安裝的過程中應當仔細核對梁、柱等施工材料的質量特點，保證原材料的可靠。在所有的準備工作完畢之后，施工人員就應當開始著手進行現場的梁、柱安裝工作。在安裝時，為了避免發(fā)生錯位、位移現象的發(fā)生，施工人員在安裝之前應當將主梁材料的兩側使用繩子將其捆扎起來，然后按照行業(yè)內的安裝施工順序進行吊裝。為了使得安裝過程更加順暢和高效，施工人員可以結合工程的實際特點采用“一鉤多吊”的技術來進行安裝，但是需要注意的是，在進行該技術的操作過程中應當保證單次梁柱的起吊重量小于5t。

二、裝配式鋼結構建筑的發(fā)展建議

（一）加大對裝配式鋼結構建筑的宣傳

裝配式鋼結構建筑存在諸多優(yōu)點，因而國家層面正在大力推廣宣傳該類建筑，但是在社會層面對裝配式鋼結構建筑的了解并不充分，甚至存在很多誤解。所以，當務之急是加大對裝配式鋼結構建筑的宣傳，加深人們對裝配式鋼結構建筑的認識和理解，從源頭上解決裝配式鋼結構建筑發(fā)展中遇到的問題。此外，裝配式鋼結構建筑目前缺少典型工程，無法建立起社會對其的廣泛認同，建議多與大型房地產商溝通合作，建立起成規(guī)模的住宅群作為典型工程，進而產生口碑效應，產生良性循環(huán)。

（二）完善法律和規(guī)范體系

基于“簡政放權”的原則，從國家層面引導建筑行業(yè)加快供給側結構性改革刻不容緩，確保產業(yè)發(fā)展政策落實，從立法上建立健全建筑產業(yè)化體系。而政府投資項目需盡量采取裝配式鋼結構建設模式，將建筑工程轉化為建筑產業(yè)化，不僅可以降低工程造價，還可以產生羊群效應。此外，地方政府需要制定符合本地區(qū)的建筑規(guī)范和標準，在規(guī)范本地區(qū)施工建筑體系的前提下為國家層面標準的完善提出地區(qū)性意見?？偠灾枰M快促進裝配式鋼結構建筑產業(yè)標準化體系的建立和完善，推動、鼓勵一體化經營模式的管理機制，改善、規(guī)范當前的施工機制，從而使得裝配式鋼結構建筑能夠更加健康和快速的發(fā)展。

（三）完善施工人員培訓制度

通過系統化、專業(yè)化的培訓，培養(yǎng)出一批成熟的專業(yè)化工人，這是工程質量的基本保障。裝配式鋼結構建筑不同于傳統的鋼筋混凝土建筑，在構件碼放、施工工藝等方面有著很大的差別，其對施工人員的施工水平有著更為嚴格的要求，因此完善施工人員施工前培訓制度刻不容緩。

（四）做好防火、防銹蝕措施

基于鋼材具有的材料特點，工程施工時必須做好防火和防銹蝕措施。工程上可以通過在鋼結構構件的迎火面設置阻火屏障、砌筑耐火磚以及噴涂防火涂料的方式進行防火保護。近些年來，隨著建筑防火相關技術的逐漸發(fā)展，目前絕大多數工程采用噴涂防火涂料的方法進行鋼結構建筑的防火保護。而鋼材的易銹蝕問題需要根據不同的環(huán)境條件，選取不同的方法來解決，常用的銹蝕控制技術有采用涂料涂層防護、采用金屬鍍層防護和采用電化學保護。

（五）裝配式鋼結構體系與BIM 技術結合

數字化、信息化的建設是未來建筑行業(yè)的大趨勢，將裝配式鋼結構建筑與BIM技術相結合，建立信息模型，能夠起到虛擬建造的效果，為現場施工提供一定的可視化依據。隨著國內的發(fā)展，未來一定能夠通過信息化的數據管理，利用人工智能機器人和數控機床實現數字化制造。此外，在現場安裝階段，還能夠通過信息化技術反饋安裝誤差問題，達到精細化管理的目的。裝配式鋼結構建筑的發(fā)展，不僅要依靠其本身具有的優(yōu)點，更需要國家完善相關法律法規(guī)，大力推動產業(yè)改革。在信息化的時代，更要推動裝配式鋼結構建筑與最先進、最成熟的技術相結合，才能發(fā)揮出體系整體的優(yōu)勢。科學的產業(yè)模式、完善的技術政策、合理的資源配置是建筑行業(yè)發(fā)展的方向，只有這樣的項目建成后，才能建立一套設計完善的技術體系，在公平競爭和合理競爭之間取得平衡。建筑企業(yè)應給予裝配式鋼結構建筑更多的關注，從多個角度完成技術革新，同時國家層面應鼓勵各高校加快對裝配式鋼結構建筑的研究，從基礎領域給予技術支持，確保裝配式鋼結構建筑實現更高質量、更高速的發(fā)展。

三、鋼結構裝配式建筑發(fā)展趨勢

近幾年來，隨著黨中央、國務院、住建部等對大力發(fā)展裝配式建筑的戰(zhàn)略部署逐漸深入，各地有關政策密集落地，獎勵、扶持、鼓勵等成為關鍵詞。不難看出，裝配式建筑正逐漸帶來建筑業(yè)領域內政策創(chuàng)新、機制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，行業(yè)轉型升級利好不斷。

2013 年四川雅安地震中，鋼結構的四川廣元市利州中學、廣元市朝天區(qū)沙河鎮(zhèn)小學同樣也成為了地震中的公眾避難所。遭受重大地震災害之后，四川省住建廳編制的《四川省建筑產業(yè)現代化技術發(fā)展導則》中明確指出，全面應用鋼結構，推廣應用鋼結構體系建筑，在政府投資的辦公樓、保障性住房、醫(yī)院、學校、體育館、科技館、博物館、圖書館、展覽館、棚戶區(qū)危舊房改造工程、歷史建筑保護維護加固工程中大力應用鋼結構建筑。節(jié)能環(huán)保也是國家大力推進鋼結構住宅的重要原因。無論是在修建過程中，還是在拆除過程中，鋼結構住宅都不需要、不用一磚一瓦，大大減少了傳統黏土磚、灰砂磚的使用量，黏土磚破壞土地資源等問題也將迎刃而解。鋼結構住宅在建筑施工中產生的建筑垃圾少，拆除后可循環(huán)利用，平均碳排放可降低35%左右，真正做到了綠色、節(jié)能、環(huán)保。對于房地產開發(fā)而言，雖然鋼結構住宅的用鋼量要高于傳統混凝土結構，但是其基礎建設費用極低，能夠節(jié)約25%-33%的建設成本；對于土地的適應性更強，有些鋼結構可能只需要打很淺的樁或者干脆不打樁。

鋼結構住宅的工期快，因為是裝配式建筑，部件和材料都是廠家生產出來后直接被應用。從工廠工業(yè)化生產加工出來的部件經過層層檢驗和審核，在用于房屋建造時，質量方面有保障。同時，如果鋼構件和墻面、樓板良好配合，還可以使整套房屋多出5%的實用面積，于業(yè)主而言，在目前仍然按照以建筑面積購房的情況下，可以獲得更高的得房率。鋼結構住宅屬于工業(yè)化建筑，與住宅產業(yè)化要求相符合，是提高勞動效率、提升建筑質量、可持續(xù)發(fā)展的新型建筑生產方式，也是我國未來建筑業(yè)的發(fā)展方向。

結束語：總而言之，高層建筑中應用裝配式鋼結構施工材料能夠讓鋼結構在低耗能和高效使用的層面上進一步發(fā)展。并且從綠色環(huán)保的角度來看，能更好地促進人們的生活水平。因此，在我國現階段，國內的建筑企業(yè)也對鋼結構材料的應用采取了正視的態(tài)度，并且裝配式鋼結構材料在施工中的施工體量進一步增大，這對于裝配式建筑而言有著重要的促進意義。