裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)體系的工程應用與分析

張保棟

在建筑施工當中，要想全面保障建筑的整體質(zhì)量，就應該強化對裝配式鋼結(jié)構(gòu)的重視，圍繞其制定針對性住宅技術(shù)體系，從而選擇符合建筑的結(jié)構(gòu)形式，這樣不僅能夠起到示范與引領的作用，還可以在生產(chǎn)建造及使用階段保證建筑整個生命周期的效果，有效發(fā)揮節(jié)能減排的作用。

1.概述

在社會穩(wěn)定發(fā)展的推動下，裝配式住宅得到進一步發(fā)展，這不僅促進了建筑工程建設的發(fā)展，同時能夠有效保障建筑工程的質(zhì)量與安全，更好地推動建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。針對目前形勢來講，裝配式結(jié)構(gòu)得到了理論層面支撐，各類體系結(jié)構(gòu)因地制宜，有效發(fā)揮自身的優(yōu)勢，并廣泛地融入建設企業(yè)當中，蓬勃發(fā)展起來。其中，鋼管束鋼結(jié)構(gòu)住宅體系嚴格遵守國家所規(guī)定的標準，在充分試驗驗證的基礎上，合理地將鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)融入住宅施工當中，最大化發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)作用的同時，保證施工的高效性，而且在目前發(fā)展過程中，仍然具備一定的發(fā)展前景，應不斷創(chuàng)新裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)體系，為企業(yè)贏得更高的經(jīng)濟效益，促進建設行業(yè)健康發(fā)展[1]。

2.建筑工程中裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)體系應用分析

2.1 構(gòu)件分段

在建筑工程項目實際開展施工的過程中，裝配式安裝的方案不僅可以全面提高施工效率，而且合理地進行構(gòu)件分段能夠更好地完成裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)，并為后期工作的順利進行打下良好基礎。因此，從業(yè)人員在實際開展工作的過程中，需要事先對施工現(xiàn)場塔吊吊裝能力及構(gòu)件堆放場地進行充分了解，避免因受安全系數(shù)低等多種因素影響而導致塔吊工作者出現(xiàn)失誤引發(fā)安全事故；確定構(gòu)件的重量限制；另外需根據(jù)運輸?shù)缆芳斑\輸工具對鋼結(jié)構(gòu)件長度及寬度做出鋼結(jié)構(gòu)件的外形尺寸限制；最后，鋼結(jié)構(gòu)件的分段還要對制造廠的制造工藝及安裝工藝有進行充分了解，確保制造廠分段制造時的成本合理，保證安裝時形成穩(wěn)定的框架體系及安全的施工工作面，從而確定了分段時的節(jié)點形式。這樣能夠為后期的拼裝工作打下良好基礎，促進建筑工程的順利進行，最大化發(fā)揮裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)的效果。

2.2 BIM技術(shù)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)在實際運用到施工作業(yè)當中時，不僅需要強化對主體構(gòu)件分段施工的重視，還應該通過對管線、圍護結(jié)構(gòu)、隔斷結(jié)構(gòu)、機電系統(tǒng)利用BIM技術(shù)進行綜合優(yōu)化，有效避免現(xiàn)場臨時開槽開洞現(xiàn)象，減少影響因素的出現(xiàn)，進而提高工程的整體施工水平。除了對住宅系統(tǒng)本身進行優(yōu)化之外，還要結(jié)合安裝過程所需要的機電系統(tǒng)及安全防護要求進行處置。采用BIM模型的方式來構(gòu)建虛擬的系統(tǒng)，達到從設計及制造階段就開始綜合考量的目的，保證各項工作的有效進行，提高項目施工的準確性與安全性，保障各項施工的順利進行[2]。如現(xiàn)場安全繩的掛點、鋼梁的吊點及自密實混凝土澆筑的泵管路徑都可以在設計階段進行綜合考量。

2.3 吊裝方案

在高層建筑施工運用裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的過程中，吊裝通常是工作的難點及制約工期的關鍵環(huán)節(jié)，也是安全控制的重要對象。合理的吊裝方案不僅能夠提高建筑施工的質(zhì)量與效率，同時也有利于保證施工作業(yè)的安全進行。吊裝方案通常由以下幾個方面的技術(shù)綜合而成。首先是吊車的選擇，可以是兩臺塔吊也可以是兩臺塔吊加其它可移動吊車的配合，選擇的依據(jù)是保證最大重量的構(gòu)件可以安全地就位安裝，經(jīng)濟上不因為個別特殊構(gòu)件影響而選擇大型塔吊；其次是考慮吊裝的效率，在同一個作業(yè)區(qū)域內(nèi)的相同構(gòu)件可以采用一鉤多吊或者次結(jié)構(gòu)一捆多吊的技術(shù)，當然這需要高素質(zhì)專業(yè)工人的配合；再次要考慮吊裝工具快速解除技術(shù)的應用及優(yōu)化就位固定技術(shù)，從而達到每臺吊車的最大吊裝效率；最后，吊裝技術(shù)及吊裝方案極大地依賴現(xiàn)場作業(yè)工人的素質(zhì)，吊裝前的技術(shù)培訓及安全培訓工作尤為重要。

2.4 鋼及混凝土豎向結(jié)構(gòu)及水平結(jié)構(gòu)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)，本質(zhì)上是鋼及混凝土在結(jié)構(gòu)受力方面的運用，不僅要實現(xiàn)住宅全壽命周期的受力合理性，也要實現(xiàn)安裝過程的可裝配化。綜合成本因素對二者在結(jié)構(gòu)受力及安裝便利方面的因數(shù)進行分解。

V=V鋼+V砼

式中：

V：結(jié)構(gòu)的價值

V鋼：鋼結(jié)構(gòu)的價值

V砼：砼結(jié)構(gòu)的價值

V鋼=W鋼×P鋼+a1×D ×P安

式中：

W鋼：鋼材在結(jié)構(gòu)中的重量P鋼：鋼材的價格a1：鋼結(jié)構(gòu)在裝配安裝中的時間系數(shù)

D：結(jié)構(gòu)總安裝時間

P安：單位時間安裝成本

V砼=W砼×P砼+a2×D×P安

式中：

W鋼：砼在結(jié)構(gòu)中的重量P砼：砼的綜合價格a1：砼結(jié)構(gòu)在裝配安裝中的時間系數(shù)

D：結(jié)構(gòu)總安裝時間

P安：單位時間安裝成本

鋼材及砼的價格及人工成本都會對V產(chǎn)生影響，結(jié)構(gòu)設計時需要結(jié)合當?shù)丶爱敃r的情況綜合考慮。降低V的途徑可以按照以下原則進行：結(jié)構(gòu)受力時充分發(fā)揮鋼材抗拉及砼抗壓的基本特性；結(jié)構(gòu)安裝時充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接的便利性及焊接連接的靈活性，達到快速安裝、安全受力的目的；鋼管束混凝土結(jié)構(gòu)作為主要豎向結(jié)構(gòu)，采用薄壁低合金高強度鋼預制方管及U型鋼為鋼結(jié)構(gòu)主體，內(nèi)側(cè)澆筑自密實混凝土，實現(xiàn)了鋼與砼的強度及速度的良好結(jié)合；高頻焊H型鋼混凝土鋼梁（PEC）采用高頻焊H型鋼作為主要連接構(gòu)件與鋼管束柱連接，且作為砼建筑的外模，實現(xiàn)了制造施工快速化與可裝配化；（鋼管束結(jié)構(gòu)+自密實混凝土）豎向結(jié)構(gòu)+（高頻焊H型鋼梁+高強度混凝土）水平結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系是實現(xiàn)V值最小化的有效途徑。

2.5 外圍集成

高層裝配式結(jié)構(gòu)作業(yè)的過程中，會受多種因素影響，所以為了能夠全面提高施工技術(shù)的效益，避免其影響整個工程的施工質(zhì)量，高層建筑施工企業(yè)需要強化對各環(huán)節(jié)工作的重視，這樣可以合理地將主體結(jié)構(gòu)技術(shù)及外圍集成技術(shù)融入施工作業(yè)當中，這樣不僅可以發(fā)揮裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的效果，而且在高層建筑作業(yè)時還應該強化對高墻體連接點作業(yè)的重視，不斷做好優(yōu)化，提高裝配的效率[3]。其中樓承板當空間進行吊頂處理時，樓板結(jié)構(gòu)采用焊接式鋼筋桁架樓承板；不進行吊頂處理時則采用可拆卸式鋼筋桁架樓承板，可拆卸的模板分為鍍鋅薄鋼模板及木模板，可以根據(jù)用戶的要求進行選擇。隔墻及外墻可采用保溫、防火一體化集成板，也可以采用厚型石膏噴涂技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)砌體進行施工。樓梯采用砼預制結(jié)構(gòu)件，設計時考慮應用抗震節(jié)點設計。

3.裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)體系的控制對策

在實際開展施工作業(yè)的過程中，為了能夠全面保證裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)體系的效果，不僅需要規(guī)劃各環(huán)節(jié)技術(shù)的應用，而且應該強化對技術(shù)體系控制的重視，尤其是針對其在實際運用到建筑結(jié)構(gòu)，施工當中必須事先對技術(shù)性能比較重視，這樣可以滿足傳統(tǒng)住宅對結(jié)構(gòu)安全的要求并不斷提高裝配化率及施工速率，為施工作業(yè)帶來更多便捷。與此同時，對施工控制來講，需要按照圖紙及BIM模型進行施工，并保證各環(huán)節(jié)的精密度，加強對各類材料配比量的確定，從而做好相對較為嚴格的質(zhì)量檢查工作。對于設計圖紙的質(zhì)量控制來講，則應該標注各個環(huán)節(jié)的施工順序，進一步對各個環(huán)節(jié)施工進行驗證，一旦受多種因素影響，而無法保證施工作業(yè)，各項數(shù)據(jù)的準確性。對于安裝連接點的處理來講，此環(huán)節(jié)需要加強對施工安全的控制，還應該對材料及零部件進行復核，保證施工質(zhì)量，嚴格按照施工前期的計劃進行，從而解決傳統(tǒng)施工作業(yè)所存在的問題。建筑施工外墻板和梁以及板材與板材之間受多種因素影響，會導致施工作業(yè)無法順利進行，甚至會極大地限制本結(jié)構(gòu)體系的健康發(fā)展，所以有關作業(yè)人員必須合理地對防火、隔音降噪及防腐工作進行優(yōu)化，不斷提高作業(yè)質(zhì)量，更好地保證安裝的效果[4]，從而實現(xiàn)良好使用效果體現(xiàn)。

4.結(jié)束語

總而言之，在建筑企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的推動下，為了能夠全面保證各環(huán)節(jié)施工的穩(wěn)定性，則必須強化對裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅關鍵技術(shù)的應用，這樣能夠有效發(fā)揮其應用的模式，并在此環(huán)節(jié)實施建模，提高住宅的質(zhì)量，從而滿足人們對居住所提出的要求，促進建筑企業(yè)的健康發(fā)展。因此，有關部門需要加強對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設計原則的了解，并根據(jù)建筑戶型對技術(shù)要點及結(jié)構(gòu)體系，合理落實好各環(huán)節(jié)工作，從而為業(yè)主提供充足的室內(nèi)空間，將其應用的效果發(fā)揮到最大。