裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)研究

摘要：以某裝配式鋼框架高層結(jié)構(gòu)為背景，從宏觀上對鋼框架結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)及重難點(diǎn)進(jìn)行分析，探討了其在具體施工實(shí)踐時(shí)的應(yīng)用，并提出解決措施，如應(yīng)合理穿插鋼構(gòu)件和疊合板的安裝施工等，為后續(xù)類似施工提供參考。

關(guān)鍵詞：裝配式框架結(jié)構(gòu);鋼結(jié)構(gòu);鋼梁;施工技術(shù)

0" "引言

裝配式建筑是未來我國建筑行業(yè)的發(fā)展趨向，從我國時(shí)代背景來看，推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)已成為必然要求[1-2]。裝配式鋼結(jié)構(gòu)源自西方，其技術(shù)體系經(jīng)多年發(fā)展已較為成熟。其中，歐美國家在2010年已研發(fā)出Conextech鋼框架結(jié)構(gòu)[3]，其為裝配式鋼結(jié)構(gòu)以后的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)，發(fā)展至今，最為常見的結(jié)構(gòu)體系已轉(zhuǎn)變?yōu)檠b配式輕鋼龍骨體系。作為最先將建筑生產(chǎn)納入工廠的國家，日本已經(jīng)有較為完善的裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系[4]。

我國關(guān)于裝配式鋼結(jié)構(gòu)的研究起始與20世紀(jì)90年代，經(jīng)多年發(fā)展，低層和高層兩種類型裝配式鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為我國主要發(fā)展方向。但現(xiàn)階段，我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)還是以改造應(yīng)用為主，在自主研發(fā)以及推廣上仍與發(fā)達(dá)國家存在差距。對裝配式鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)做出進(jìn)一步研究，對于裝配式建筑的推廣和使用、提高建筑施工質(zhì)量以及化解鋼鐵產(chǎn)能過剩等問題有重要意義。

1" "鋼結(jié)構(gòu)施工工藝

1.1" "工程概況

某裝配式鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)組成共包括勁性柱、箱型柱、鋼梁以及方管支撐，如圖1所示。

1.2" "鋼柱施工

1.2.1" "鋼柱分段

在鋼結(jié)構(gòu)施工中，鋼構(gòu)件分段是其重要步驟，通過合理分段，可有效縮短鋼結(jié)構(gòu)施工工期，并可使其安裝質(zhì)量得到提高，鋼結(jié)構(gòu)分段原則主要包括以下幾點(diǎn)：基于塔機(jī)的起重性能進(jìn)行考慮，在塔機(jī)起重范圍選擇鋼柱的重量;構(gòu)件分段之后，需保證所限制的運(yùn)輸尺寸要求能夠得到滿足，確保尺寸符合最經(jīng)濟(jì)的要求;長途運(yùn)輸需求能得到滿足，運(yùn)輸時(shí)沒有永久變形出現(xiàn)。在作業(yè)范圍內(nèi)，該結(jié)構(gòu)鋼柱2層共有1個(gè)分段，在樓層面上1.2m位置設(shè)置有鋼柱分段點(diǎn)，若塔機(jī)的起重限制小于分段質(zhì)量，則在吊裝時(shí)應(yīng)通過汽車起重機(jī)進(jìn)行施工。

1.2.2" "鋼柱構(gòu)件堆場

對于構(gòu)件堆放也有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，需以安裝方便的原則作為基本前提，堆放時(shí)按順序進(jìn)行。堆放時(shí)需在外側(cè)將構(gòu)件基本信息以及相關(guān)標(biāo)識顯示出來，以便于尋找使用。分類時(shí)可按照H型鋼梁或箱型柱的方式，并以100cm的間距單層堆放主構(gòu)件，根據(jù)上下兩層的方式通過木支墊堆放次構(gòu)件。此外，需注意結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行構(gòu)件的堆放，且在需支墊的位置進(jìn)行支墊，避免構(gòu)件因出現(xiàn)變形而無法正常使用。除了需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)堆放構(gòu)件之外，還需要做好場地排水，避免構(gòu)件因滲漏水等問題而影響使用。

1.2.3" "安裝鋼柱

鋼柱構(gòu)件吊裝前，應(yīng)在鋼柱上部連接耳板位置預(yù)先焊接上鋼柱吊點(diǎn)。在進(jìn)行正式安裝之前，需預(yù)先通過定位線上下節(jié)柱對接端口中進(jìn)行標(biāo)記，以作為基準(zhǔn)線進(jìn)行安裝。連接板可通過螺栓進(jìn)行臨時(shí)固定，對齊上柱四面和下柱的中心線，在完成焊接后需先將臨時(shí)連接板進(jìn)行割除。通過千斤頂調(diào)整鋼柱垂直度，以對柱的對中程度進(jìn)行校正，并通過兩臺經(jīng)緯儀對鋼柱垂直度進(jìn)行測量。

在完成校正之后，將連接板螺栓擰緊后即可進(jìn)行焊接。通過螺栓錨固墊板對鋼柱四個(gè)面的耳板進(jìn)行扭轉(zhuǎn)調(diào)整，并通過柱的四個(gè)面進(jìn)行千斤頂安裝，從而糾偏鋼柱對接接頭。，將連接板的上下耳板通過臨時(shí)螺栓進(jìn)行固定后，即可通過采用千斤頂?shù)日{(diào)整柱間隙的方式調(diào)整標(biāo)高。

1.2.4" "鋼柱焊接

鋼柱有箱型截面，采用分段的方式進(jìn)行運(yùn)輸，并在現(xiàn)場高空焊接，焊接量較大。在框架結(jié)構(gòu)中，應(yīng)先從結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件進(jìn)行鋼柱的施焊，在框架形成后即可朝向左右進(jìn)行擴(kuò)展焊接。通過手工焊的方式進(jìn)行根部打底，中間用半自動(dòng)焊的方式填充、蓋面的方式進(jìn)行焊接。通過CO₂氣體保護(hù)半自動(dòng)焊的方式，對帶襯板焊件進(jìn)行焊接。雨季時(shí)需避免鋼柱中有雨水灌入而出現(xiàn)腐蝕，為此要采用一定的避雨措施。否則焊接過程中有雨水掉落，會(huì)影響焊接質(zhì)量。

1.3" "鋼梁施工

1.3.1" "吊裝鋼梁

以1/4的構(gòu)件長度作為鋼梁兩端的吊點(diǎn)，將吊耳焊接到鋼梁上翼緣的吊點(diǎn)位置。

1.3.2" "連接鋼梁

吊裝跨度和噸位較大的鋼梁。將吊耳焊接到鋼梁上翼緣位置再進(jìn)行吊裝，可通過一次多吊的方式吊裝質(zhì)量較輕的鋼梁。需按照先進(jìn)行主梁安裝后進(jìn)行次梁安裝的原則，進(jìn)行鋼梁的安裝，確保其穩(wěn)固焊接后才可安裝下層。鋼柱梁和鋼次梁的連接圖2所示。

1.4" "鋼構(gòu)件防火

在準(zhǔn)備階段應(yīng)先清理好涂層表面。涂裝施工時(shí)必須按照相關(guān)要求進(jìn)行，檢測清理工作質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是表層干燥和清潔[5]。通過目測以及干凈軟紙的擦拭的方式進(jìn)行檢測。在涂裝防火涂料前，需對鋼構(gòu)件防銹涂層進(jìn)行檢查，以確保其是否有破損。若鋼構(gòu)件表層有浮銹或泥土等情況則必須進(jìn)行清除。對于油脂等殘留物則應(yīng)通過稀釋劑等進(jìn)行清除，焊接處的損傷則應(yīng)通過補(bǔ)涂等方式進(jìn)行修復(fù)。通過清水等對各種附著物進(jìn)行清洗，最后再通過壓縮空氣對殘留物進(jìn)行清除，一般采用動(dòng)力砂輪片等清除氧化皮。

對于防銹和防火等涂料則應(yīng)通過全樹脂型高性能粘結(jié)劑進(jìn)行粘結(jié)。在防銹和防火涂料間應(yīng)涂裝上粘結(jié)劑，以使其粘結(jié)強(qiáng)度得到提高，并避免空鼓現(xiàn)象。粘結(jié)劑加上防火涂料的組合方式，可以提供給鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定持久的防火保護(hù)，一般情況下，防火涂料應(yīng)具有0.04MPa以上的粘結(jié)強(qiáng)度。

1.5" "施工重難點(diǎn)分析

1.5.1" "高層鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)的變形協(xié)調(diào)

安裝鋼結(jié)構(gòu)主體時(shí)，自重荷載會(huì)隨著不斷增加的主體結(jié)構(gòu)高度而不斷增大，如何確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)施工時(shí)的變形，不對結(jié)構(gòu)安全性以及運(yùn)營階段的使用造成影響十分關(guān)鍵[6]。一般情況下，可通過預(yù)留后澆帶在現(xiàn)澆樓板以及對鋼柱安裝長度進(jìn)行調(diào)整的方式來解決。

1.5.2" "環(huán)境影響下的焊接質(zhì)量

鋼結(jié)構(gòu)主體有較長的施工周期，需經(jīng)歷各種環(huán)境，特別是高度較高的建筑，風(fēng)荷載對其有較大影響。在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下仍需確保鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量。對此應(yīng)結(jié)合四季環(huán)境考慮，制定出針對性較強(qiáng)的控制焊接質(zhì)量方案，對質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)把控。為使焊接效率得到有效提高，可通過氣保焊的方式進(jìn)行地層結(jié)構(gòu)的焊接，將專用焊接防風(fēng)棚設(shè)置到結(jié)構(gòu)高層處，并通過電弧焊焊接，以使焊接質(zhì)量得到提高[7-8]。

1.5.3" "高層建筑有較高測量控制要求

測量是其重要的控制階段，對鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量有較大影響，若不對測量精度進(jìn)行把控，會(huì)對工程進(jìn)度造成一定影響。相比于普通結(jié)構(gòu)而言，高層建筑對精度控制要求更高，測量實(shí)施時(shí)有較大的難度。該工程有較多的樓層，測量時(shí)工作量較大以及對精度要求較高。

該項(xiàng)目使用的是“地下室外控+上部內(nèi)控”相結(jié)合的測量方法，基于的原則為“由整體到局部”。具體思路為：基于市一級控制點(diǎn)坐標(biāo)及高程，復(fù)測圖紙基準(zhǔn)點(diǎn)，對其準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。在復(fù)測完基準(zhǔn)點(diǎn)之后，通過“外控法”將主控制點(diǎn)布置到結(jié)構(gòu)四周，并對控制點(diǎn)進(jìn)行加密。根據(jù)主要和加密的控制點(diǎn)，通過導(dǎo)線往返觀測的方式確定平面控制網(wǎng)的首層。通過激光鉛垂儀垂直引測控制點(diǎn)高度。

1.5.4" "高空作業(yè)安全防護(hù)

需針對性制定高空作業(yè)鋼結(jié)構(gòu)安裝的安全防護(hù)方案。在本項(xiàng)目的安裝施工中，安全施工是其重點(diǎn)所在。施工人員走動(dòng)到鋼主梁時(shí)，需確保鋼柱間有安全繩。將鋼爬梯安裝到鋼柱上，以方便施工，且需將防護(hù)欄焊接到操作平臺上。將挑網(wǎng)設(shè)置到裝配式鋼結(jié)構(gòu)外立面，并將耳板焊接到四周鋼梁上，鉸接挑網(wǎng)架和耳板，并采用鋼絲繩對上、下兩層挑網(wǎng)進(jìn)行拉結(jié)。

1.5.5" "合理穿插鋼構(gòu)件和疊合板的安裝施工

安裝上層次梁會(huì)使下層大塊疊合板的吊裝受到阻礙，基于該難點(diǎn)考慮，以兩層作為一個(gè)分段，按照兩層一吊的方式吊裝鋼柱。先安裝好鋼柱、主梁和下一層次梁，再安裝疊合板，然后再安裝上層次梁，最后再吊裝上層疊合板。

2" "疊合板施工工藝

2.1" "流程

2.1.1" "疊合板運(yùn)輸

需要根據(jù)疊合板特性進(jìn)行運(yùn)輸。一般情況下，在運(yùn)輸疊合板時(shí)需要滿足一定標(biāo)準(zhǔn)，堆載高度一般需控制在6層以下，且在運(yùn)輸途中，需將小木方放置在各層疊合板間以用作墊木。疊合板一般有較大的板塊面積，但整體較為單薄，運(yùn)輸?shù)缆返膶挾燃稗D(zhuǎn)彎半徑等，均會(huì)對疊合板的運(yùn)輸造成一定的影響。為此運(yùn)輸前需勘察好運(yùn)輸路徑，根據(jù)道路情況預(yù)判所需的運(yùn)輸量，必要時(shí)還需制定一定的運(yùn)輸方案。

2.1.2" "疊合板吊裝

在起吊疊合板時(shí)，需先采用垂直起吊，并控制速度緩慢進(jìn)行，當(dāng)起吊至一定高度時(shí)在改成水平吊運(yùn)。因疊合板大且薄，在起吊時(shí)不可猛烈起吊，以避免出現(xiàn)磕碰。緩慢且勻速起吊可保障疊合板完整性，當(dāng)?shù)踹\(yùn)到一定位置后需緩慢垂直降落，再對具體位置進(jìn)行調(diào)整。

2.1.3" "疊合板安裝

搭設(shè)下臨時(shí)支撐，吊裝疊合板，綁扎疊合板上部澆筑層，澆筑并養(yǎng)護(hù)疊合板上部現(xiàn)澆層混凝土，最后再將疊合板下支撐拆除。

2.1.4" "疊合板驗(yàn)收

驗(yàn)收疊合板共包括3個(gè)方面內(nèi)容：第一是構(gòu)件廠驗(yàn)收疊合板模具及材料，并對尺寸和外觀進(jìn)行檢查。第二是現(xiàn)場驗(yàn)收，包括對相關(guān)證件資料的驗(yàn)收。第三是安裝質(zhì)量的驗(yàn)收。

2.2" "安裝施工要點(diǎn)

設(shè)計(jì)圖紙中，主要是通過將疊合板搭設(shè)到鋼梁上，以進(jìn)行疊合板和鋼梁的連接。疊合板下方和鋼梁上翼緣的間隙約有10mm，以便于放置PE棒，后續(xù)再通過流水砂漿將縫隙填滿。施工時(shí)，因疊合板尺寸、跨度較大，在鋼梁上搭設(shè)疊合板時(shí)，僅進(jìn)行15mm的搭設(shè)無法保障疊合板在鋼梁上的搭接足夠安全。

若在鋼梁上直接進(jìn)行疊合板搭設(shè)，則可能導(dǎo)致吊裝疊合板時(shí)出現(xiàn)垮塌等現(xiàn)象。為保障疊合板能夠安全搭設(shè)到鋼梁上，必須在吊裝疊合板時(shí)相應(yīng)設(shè)置施工臨時(shí)支撐。初步選用獨(dú)立支撐作為臨時(shí)支撐，并借助H型鋼結(jié)構(gòu)鋼梁的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)出能夠結(jié)合H型鋼梁上下翼緣的臨時(shí)支撐，如圖3所示。

該臨時(shí)支撐主要包括H型鋼梁、角鋼桁架以及U形頂托支架。通過工廠焊接角鋼的方式制作角鋼桁架，選用尺寸為∠50mm×50mm×4mm的角鋼作為上下弦桿，選用∠40mm×40mm×3mm的角鋼作為腹桿，通過螺栓將兩片角鋼桁架單元進(jìn)行連接，以制成支撐架。以10cm為間隔在鋼桁架上下弦桿的位置開螺絲孔，以調(diào)整對接尺寸。將U形頂托布置到鋼梁下翼緣，通過U形頂托將角鋼桁架安裝到鋼梁上翼緣位置，沿鋼梁方向進(jìn)行布置和調(diào)平，再將疊合樓板搭設(shè)到其上部位置。

3" "結(jié)語

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)的施工中，應(yīng)做好鋼柱分段、堆場以及焊接等安裝工藝。為使構(gòu)件運(yùn)輸和安裝更為便捷，在施工前應(yīng)對鋼柱進(jìn)行合理分段，做好場地堆放的布置工作。針對風(fēng)荷載以及環(huán)境的影響，需結(jié)合現(xiàn)場條件制定合理措施，避免對安裝和焊接鋼柱的質(zhì)量產(chǎn)生影響。結(jié)合背景項(xiàng)目的施工難點(diǎn)考慮，應(yīng)合理穿插鋼構(gòu)件和疊合板的安裝施工，確保施工質(zhì)量。

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