建筑裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探討

摘?要：近些年，建筑業(yè)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，民用建筑的功能、外觀日漸多元化。現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)形式也面臨轉(zhuǎn)型，未來(lái)的方向是裝配式建筑。相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，裝配式鋼結(jié)構(gòu)響應(yīng)了“四節(jié)一環(huán)?！闭?，也更符合可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。從短期內(nèi)看，裝配式將會(huì)成為建筑結(jié)構(gòu)今后的轉(zhuǎn)型方向，裝配式鋼結(jié)構(gòu)也將成為最核心的類型之一。本文結(jié)合某裝配式鋼框架高層廠房工程，探討了鋼框架、疊合板、墻板節(jié)點(diǎn)以及設(shè)備固定等施工技術(shù)，以期為行業(yè)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;鋼結(jié)構(gòu);施工技術(shù)

2016年，在《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》中提出，截至2020年在我國(guó)的新建建筑中，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%的具體目標(biāo)。預(yù)計(jì)到2025年，裝配式建筑的比例還會(huì)增加至50%以上。我國(guó)倡導(dǎo)要推廣和使用鋼結(jié)構(gòu)、混凝土這類典型的裝配式建筑，提高建筑行業(yè)的安全水平，更好地解決和消化過(guò)剩鋼鐵產(chǎn)能。裝配式鋼結(jié)構(gòu)適應(yīng)了新時(shí)代的潮流，符合國(guó)家的政策方向，其發(fā)展前景十分可觀。

1?裝配式鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

1.1?空間布置靈活

對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，它的開間尺寸相對(duì)偏大，墻體多數(shù)為非承重墻。而平面空間又比較自由，用戶入住后結(jié)合個(gè)人的需求完全可以二次布置，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性幾乎沒(méi)有影響。鋼材的強(qiáng)度高，故相比鋼筋栓結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在截面尺寸上也要小得多。經(jīng)設(shè)計(jì)，暖通設(shè)備、吊頂和水電管線都可以融入樓板中，構(gòu)建智能化的布線系統(tǒng)，提高空間布局的靈活性。

1.2?自重輕，抗震性能優(yōu)越

裝配式鋼結(jié)構(gòu)，其承重構(gòu)件都是選擇輕型熱軋型鋼以及薄壁鋼管，其截面受力相對(duì)較為合理，且沒(méi)有很高的自重。墻體、樓面均是選擇輕質(zhì)材料，在同等的設(shè)計(jì)條件下，裝配式鋼結(jié)構(gòu)的自重要明顯低于現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)。憑借強(qiáng)度高、延性好，裝配式鋼結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出卓越的抗震性能。另外，自重較輕有助于節(jié)約運(yùn)輸、安裝成本，適合在地耐力差、運(yùn)輸不發(fā)達(dá)的地區(qū)進(jìn)行推廣使用。

1.3?綠色、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展

裝配式鋼結(jié)構(gòu)，即在工廠內(nèi)進(jìn)行加工、裝配，降低工作量和噪聲。因此，施工中也體現(xiàn)較高的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。不論改建還是拆遷，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅都要簡(jiǎn)單得多，材料可以回收和再利用，促進(jìn)異地再生，被稱為真正的綠色建筑。

1.4?建造周期短、產(chǎn)品質(zhì)量高

裝配式鋼結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)了工廠預(yù)制的特征，將計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行融合。室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)生產(chǎn)線來(lái)制作和生產(chǎn)產(chǎn)品，其效率和精度都比較高。施工時(shí)，裝配式鋼結(jié)構(gòu)多屬于干作業(yè)，這就提升了效率。另外，無(wú)須支模養(yǎng)護(hù)，也就不存在自然因素的干擾。機(jī)械化安裝，操作上更為快速、便捷，減少了建設(shè)周期。

2?建筑裝配式鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的施工技術(shù)

2.1?項(xiàng)目概況

某裝配式鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，其裝配式鋼結(jié)構(gòu)多為1#建筑、2#建筑。同時(shí)2#、1#建筑鏡像是保持對(duì)稱的，均屬于鋼框架結(jié)構(gòu)。它的鋼框架，涵蓋了勁性柱、方管、箱型柱以及樓層H型鋼梁。結(jié)構(gòu)部分：地下和地上分別為1層、21層，標(biāo)準(zhǔn)層高度4.2m，主體塔樓高度89.6m。

2.2?鋼結(jié)構(gòu)施工工藝

2.2.1?鋼柱施工

2.2.1.1?鋼柱分段

鋼結(jié)構(gòu)施工中，鋼構(gòu)件分段是十分重要的一道工序?？茖W(xué)分段，有助于減少施工周期，改進(jìn)安裝質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)分段需堅(jiān)持下列幾項(xiàng)原則：（1）鋼柱重量不能超出塔吊最大的起重能力;（2）構(gòu)件分段后需要符合運(yùn)輸?shù)某叽缫?，最佳的尺寸：長(zhǎng)度≤13m，寬度≤2.4m，高度≤2.8m;（3）適合長(zhǎng)途運(yùn)輸，不會(huì)出現(xiàn)永久變形。在作業(yè)半徑內(nèi)，該工程鋼柱選擇了兩層1分段，分段點(diǎn)選址為樓層面上1.2m處。倘若分段重量已高于塔吊極限，建議改為汽車吊。

2.2.1.2?鋼柱構(gòu)件堆場(chǎng)

構(gòu)件堆放同樣也要遵從特定的規(guī)范和要求，一切要以方便安裝為基準(zhǔn)，依次堆放。與此同時(shí)，要顯露出構(gòu)件的信息，基本標(biāo)識(shí)，便于后期查找。最重要的一點(diǎn)，做好分類堆放，結(jié)合H型鋼梁或是箱型柱維度依次完成分類。主構(gòu)件應(yīng)當(dāng)單層擺放，間隔大約100cm，次構(gòu)件需要鋪設(shè)一個(gè)木支墊，分兩層有序地堆放。需要說(shuō)明的是，在構(gòu)件堆放場(chǎng)地，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)況進(jìn)行堆放。需支墊的地方，嚴(yán)格設(shè)置支墊，防止由于變形而耽誤進(jìn)度。除構(gòu)件堆放符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，相關(guān)人員還要控制好場(chǎng)地排水性，防止?jié)B水阻礙構(gòu)件的正常使用。

2.2.1.3?鋼柱安裝

對(duì)鋼柱構(gòu)件進(jìn)行吊裝，鋼柱吊點(diǎn)需要在連接耳板處進(jìn)行預(yù)先焊接。安裝前，要在上下節(jié)柱上彈出一根定位線，使其和端口對(duì)接，將它視為安裝基準(zhǔn)線。連接板要用螺栓進(jìn)行固定，將上柱四面上的中心線逐一和下柱中心線進(jìn)行對(duì)齊。焊接結(jié)束后，將臨時(shí)連接板予以割除。鋼柱垂直度，需以千斤頂進(jìn)行調(diào)整和校正對(duì)中，并用經(jīng)緯儀來(lái)測(cè)定鋼柱的垂直度。結(jié)束后，將連接板上的螺栓予以擰緊，隨即焊接。鋼柱4個(gè)面上均可使用螺栓來(lái)對(duì)墊板進(jìn)行錨固，在四個(gè)側(cè)面上有序安裝千斤頂，以校正對(duì)接接頭。吊裝就位后，開始調(diào)整鋼柱的標(biāo)高，臨時(shí)螺栓需要利用連接板來(lái)對(duì)上下耳板予以固定，并借助撬棒或是千斤頂對(duì)鋼柱間隙進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2.1.4?鋼柱焊接

鋼柱的截面一般是箱型，以分段的方式輸送至現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行高空焊接，整個(gè)工作量較大。從框架來(lái)看，鋼柱焊接應(yīng)當(dāng)從中間構(gòu)件開始，建立框架后再往左、右兩個(gè)方向上擴(kuò)展，進(jìn)行焊接。方法建議選擇根部手工焊打底、蓋面焊接等。如果焊件本身帶襯板，則一律選擇半自動(dòng)焊接。焊接時(shí)，作業(yè)的兩個(gè)人要保持對(duì)向同速。否則，可以從一側(cè)轉(zhuǎn)入另外的一側(cè)來(lái)實(shí)施焊接，確保操作的規(guī)范性。雨季時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免雨水滲透到鋼柱中導(dǎo)致腐蝕，或是焊接時(shí)滴下雨水影響焊接質(zhì)量。在雨季到來(lái)之際，相關(guān)人員要選擇恰當(dāng)?shù)姆烙甏胧?，方便后續(xù)的焊接工作。

2.3?鋼梁施工

2.3.1?鋼梁吊裝

吊點(diǎn)和鋼梁兩端之間相隔的距離，通常是構(gòu)件總長(zhǎng)的1/4，上翼緣吊點(diǎn)同樣也要焊接吊耳。

2.3.2?鋼梁連接

大跨度或是噸位較高的鋼梁吊裝。在上翼緣焊接吊耳再開始吊裝，針對(duì)自重不大的鋼梁，可考慮一次多吊。鋼梁需按下列順序進(jìn)行安裝，先主梁后次梁。每根構(gòu)件都已經(jīng)校正并且得到了穩(wěn)固焊接后，才能開始其他層面的安裝和作業(yè)。

2.3.3?鋼構(gòu)件防火措施

施工準(zhǔn)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)涂層表面進(jìn)行清理。結(jié)合規(guī)范開始涂裝，以涂層表面絕對(duì)的整潔、干燥為準(zhǔn)。檢測(cè)方法：目測(cè)，或是用干凈軟紙進(jìn)行擦拭。涂裝前，需要檢查鋼構(gòu)件表面的防銹涂層是否存在破損。倘若鋼構(gòu)件外表黏附浮銹、油漬或是灰塵，需要立即清除。同時(shí)，用稀釋劑或清洗劑將上面的油脂、溶劑等各類殘留物予以清除干凈，焊接處破損的油漆涂層也要及時(shí)補(bǔ)涂。用水擦除灰塵和泥土，并用壓縮空氣來(lái)將浮塵、浮銹予以徹底清除，用動(dòng)力砂輪片有效地去除焊渣和上面的氧化皮黏合劑要優(yōu)先選擇用全樹脂型的，黏結(jié)防銹以及防火涂料也是如此。黏結(jié)劑最好是涂裝于防銹涂料或是鋼結(jié)構(gòu)防火涂料二者的中間，增加黏結(jié)強(qiáng)度和減少空鼓。黏結(jié)劑配合防火涂料，可以為鋼結(jié)構(gòu)防火提供持久的保護(hù)。另外，對(duì)一些防火涂料來(lái)說(shuō)，它的黏接強(qiáng)度也不能低于0.04MPa。

2.4?疊合板施工工藝

2.4.1?工藝流程

2.4.1.1?疊合板的運(yùn)輸

疊合板在運(yùn)輸時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮它的特性，通常會(huì)設(shè)定較高的標(biāo)準(zhǔn)性要求。例如，堆載高度不能超出6層，每層疊合板中間均要擺放一個(gè)小木方，用于墊木。由于板塊面積相對(duì)偏大，整體看上去有些薄，所以在運(yùn)輸時(shí)更要引起重視。一是運(yùn)輸前應(yīng)仔細(xì)勘查全線的運(yùn)輸路徑，了解廠區(qū)附近的道路交通情況。這是由于，道路的曲折程度和寬度，包括它的轉(zhuǎn)彎半徑，均可能會(huì)對(duì)疊合板的運(yùn)輸產(chǎn)生影響。根據(jù)道路的通行情況，我們可以預(yù)判出實(shí)際的運(yùn)輸數(shù)量。若有必要，請(qǐng)運(yùn)輸廠家事先標(biāo)注出詳細(xì)的路線，提出確切的運(yùn)輸方案。

2.4.1.2?疊合板的吊裝

對(duì)疊合板進(jìn)行起吊時(shí)，先要選擇垂直起吊，控制好速度，達(dá)到某個(gè)高度后，轉(zhuǎn)為水平吊運(yùn)。由于疊合板本身有“大而薄”的特點(diǎn)，起吊應(yīng)減少動(dòng)作和速度過(guò)激，防止磕碰。勻速起吊，確保疊合板的綜合性，吊運(yùn)直至某個(gè)位置后，需選擇垂直降落，速度同樣要慢。到最后，調(diào)整原來(lái)的位置。

2.4.2?疊合板安裝流程

疊合板下臨時(shí)支撐——疊合板吊裝——上部現(xiàn)澆層鋼筋綁扎——上部現(xiàn)澆層砼澆筑、養(yǎng)護(hù)——對(duì)疊合板板下支撐進(jìn)行拆除。

2.4.3?疊合板的驗(yàn)收

有關(guān)疊合板，在驗(yàn)收時(shí)要做好下列三點(diǎn)，一是構(gòu)件廠家的初步驗(yàn)收，如制作模具或是材料檢驗(yàn)，尺寸和外觀質(zhì)量，同樣也屬于構(gòu)件廠家日常要驗(yàn)收的重點(diǎn)。二是現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。除檢驗(yàn)尺寸以及觀感質(zhì)量外，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)查看各類合格證件，這項(xiàng)工作也是關(guān)鍵點(diǎn)。三是安裝結(jié)束后的驗(yàn)收，由施工單位內(nèi)部專業(yè)的質(zhì)量檢驗(yàn)人員負(fù)責(zé)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。

2.5?裝配式鋼結(jié)構(gòu)疊合板施工臨時(shí)支撐安裝

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，疊合板需要搭設(shè)在鋼梁上15mm，下方則要和鋼梁上翼緣之間留出10mm左右的間隙，用于放置PE棒，最后用流水砂漿將整個(gè)間隙予以填滿。施工中，考慮到疊合板尺寸和跨度相對(duì)偏大，疊合板搭設(shè)時(shí)，僅為15mm，很難確保疊合板可以完全、平穩(wěn)地搭設(shè)在整個(gè)鋼梁上。為了在鋼梁上對(duì)疊合板進(jìn)行規(guī)范施工，完成施工工序，最初建議選擇獨(dú)立支撐，將其當(dāng)作疊合板吊裝完畢后的一種臨時(shí)支撐。不過(guò)，根據(jù)裝配式鋼結(jié)構(gòu)自身的形式，鋼結(jié)構(gòu)鋼梁大多屬于H型，因而需要設(shè)計(jì)一個(gè)臨時(shí)支撐，使其能夠和H型鋼梁自身的上下翼緣進(jìn)行結(jié)合。和落地支撐架相比，這種方式十分便捷，不僅節(jié)約了落地支撐架耗費(fèi)的搭設(shè)時(shí)間，同時(shí)也減小了搭設(shè)難度，降低了失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.6?裝配式鋼結(jié)構(gòu)外墻板施工工藝

本工程中，外墻板使用的都是輕骨料混凝土板，其強(qiáng)度為C25。要搜集項(xiàng)目的概況資料，各樓層外墻分別安裝在哪、什么高度、數(shù)量以及尺寸大小。結(jié)合圖紙來(lái)查驗(yàn)安裝垂直度和鋼結(jié)構(gòu)的平整度。對(duì)預(yù)制墻板進(jìn)行起吊前，需要檢查構(gòu)件型號(hào)是不是正確，等到?jīng)]有問(wèn)題后才能使用電動(dòng)葫蘆開始吊裝。（吊裝重量上限為1500kg），單塊重量最高為350kg。電動(dòng)葫蘆需要在操作架上進(jìn)行固定，操作架是可以自由移動(dòng)的。安裝時(shí)，需要先將支架推送到樓層邊緣，借助電動(dòng)葫蘆將板材成功吊起，安全落入對(duì)應(yīng)位置，再利用撬棍來(lái)對(duì)墻板位置進(jìn)行調(diào)整，使其垂直度以及平整度都能夠符合要求。構(gòu)件調(diào)整完畢后，要焊接好整個(gè)埋件，將預(yù)制構(gòu)件以及柱上埋件依次連接固定，也可以用斜拉撐將整個(gè)預(yù)制構(gòu)件撐牢。操作架主龍骨，盡量選擇80×40×3鍍鋅方管，而次龍骨則要改為80×50×5角鐵進(jìn)行焊接。操作架雙側(cè)均要設(shè)置一個(gè)斜撐，長(zhǎng)度大概80×40×3鍍鋅方管，它的斜撐角度最好是和地面夾角之間呈45°。操作架底部，應(yīng)當(dāng)預(yù)留一定的配重，沙袋或是預(yù)制混凝土塊均可。對(duì)操作架進(jìn)行使用前，應(yīng)當(dāng)由項(xiàng)目技術(shù)、質(zhì)量、施工還有監(jiān)理單位一起驗(yàn)收，達(dá)標(biāo)后才能正式施工。將板材穩(wěn)固完畢，及時(shí)修補(bǔ)它的破損處，材料最好選擇專用砂漿。此外，要檢查外墻板自身的安裝垂直度、板間縫處理以及焊接焊縫，確保各項(xiàng)質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

3?重難點(diǎn)分析與解決措施

高層鋼結(jié)構(gòu)施工中的變形協(xié)調(diào)問(wèn)題。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行安裝時(shí)，由于結(jié)構(gòu)高度在持續(xù)地增長(zhǎng)，其自重荷載也在加大，如何防止框架變形阻礙結(jié)構(gòu)的安全，影響竣工的使用，這是施工的關(guān)鍵點(diǎn)。解決辦法：一是要在現(xiàn)澆樓板上設(shè)置一個(gè)后澆帶。二是對(duì)鋼柱的安裝長(zhǎng)度加以調(diào)整，這對(duì)焊接質(zhì)量控制十分不利。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)主體來(lái)說(shuō)，它的施工周期相對(duì)偏長(zhǎng)。加上建筑高度大，風(fēng)荷載同樣也會(huì)影響建筑物的安全。結(jié)合四季的環(huán)境屬性，需針對(duì)焊接質(zhì)量推出科學(xué)的控制方案。為更好地提高焊接效率，我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)低層需要選擇氣保焊，而高層可以搭建一個(gè)焊接防風(fēng)棚。除上述外，盡量考慮電弧焊，以保證焊接質(zhì)量。

對(duì)工程測(cè)量有嚴(yán)格的控制要求。測(cè)量無(wú)疑是工程質(zhì)量十分重要的一個(gè)控制階段，關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)整體的安裝質(zhì)量。若不考慮測(cè)量精度，工程進(jìn)度必定會(huì)受到影響。相較于普通結(jié)構(gòu)，高層建筑對(duì)控制精度也更加的嚴(yán)格，這就給測(cè)量實(shí)施增加了難度。本工程樓層多，測(cè)量強(qiáng)度大、精度高，結(jié)合工程的概況和背景，運(yùn)用“地下室外控法+上部?jī)?nèi)控法”的測(cè)量思路，按“從整體到局部”的順序進(jìn)行測(cè)量。

高空作業(yè)時(shí)如何做好安全防護(hù)。針對(duì)一些高層鋼結(jié)構(gòu)，我們?cè)诎惭b時(shí)需要推出統(tǒng)一的安全防護(hù)方案。在安裝作業(yè)時(shí)，安全施工同樣也是本工程應(yīng)當(dāng)思考的重點(diǎn)。當(dāng)有人在鋼主梁上行走時(shí)，需要在兩根鋼柱中間留出一根安全繩。同時(shí)，鋼柱上還需安裝鋼爬梯，方便人員作業(yè)，操作平臺(tái)也要焊接一根防護(hù)欄。針對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)，它的外立面每間隔一層就要順著鋼構(gòu)外圍開始布設(shè)挑網(wǎng)，并在鋼梁上依次地焊接耳板，使挑網(wǎng)架能夠和耳板進(jìn)行鉸接，上、下層挑網(wǎng)之間也要用鋼絲繩進(jìn)行拉結(jié)。

結(jié)語(yǔ)

裝配式已成為工程建設(shè)的轉(zhuǎn)型趨勢(shì)，以集成化、信息化為前提，建立一套集設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工為一體的建筑構(gòu)件聯(lián)動(dòng)性體制。盡管裝配式鋼結(jié)構(gòu)有顯著的優(yōu)勢(shì)，但國(guó)內(nèi)建筑業(yè)還是更傾向于傳統(tǒng)建筑形式，人力、物力耗費(fèi)多，生產(chǎn)效率不高，浪費(fèi)很多寶貴的資源。希望未來(lái)更多地推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)，推動(dòng)建筑業(yè)邁入技術(shù)含量多、施工速度快、建筑質(zhì)量好、建筑成本省的進(jìn)程。在社會(huì)化生產(chǎn)的形勢(shì)下加快建筑商品化，提高綜合效益和增加主體結(jié)構(gòu)的安全性。

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作者簡(jiǎn)介：吳建聰，男，福建仙游縣人，高級(jí)工程師，研究方向：建設(shè)工程施工管理與技術(shù)。