高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工技術(shù)

劉一鳴

（山東華邦建設(shè)集團有限公司，山東 濰坊 262500）

運用高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工技術(shù)時，會存在很多風(fēng)險問題，比如蠕性形變風(fēng)險、焊接工藝缺陷風(fēng)險、材料缺陷風(fēng)險、防腐工藝缺陷風(fēng)險等，這些風(fēng)險問題會影響鋼結(jié)構(gòu)整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，加大了高層建筑的風(fēng)險隱患。因此，進行高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工時，需要研究分析各種風(fēng)險缺陷問題，通過加強培訓(xùn)、打造高素質(zhì)團隊、精細化系統(tǒng)化管理施工過程等管理策略，提高鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點的施工效率和質(zhì)量，確保高層住宅質(zhì)量符合相關(guān)建設(shè)要求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工技術(shù)

1.1 梁、柱結(jié)構(gòu)的節(jié)點施工

在高層鋼結(jié)構(gòu)施工中，梁、柱結(jié)構(gòu)類型分為H形和懸臂形，它們的節(jié)點施工方式存在差異性，施工人員需要根據(jù)具體類型采用合適的施工技術(shù)。在實際的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)中，H形截面是常見的鋼結(jié)構(gòu)梁柱施工形式。進行高層鋼結(jié)構(gòu)H形梁、柱結(jié)構(gòu)節(jié)點施工時，連接處需要使用強度高的螺栓，最好不要使用焊接方式，這是因為在焊接過程中會產(chǎn)生一定的應(yīng)力，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接形變問題，從而大大降低了鋼結(jié)構(gòu)的荷載力，影響了高層建筑整體的穩(wěn)定性，而通過使用高強度螺栓則能夠確保連接節(jié)點的受力性能得到顯著增強，提高高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的整體質(zhì)量，保證使用安全。進行高層鋼結(jié)構(gòu)懸臂短梁、柱結(jié)構(gòu)節(jié)點施工時，通常會在加工廠提前使用焊接方式對懸臂短梁與柱的節(jié)點處進行有效連接；如果需要在施工現(xiàn)場進行連接，為了提高連接效率和質(zhì)量就需要使用預(yù)制拼接方式。進行預(yù)制拼接施工時，節(jié)點處通過使用高強度螺栓進行連接，不僅能提高施工效率，還能確保節(jié)點連接處的穩(wěn)固性，為后續(xù)工程施工奠定堅實的基礎(chǔ)。

H形截面分為強軸體和弱軸體，截面上2個主軸截面的剛度完全不同，差異性很大，尤其是在柱截面應(yīng)用中，由于弱軸體缺乏良好的穩(wěn)定性，不僅無法達到施工的相關(guān)建設(shè)要求，而且不具備優(yōu)異的經(jīng)濟性能。跟H形鋼柱相比，鋼管柱與其主軸截面具有良好的剛度以及較高的截面慣性矩，擁有相似的承載能力，將其應(yīng)用在室內(nèi)中，不僅美觀好看，而且能夠方便后續(xù)裝修裝飾工程施工，保證了裝飾工程的施工效率。此外，對于鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的建筑來說，通過使用鋼管混凝土柱能夠充分發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)與混凝土材料的應(yīng)用優(yōu)勢，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗火性能和結(jié)構(gòu)整體的承載性能，這也是其在中國裝配式建筑工程被廣泛應(yīng)用的主要原因。然而鋼管柱屬于閉口型的截面形式，進行裝配式連接時，它與H形鋼梁無法高效連接，難度很大，而且進行螺栓緊固處理時，由于缺乏適宜的操作空間導(dǎo)致實際操作效果不佳，這對其在裝配式連接節(jié)點工程的實際應(yīng)用非常不利，起到了一定的限制作用。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，中國不斷研究新型的裝配節(jié)點施工技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化完善連接節(jié)點技術(shù)，在原有的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化創(chuàng)新和更新?lián)Q代，顯著提升連接節(jié)點技術(shù)的實際應(yīng)用效果。

1.2 墻板結(jié)構(gòu)的節(jié)點施工

高層建筑雖然具有不同的建筑施工要求，但是大多數(shù)情況下施工墻板主要使用的是蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板。蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板的主要原材料有水泥、砂子、石頭等，它的主要優(yōu)勢為自身的質(zhì)量很輕，安裝簡單便捷，并具有良好的保溫性能和隔音性能，同時防火性能優(yōu)異，這樣就能夠提高高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的保溫效果和隔音效果，延長住宅建筑的使用年限，確保人們的居住安全。一般來說，蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板的保溫效果是普通材料的10倍之多。

進行墻板結(jié)構(gòu)節(jié)點施工時，需要注意以下細節(jié)問題：①對外墻板與梁進行連接時，如果采用的是雙層蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板墻板，安裝順序為先安裝外墻側(cè)板，再安裝內(nèi)層墻板，最后進行灰縫施工，填補好灰縫。進行外墻側(cè)板安裝時，墻板需要使用機械設(shè)備吊裝到規(guī)定的高度，再使用纜風(fēng)繩將墻板移動到指定方位，墻板到達指定位置后就需要固定處理，通常使用的是L形勾頭，確保保溫板與外墻側(cè)板表面兩者貼合的緊密性。②進行墻板間隙連接施工時，鋼骨架是必不可少使用的工具，鋼龍骨與墻板間的距離需要保持在30 cm，固定時使用自動螺絲釘，螺絲釘適宜長度為5 cm。③進行墻板與門窗連接節(jié)點施工時，需要先安裝門窗下部分的墻板，再安裝上部分墻板，上部分墻板中需要設(shè)置好骨架，門窗部門的墻板固定時還是需要使用自動螺絲釘進行固定，提高牢固度。④進行外墻板與柱連接節(jié)點施工時，需要同時使用雙層蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板和保溫層，在鋼柱的連接處，需要首先固定蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板，然后2個墻板的縫隙位置需要插入c3連接件，最后再使用螺釘進行固定，將T形節(jié)點焊在鋼柱上，以上工序完成后，就可以進行保溫板鋪設(shè)工作[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工技術(shù)中存在的風(fēng)險

2.1 蠕性形變風(fēng)險

進行鋼管束和H形鋼梁安裝時，由于自身質(zhì)量的影響以及應(yīng)力變化作用，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變問題。加上結(jié)構(gòu)抗性的影響，鋼結(jié)構(gòu)形變過程中會產(chǎn)生2部分的形變風(fēng)險，其一是彈性形變風(fēng)險，其二是蠕性形變風(fēng)險，蠕性形變風(fēng)險所帶來的危害性是比較大的。蠕性形變不僅會對鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)受力性質(zhì)產(chǎn)生直接影響，也會嚴(yán)重影響鋼結(jié)構(gòu)的材料分子結(jié)構(gòu)。通常情況下，一旦鋼管束和H形鋼梁安裝完成后，就需要及時澆筑混凝土，利用混凝土的抗彎、抗剪特性對鋼結(jié)構(gòu)的蠕性形變進行有效保護，以此來大大降低鋼結(jié)構(gòu)裝配節(jié)點施工的應(yīng)力風(fēng)險。如果混凝土澆筑不及時，鋼結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)蠕性形變，加大了鋼結(jié)構(gòu)裝配節(jié)點施工的應(yīng)力風(fēng)險，再加上風(fēng)力等共振影響，鋼結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)振動疲勞或者高周疲勞問題，帶來的后果更為嚴(yán)重。因此，在進行鋼結(jié)構(gòu)裝配節(jié)點安裝施工時，需要高度重視框剪結(jié)構(gòu)混凝土的澆筑、振動、養(yǎng)護工作，各個施工工序間需要保持密切配合，避免加大鋼結(jié)構(gòu)的施工安裝風(fēng)險。

2.2 焊接工藝缺陷風(fēng)險

在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑施工中，通常都是使用焊接的形式來有效連接各個構(gòu)件的節(jié)點部分，這就對焊接工藝提出了更高的要求，鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量會對鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的牢固程度產(chǎn)生直接影響。由于高層建筑的建設(shè)高度高，整體的焊接工作量比較大，焊接工藝也多而復(fù)雜，拿H形鋼梁成型來說，涉及到的焊接工藝就有好幾種，比如高頻焊接、熱軋方式等，它們在加工工藝、損耗和特點上都有很大的區(qū)別。此外，在進行裝配節(jié)點施工時，也需要使用種類不同的焊接工藝。就現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)焊接安裝來說，主要使用的是手持式焊接設(shè)備，在焊接過程中會出現(xiàn)一定的缺陷風(fēng)險，比如焊接裂紋、空焊等問題。這些缺陷風(fēng)險會給焊縫的應(yīng)力應(yīng)變和結(jié)構(gòu)抗性帶來不良后果，一旦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞，節(jié)點焊接處就會出現(xiàn)應(yīng)力改變或者應(yīng)力破壞，導(dǎo)致風(fēng)險問題產(chǎn)生。

2.3 材料缺陷風(fēng)險

在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)中，為了提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，主要使用的是標(biāo)準(zhǔn)較高的建筑結(jié)構(gòu)專用鋼材，比如1 297 t的低合金髙強度結(jié)構(gòu)鋼。正常情況下，這種鋼材基本不會出現(xiàn)材料缺陷問題，但是由于各種外在因素的影響，材料本身缺陷問題還是存在一定的發(fā)生概率，比如：①鋼材本身微晶結(jié)構(gòu)的缺陷，原因在于材料成分控制不合理、煉鋼和軋鋼過程中使用的工藝不當(dāng)?shù)仍斐傻?，大大降低了鋼材較大面積的結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變性能，這樣的鋼結(jié)構(gòu)安裝成型后，整體系統(tǒng)的應(yīng)力應(yīng)變特性就不符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求；②在軋鋼過程中，鋼材會出現(xiàn)一些微觀缺陷問題，比如氣泡、裂隙問題等，這樣鋼材局部就會出現(xiàn)材料缺陷，加大了鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)本身的隱患風(fēng)險[2]。

2.4 防腐工藝缺陷風(fēng)險

在鋼結(jié)構(gòu)的原電池反應(yīng)作用下，鋼結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)銹蝕情況，如果采取了防腐設(shè)計，強制陰極反應(yīng)系統(tǒng)就能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)的整體銹蝕過程起到很好的抑制作用。但是，對于部分已經(jīng)發(fā)生銹蝕情況的鋼結(jié)構(gòu)來說，抑制作用意義并不大，這就給鋼結(jié)構(gòu)整體系統(tǒng)帶來很大的風(fēng)險隱患。鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后，需要打磨處理鋼結(jié)構(gòu)表面，也可以將防銹涂層涂刷在鋼結(jié)構(gòu)表面，通過這2種方式能夠有效避免鋼結(jié)構(gòu)表面直接接觸到空氣，

確保鋼結(jié)構(gòu)具有良好的防腐性。如果鋼結(jié)構(gòu)本身就存在氣泡、裂隙等微觀缺陷，那么鋼結(jié)構(gòu)材料表面的銹蝕就會直接侵入到內(nèi)部，采用打磨處理方式只能清除表面的銹蝕，并不能完成去除掉內(nèi)部深處的蓬松氧化物，即便是涂刷了防腐涂層，鋼結(jié)構(gòu)仍舊會存在一些銹蝕點。經(jīng)過時間的推移，防腐工藝缺陷會給鋼結(jié)構(gòu)本身帶來巨大的隱患。

3 高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工技術(shù)的有效管理策略

進行高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工時，需要采取有效的管理策略，全面落實鋼結(jié)構(gòu)裝配節(jié)點施工技術(shù)，提高施工效率和質(zhì)量，確保鋼結(jié)構(gòu)整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，最大限度發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢。具體可以從以下幾個方面入手。

3.1 做好裝配節(jié)點設(shè)計工作

進行高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配施工時，通常是由第三方設(shè)計院完成所有的規(guī)劃設(shè)計和施工設(shè)計，當(dāng)各設(shè)計方案完成后，施工單位可以根據(jù)承包合同賦予的相關(guān)權(quán)限適度修改調(diào)整施工設(shè)計方案，這就導(dǎo)致很多施工設(shè)計成果無法被應(yīng)用到實際施工中。尤其是鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點吊裝和焊接等施工工藝方面，施工單位會對其進行大幅度修正，究其原因，設(shè)計人員進行方案設(shè)計時，往往基于以往的工作經(jīng)驗，過多的依靠有限元模型和3D模型的模擬論證，導(dǎo)致施工設(shè)計無法貼合施工現(xiàn)場的實際情況，實用性較差。如果施工過程中出現(xiàn)變更設(shè)計，所帶來的影響更加嚴(yán)重，不僅會變動所有構(gòu)件的連接節(jié)點，還會波及原本已經(jīng)施工建設(shè)好的成果，需要改動已經(jīng)安裝好或者加工的構(gòu)件，帶來不可預(yù)估的經(jīng)濟損失。因此，在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配施工前期，需要將裝配節(jié)點設(shè)計工作作為重中之重，提高整體裝配節(jié)點設(shè)計的科學(xué)性、合理性和可行性，避免施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量安全隱患和工藝缺陷問題。設(shè)計人員需要考慮好所有預(yù)制構(gòu)件的連接節(jié)點以及安裝誤差，在設(shè)計環(huán)節(jié)完全溶解消化掉誤差，減少施工過程中的設(shè)計變更問題，確保施工和后期的裝飾裝修等工序完美銜接。

3.2 嚴(yán)格控制采購驗收環(huán)節(jié)，強化材料管理

建筑材料是高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)的重要元素，常用的建筑材料有低合金高強 度結(jié)構(gòu)鋼、焊條、除銹劑、防腐涂料等，這些材料的質(zhì)量合格與否都會直接影響到高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的整體建設(shè)質(zhì)量。如果材料采購和驗收環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，在施工過程中很可能出現(xiàn)材料缺陷風(fēng)險，也可能會引發(fā)蠕性形變風(fēng)險，因此，施工單位需要對采購、驗收環(huán)節(jié)進行嚴(yán)格把控，強化材料管理，確保流入到施工環(huán)節(jié)的各項建筑材料質(zhì)量符合施工要求。拿鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的材料質(zhì)量控制來說，如果由承建方負責(zé)材料采購，那么就需要以采購合同的技術(shù)條款作為驗收依據(jù)，采購驗收過程中可以采取全檢或者抽檢的方式，仔細觀察鋼結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量，查看外觀是否存在劃痕、污漬，還需要采用專業(yè)儀器檢測材料的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，確保材料的使用性能符合合同要求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然承建方也可以將驗收工作全權(quán)委托給第三方檢測機構(gòu)，由第三方提供專業(yè)的技術(shù)服務(wù)，提高材料檢測效率和質(zhì)量。如果是由建設(shè)方負責(zé)材料采購，那么當(dāng)承建方接手材料時，確保雙方的負責(zé)人全部在場的情況下進行驗收，詳細記錄各項驗收結(jié)果，驗收合格后雙方負責(zé)人需要在相關(guān)驗收資料上簽字蓋章，避免日后材料出現(xiàn)質(zhì)量問題時雙方推諉責(zé)任。

建筑材料進入施工現(xiàn)場后，施工單位需要制定全面完善的材料管理制度，安排專人負責(zé)材料存儲工作。所有的建筑材料需要嚴(yán)格按照存儲條件分類堆放，不能隨意堆放或者混放在一起，同時對于材料還需要做好防潮、防水、防火工作，避免鋼結(jié)構(gòu)材料出現(xiàn)腐蝕問題。建筑材料堆放完成后需要做好標(biāo)識，標(biāo)示牌中詳細記錄材料名稱、數(shù)量、規(guī)格、型號、入場日期、使用節(jié)點等，方便后續(xù)施工人員領(lǐng)取材料，避免出現(xiàn)材料發(fā)放失誤問題。

3.3 采用系統(tǒng)化、精細化管理方式，加強施工現(xiàn)場管理

在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅施工中，施工單位需要采用系統(tǒng)化、精細化管理方式，嚴(yán)格管理施工現(xiàn)場的各項活動，各部門、各人員需要提前協(xié)調(diào)溝通，各工藝流程、施工技術(shù)需要環(huán)環(huán)相扣，整合協(xié)調(diào)各方資源，實現(xiàn)資源共享，提高施工規(guī)范性和流程化，確保高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工高效有序進行，有效規(guī)避施工中的缺陷風(fēng)險。精細化管理內(nèi)容可以圍繞施工人員、機械設(shè)備、施工流程等展開，比如施工人員精細化管理，需要了解各施工人員的施工特長，將其安排在合適的崗位上，確保人盡其才，才盡其用。機械設(shè)備精細化管理是指工程負責(zé)人需要了解各施工流程和施工技術(shù)所需要用到的機械設(shè)備，據(jù)此合理安排機械設(shè)備的入場時間，避免所有設(shè)備同時入場施工現(xiàn)場出現(xiàn)擁堵情況，也給施工現(xiàn)場帶來安全隱患。設(shè)備入場后，還需要定期檢查設(shè)備，進行日常的保養(yǎng)維護工作，確保設(shè)備最大限度發(fā)揮出使用性能，提高施工效率。

3.4 全方位學(xué)習(xí)，打造高素質(zhì)的施工團隊

首先，需要組織各管理人員深入學(xué)習(xí)技術(shù)合同，施工各工序的管理人員、企業(yè)高管等都需要到場學(xué)習(xí)，通過對技術(shù)合同進行學(xué)習(xí)、研究，能夠梳理出技術(shù)合同中的各種施工要點，提前采取有效對策解決施工中可能存在的各項問題，確保施工安全，提高效率和質(zhì)量。必要情況下，還需要制定多種管理預(yù)案，安排管理人員、施工人員、項目主管、質(zhì)量監(jiān)督員等進行現(xiàn)場預(yù)演，通過提前預(yù)演多套預(yù)案，預(yù)先控制施工中所有可能出現(xiàn)的管理問題。其次，技術(shù)部門需要全面了解施工工藝方案，在此基礎(chǔ)上做好技術(shù)交底工作，向施工人員詳細講解鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工中的施工要點、施工注意事項、重難點環(huán)節(jié)、薄弱環(huán)節(jié)等，確保施工人員明確掌握施工流程和施工工藝，保證裝配節(jié)點施工安全有序進行。再次，施工企業(yè)要從施工技術(shù)入手，組織施工人員進行施工技能培訓(xùn)。施工技能培訓(xùn)圍繞理論知識和實踐操作2方面內(nèi)容展開，培訓(xùn)工作結(jié)束后需要對所有的施工人員進行技術(shù)考核考評，確保施工人員掌握先進的施工技術(shù)。技術(shù)考核通過的施工人員需要頒發(fā)合格證書，考核未通過的人員需要繼續(xù)再培訓(xùn)教育，直到其考核通過為止，所有進入施工現(xiàn)場的施工人員必須持證作業(yè)，嚴(yán)禁違規(guī)作業(yè)和無證作業(yè)，從根本上保證施工安全，切實提高高層鋼結(jié)構(gòu)施工效率和施工質(zhì)量。最后，所有分包方的現(xiàn)場負責(zé)人也需要對現(xiàn)場管理預(yù)案進行深入學(xué)習(xí)和交流，分包方的管理流程與承建方的管理流程要始終保持步調(diào)一致，同步進行，避免管理流程不一致引發(fā)責(zé)任推諉現(xiàn)象。

4 結(jié)語

綜上所述，進行高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點施工時，需要研究分析施工技術(shù)中的各項缺陷風(fēng)險，采取有效的管理策略全面落實施工現(xiàn)場的技術(shù)措施，消除施工中的技術(shù)缺陷，提高施工現(xiàn)場的管理效果，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。