高層裝配式建筑施工中全鋼結(jié)構(gòu)施工工藝研究

解國威

（山西建筑工程集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

1 工程概況

案例工程位于山西省太原市瀟河產(chǎn)業(yè)園區(qū)，項(xiàng)目用地面積為152174.38m2，園區(qū)規(guī)劃總建筑面積為207187.40m2，廠房面積為132389.18m2，配套面積為568183.8m2，項(xiàng)目現(xiàn)場包括1 棟配套服務(wù)用房、1 棟多層辦公用房、1 棟動(dòng)力用房、11 棟廠房、5 棟門房以及配套地下車庫（含人防工程）。廠房與辦公樓采用門式鋼架結(jié)構(gòu)以及鋼框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)按照建筑用途進(jìn)行了防火、防水設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與性能能夠滿足項(xiàng)目建設(shè)要求。

2 裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)施工工藝流程

2.1 施工準(zhǔn)備與構(gòu)件檢測

首先，完善的施工準(zhǔn)備工作不僅能夠?yàn)檠b配式建筑的施工建設(shè)提供相應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)還能及時(shí)掌握鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)中可能存在的質(zhì)量問題，將建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制在最小范圍內(nèi)[1]。工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)立足于建筑施工要求以及工程設(shè)計(jì)圖紙，積極與鋼構(gòu)件生產(chǎn)方進(jìn)行溝通與協(xié)調(diào)，在鋼構(gòu)件進(jìn)場之前，應(yīng)針對(duì)構(gòu)件質(zhì)量證明等相關(guān)文件進(jìn)行全面驗(yàn)證，并針對(duì)重點(diǎn)部位的構(gòu)件性能進(jìn)行檢測，將可能存在問題的材料進(jìn)行針對(duì)性處理，避免劣質(zhì)材料進(jìn)入裝配式建筑的施工現(xiàn)場當(dāng)中。在鋼構(gòu)件性能檢測的同時(shí)，主要涉及的測試項(xiàng)目以及測試內(nèi)容主要涵蓋構(gòu)件外形尺寸、扭曲情況、端部高度、拱度、安裝孔孔距、相貫線剖口質(zhì)量以及構(gòu)件表面涂裝等等，待滿足裝配式建筑現(xiàn)場施工要求后，方能進(jìn)入現(xiàn)場。

其次，在鋼構(gòu)件質(zhì)量檢測的基礎(chǔ)上，為了更好地順應(yīng)裝配式建筑現(xiàn)場施工作業(yè)要求，為其提供相應(yīng)的作業(yè)空間，需做好場地準(zhǔn)備工作。工程技術(shù)人員以及現(xiàn)場工程管理團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)基于設(shè)計(jì)總圖等文件內(nèi)容明確材料堆放處、加工位置、施工通路布局、排水系統(tǒng)以及施工配套設(shè)施等的位置，同時(shí)確定場地高程，接入工程臨時(shí)用水、臨時(shí)用電等必要內(nèi)容，從而為鋼構(gòu)件現(xiàn)場的裝配施工提供更加充分的支持。

最后，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工過程中，還應(yīng)當(dāng)做好圖紙審閱以及技術(shù)交底工作，加強(qiáng)裝配式建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及一線作業(yè)人員之間的溝通與協(xié)調(diào)，使施工作業(yè)人員能夠充分明確鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的設(shè)計(jì)理念以及設(shè)計(jì)思維，同時(shí)將設(shè)計(jì)圖紙當(dāng)中的內(nèi)容與現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行比對(duì)，針對(duì)圖紙當(dāng)中存在的問題進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充，使建筑裝配施工工程的開展更加規(guī)范有序。

2.2 首層吊裝

作為鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑現(xiàn)場施工作業(yè)當(dāng)中最為重要的一項(xiàng)環(huán)節(jié)，吊裝工作貫穿于裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的各個(gè)流程。首先，在針對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行吊裝之前，為了使建筑內(nèi)部強(qiáng)度得到充分保障，避免在長時(shí)間荷載狀態(tài)下發(fā)生穩(wěn)定性與安全性風(fēng)險(xiǎn)，工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在底板混凝土澆筑的同時(shí)，對(duì)鋼管混凝土柱進(jìn)行預(yù)埋，同時(shí)對(duì)裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)首柱進(jìn)行吊裝作業(yè)。其次，吊裝過程當(dāng)中，工程技術(shù)人員應(yīng)針對(duì)性控制管柱高度以及吊裝速度，同時(shí)采用纜繩進(jìn)行固定，減少風(fēng)力作用給標(biāo)準(zhǔn)層管柱造成的影響[2]。待管柱吊裝完成后，繼續(xù)進(jìn)行承重架搭設(shè)以及模板作業(yè)。最后，按照裝配式建筑預(yù)期設(shè)計(jì)方案以及鋼結(jié)構(gòu)裝配強(qiáng)度要求對(duì)頂板混凝土進(jìn)行澆筑，使建筑首層的裝配施工得到充分完成，提升鋼結(jié)構(gòu)工藝下裝配式建筑的受力強(qiáng)度與承載能力，為后續(xù)相關(guān)工作的開展提供支持與保障。

2.3 上部結(jié)構(gòu)吊裝

地下室與首層吊裝完成過后，需要按照裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)層吊裝要求對(duì)其上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝作業(yè)。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)做好不同層鋼管混凝土柱之間的相互對(duì)接，同時(shí)關(guān)注上下不同層級(jí)混凝土柱對(duì)接施工過程當(dāng)中所產(chǎn)生的相關(guān)偏差，為了更好地完成鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑施工作業(yè)要求，在正式進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)吊裝之前，一線施工人員還應(yīng)當(dāng)做好混凝土柱端的清理與除銹工作，同時(shí)采用螺絲針對(duì)上下兩層吊裝完成過后的混凝土柱進(jìn)行充分固定，避免在外力作用下導(dǎo)致安全問題以及強(qiáng)度問題的發(fā)生。

2.4 預(yù)制樓梯吊裝

在建筑施工作業(yè)過程當(dāng)中，樓梯不僅是建筑各層空間之間的重要連接渠道，同時(shí)還能起到裝飾以及安全保障等相關(guān)作用，因此在針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的施工過程中，工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到預(yù)制樓梯吊裝的重要性，并針對(duì)其吊裝作業(yè)方案進(jìn)行優(yōu)化與改良。

首先，在針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制樓梯部件進(jìn)行吊裝作業(yè)之前，為進(jìn)一步保障其穩(wěn)定安全，工程技術(shù)人員以及施工作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)預(yù)制樓梯結(jié)構(gòu)的吊具進(jìn)行全面檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)螺栓出現(xiàn)破損、開裂等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行更換，與此同時(shí)針對(duì)吊裝過程當(dāng)中吊具的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免影響構(gòu)件吊裝安全。

其次，進(jìn)行彈線起吊作業(yè)。工程技術(shù)人員可按照設(shè)計(jì)圖紙以及裝配式建筑施工要求對(duì)樓梯吊裝現(xiàn)場控制線進(jìn)行彈繪，同時(shí)針對(duì)預(yù)制樓梯吊裝過程當(dāng)中的標(biāo)高等參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，待完成復(fù)核后進(jìn)行吊裝作業(yè)。為保障起吊安全，應(yīng)先進(jìn)行試吊作業(yè)，并嚴(yán)格控制預(yù)制樓梯板與現(xiàn)場控制線的相對(duì)位置和距離，同時(shí)做好樓梯構(gòu)件吊裝力度的控制工作，避免因受力不均導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)開裂等問題[3]。

最后，進(jìn)行校正作業(yè)。受到現(xiàn)場吊裝環(huán)境等因素的影響，在針對(duì)預(yù)制樓梯構(gòu)件進(jìn)行吊裝的過程當(dāng)中，可能會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，影響裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝質(zhì)量。因此施工人員以及工程技術(shù)人員可采用撬棍對(duì)吊裝完成后的預(yù)制樓梯相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，待符合設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行脫鉤，進(jìn)而保障吊裝作業(yè)的開展水平與效果。

2.5 灌漿與連接

在裝配式建筑預(yù)制鋼構(gòu)件的吊裝作業(yè)當(dāng)中，如何保障構(gòu)件之間的連接強(qiáng)度一直是工程技術(shù)人員需要面對(duì)的重要挑戰(zhàn)。相關(guān)技術(shù)人員可采用灌漿技術(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行連接，保障其施工強(qiáng)度與力學(xué)承載效果?，F(xiàn)階段裝配式建筑施工過程當(dāng)中常用的灌漿材料主要包括水泥砂漿、泡沫膠條、座漿料等幾種不同類別，工程技術(shù)人員可因地制宜對(duì)其進(jìn)行選擇。與此同時(shí)，在灌漿連接的過程當(dāng)中，應(yīng)嚴(yán)格控制灌漿作業(yè)流程，并針對(duì)作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行全面監(jiān)控。在灌漿連接完成后，還應(yīng)當(dāng)組織相關(guān)力量對(duì)鋼構(gòu)件連接部位進(jìn)行充分養(yǎng)護(hù)，待裝配式建筑構(gòu)件連接強(qiáng)度達(dá)到35N/mm 后，方可進(jìn)行后續(xù)流程的施工作業(yè)，使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的施工安全性與穩(wěn)定性。

3 裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)施工管理

作為一項(xiàng)在施工成本、建設(shè)效率以及環(huán)境保護(hù)等方面具有顯著優(yōu)勢的建筑結(jié)構(gòu)施工方法，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的施工過程中的質(zhì)量與安全影響因素較為眾多，因此積極關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)，并基于實(shí)際情況給出規(guī)范化的解決方案是推動(dòng)裝配式建筑施工技術(shù)持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵所在。有關(guān)工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)從以下方面入手，對(duì)裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行明確，為促進(jìn)建筑施工領(lǐng)域的不斷進(jìn)步提供支持和助力。

3.1 現(xiàn)場工期管理

現(xiàn)場工期管理是裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工過程中的重點(diǎn)內(nèi)容。案例工程，其周邊交通壓力較大，且現(xiàn)場裝配作業(yè)空間較為狹小，對(duì)于施工作業(yè)提出了一定的難度和挑戰(zhàn)[4]。在施工初期，受到現(xiàn)場空間的制約，導(dǎo)致塔吊等裝配式建筑施工過程中常用的技術(shù)設(shè)備無法及時(shí)進(jìn)入現(xiàn)場，嚴(yán)重影響了裝配式建筑的施工進(jìn)度以及施工效率。因此，在后續(xù)施工過程中，工程項(xiàng)目管理人員以及施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)基于工期管理要求進(jìn)行進(jìn)一步協(xié)調(diào)，針對(duì)現(xiàn)場裝配作業(yè)流程進(jìn)行優(yōu)化安排，使汽車吊與塔吊實(shí)現(xiàn)輪換吊裝，盡可能縮短鋼結(jié)構(gòu)部件在施工現(xiàn)場所需的裝配工作時(shí)間，使鋼結(jié)構(gòu)裝配作業(yè)能夠在預(yù)定工期內(nèi)得到圓滿完成。

3.2 混凝土澆筑管理

受到鋼結(jié)構(gòu)材料物化特性的限制，其受外部環(huán)境因素的影響較為顯著，容易在長期的使用過程當(dāng)中產(chǎn)生銹蝕，進(jìn)而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及承載能力造成一定沖擊和威脅，因此在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工過程當(dāng)中，為了將結(jié)構(gòu)部件發(fā)生銹蝕的概率降至最低，進(jìn)一步延長鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的使用壽命，可在鋼構(gòu)件迎水面采用鋼筋混凝土進(jìn)行保護(hù)，減少鋼構(gòu)件與外部環(huán)境當(dāng)中水分的接觸，保障結(jié)構(gòu)安全可靠。但從混凝土保護(hù)層的實(shí)際施工效果開看，受到澆筑空間的限制和制約，導(dǎo)致裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)混凝土保護(hù)層往往很難得到及時(shí)充分的振搗，相較于平面混凝土結(jié)構(gòu)部件而言，其內(nèi)部密實(shí)度往往呈現(xiàn)出較低的水平，孔隙度較高，可能在凝固過后出現(xiàn)蜂窩、麻面等問題，一方面影響了鋼結(jié)構(gòu)混凝土保護(hù)層的性能與保護(hù)效果，另一方面對(duì)裝配式建筑的美觀度也形成了一定的不利影響。因此為了強(qiáng)化鋼構(gòu)件保護(hù)面混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部密實(shí)度，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面現(xiàn)象影響保護(hù)層強(qiáng)度，在進(jìn)行澆筑作業(yè)之前，應(yīng)當(dāng)選用平均粒徑較小的細(xì)混凝土對(duì)結(jié)構(gòu)外圍進(jìn)行澆筑與保護(hù)，避免結(jié)構(gòu)內(nèi)部空氣造成的影響。

與此同時(shí)，為了進(jìn)一步加強(qiáng)混凝土保護(hù)層在鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑當(dāng)中的美觀性，工程技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)采用定型化模板進(jìn)行澆筑施工，提升混凝土在模板內(nèi)部的定型效果。

3.3 外部滲漏控制

在裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)與混凝土連接點(diǎn)位之間，存在著一定的孔隙，這些孔隙可能會(huì)對(duì)建筑的防水性能造成較為嚴(yán)重的影響，在建筑使用過程當(dāng)中引發(fā)相應(yīng)的滲漏風(fēng)險(xiǎn)。因此，工程技術(shù)人員需要采取合理手段對(duì)裝配式建筑外部墻體的滲漏現(xiàn)象進(jìn)行有效控制，減少滲漏現(xiàn)象對(duì)裝配式建筑內(nèi)部強(qiáng)度所造成的影響[5]。

首先，在針對(duì)墻體進(jìn)行滲漏控制的過程當(dāng)中，工程技術(shù)人員以及施工人員可結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況以及滲漏控制工作相關(guān)要求，針對(duì)涉水空間以及外墻迎水面設(shè)置止水鋼板，同時(shí)采用灌漿料對(duì)可能存在的漏水縫隙進(jìn)行及時(shí)處理，將建筑外部滲漏的規(guī)模進(jìn)行有效控制，減少滲漏給建筑內(nèi)部造成的影響?；炷翂w止水設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 混凝土墻體止水設(shè)計(jì)

其次，應(yīng)做好混凝土板材可能的滲漏控制工作。在板材頂部、板材側(cè)邊以及板材交界處同樣可能會(huì)發(fā)生滲漏現(xiàn)象，工程技術(shù)人員可選用灌漿堵漏配合角鐵加固等方式對(duì)可能存在的漏點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)封堵，減少外部水源滲入建筑的可能性，保障建筑安全。

3.4 應(yīng)力監(jiān)測

在裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工過程當(dāng)中，受到結(jié)構(gòu)自重以及建筑載荷等因素的影響，可能會(huì)在側(cè)板部位表現(xiàn)出一定的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，給建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性帶來一定的挑戰(zhàn)，因此施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)建筑鋼板墻的應(yīng)力進(jìn)行全面監(jiān)測，明確墻體應(yīng)力與其承載性能之間的關(guān)系，從而降低壓應(yīng)力對(duì)建筑性能造成的影響。在進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測的過程當(dāng)中，工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)按照建筑施工進(jìn)程、建筑規(guī)模、建筑自重情況等相關(guān)要素明確應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)位，同時(shí)在墻體部位設(shè)立傳感器網(wǎng)絡(luò)，使鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑施工和使用過程當(dāng)中面臨的應(yīng)力狀態(tài)得到及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)控，同時(shí)采用有效的應(yīng)力消除措施進(jìn)行處理，避免給鋼結(jié)構(gòu)件的性能造成影響。

3.5 梁柱外露控制

在鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的設(shè)計(jì)與施工過程當(dāng)中，受到設(shè)計(jì)理念以及設(shè)計(jì)思路等因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)梁柱外露等現(xiàn)象，影響建筑美觀度，因此在針對(duì)裝配式建筑圖紙進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到墻體、鋼柱等構(gòu)件之間的位置關(guān)系，同時(shí)結(jié)合裝配式建筑美觀度要求以及裝配施工便捷度對(duì)構(gòu)件進(jìn)行合理規(guī)劃，使空間與構(gòu)件之間的關(guān)系更加合理，減少梁柱外露現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.6 墻板變形控制

在鋼構(gòu)件裝配施工的基礎(chǔ)上，按照建筑用途以及建筑特性，還可能會(huì)采用玻璃、混凝土、鋁板材等材料對(duì)墻板進(jìn)行施工，這些材料的物理特性各不相同，可能會(huì)在施工與使用過程中產(chǎn)生一定的變形風(fēng)險(xiǎn)。為了將墻板變形的可能性控制在最小范圍內(nèi)，技術(shù)人員可采用ALC 板材對(duì)墻板進(jìn)行有效保護(hù)，減少受力條件下墻板可能產(chǎn)生的變形概率，使鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工作業(yè)水平得到不斷進(jìn)步。

3.7 隔音防火控制

在墻板施工作業(yè)的基礎(chǔ)上，工程技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)隔音防火工作的關(guān)注和重視，例如，技術(shù)人員可采用復(fù)合板材以及防火涂料對(duì)墻板進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑裝配優(yōu)化目標(biāo)。

4 結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑以其在成本、工期以及環(huán)保等領(lǐng)域的優(yōu)勢取得了廣泛的發(fā)展前景。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分明確裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)施工要求，做好鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑施工方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，強(qiáng)化技術(shù)流程跟蹤，助力鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量的不斷進(jìn)步。