裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑主體施工技術(shù)研究

劉鐵強，李 俊

（九冶建設(shè)有限公司，陜西 咸陽 712000）

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種新型的建筑形式。它采用預(yù)制構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)進行組裝和連接，具有施工速度快、抗震性能好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。本文旨在探討裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工工藝和技術(shù)，通過分析裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點和優(yōu)勢，以及現(xiàn)有的研究成果和實際工程案例，探討其未來的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的出現(xiàn)，得益于現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展和人們對建筑質(zhì)量、施工速度和環(huán)保性能的要求不斷提高。與傳統(tǒng)建筑施工相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有快速、靈活和環(huán)保的優(yōu)勢。同時，隨著國家對綠色建筑和節(jié)能減排的重視和支持，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑也成為推進綠色建筑發(fā)展的重要方向。在未來的發(fā)展中，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑將面臨更多的機遇和挑戰(zhàn)。如何進一步提高其施工質(zhì)量、降低成本、提高其普及率等是需要研究的問題。同時，隨著智能化和數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，如何將新技術(shù)應(yīng)用到裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，提高施工效率和質(zhì)量也是未來發(fā)展的重要方向。

因此，本文將以某鋼結(jié)構(gòu)建筑為例，從建筑的主體施工入手，通過此次研究，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐提供參考和借鑒。

1 工程概況

對所選的試點工程項目進行概況分析，如表1 所示。

表1 試點工程項目概況分析

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑對構(gòu)件的精度要求較高，包括尺寸、形狀、平整度等方面。如果構(gòu)件的精度不符合要求，會影響整個建筑的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。因此，需要在制作和運輸過程中采取有效的措施，確保構(gòu)件的精度和質(zhì)量。同時，裝配式主體鋼結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件之間需要采用可靠的連接和固定方式，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。在連接和固定過程中，需要注意連接節(jié)點和固定點的位置和數(shù)量，以及連接方式和固定方法的選擇和設(shè)計。

2 建筑主體施工技術(shù)設(shè)計

2.1 鋼柱鋼梁安裝

根據(jù)吊裝需要及場地條件，選用適當?shù)奶嵘O(shè)備。鋼柱的起吊點既要滿足起吊容易，穩(wěn)定性好，又要避免鋼柱變形的要求[1]。耳板由15mm 厚的Q355B 鋼板制成，若鋼柱自重太大，耳板厚度要經(jīng)過計算才能確定[2]。圖1 為鋼柱吊裝示意圖。

圖1 鋼柱吊裝示意圖

為確保鋼柱在提升過程中不會發(fā)生變形，同時也便于吊裝，鋼柱上焊有臨時耳板，便于施工。對鋼柱進行矯正，主要有垂直度調(diào)節(jié)、扭轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)[3]。

當鋼柱吊裝完畢后，馬上開始安裝鋼梁，以保證它們之間形成一個穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)[4]。如果鋼梁無法在規(guī)定時間內(nèi)完成，為防止鋼柱發(fā)生變形，可采用鋼絲繩錨固[5]。按先主梁后次梁的次序進行。一根鋼柱分為兩層時，先將下一層的鋼梁放入。在現(xiàn)場制作鋼梁時，可在現(xiàn)場預(yù)制或安裝吊耳。每個區(qū)域的鋼梁都完工，才能進行下一步的安裝。使用塔式起重機將鋼梁運至指定的地點，并立即將連接板固定在一起，并將安裝螺栓緊固到位[6]。設(shè)計中要求，鋼梁和鋼柱之間的螺栓數(shù)目不能低于30%，且必須超過2 個。在對吊裝方式選擇時，根據(jù)翼緣板的厚度，按照表2 中記錄的標準進行選擇。

表2 吊裝方式選擇標準

2.2 鋼結(jié)構(gòu)樓板體系選型與施工

將桁架樓板運到工地后，對其進行驗收。驗收合格后，將其堆放在合適的地點，并做好標識。在吊裝過程中，樓板的底部和上部均設(shè)有“U”形木質(zhì)托板條，并用兩條吊索系起吊好，使其達到平衡。樓板吊裝到位后，要立即進行鋪設(shè)[7]。在對樓板進行鋪設(shè)前，需要在鋼梁兩側(cè)完成對堵縫角鋼的焊接，以此可以有效防止鋼梁兩側(cè)出現(xiàn)漏漿問題，如圖2 所示。

圖2 鋼梁兩側(cè)堵縫角鋼焊接示意圖

根據(jù)參考線進行首層樓板的安裝，然后按圖紙順序進行剩余樓板的安裝。如果樓板的厚度不符合標準，應(yīng)按設(shè)計要求在工廠內(nèi)裁斷，不得在工地上進行切割。

安裝邊模板時，其水平表面要與鋼梁上部翼緣相貼，并用點焊與之相連接。在縱向上，鋼筋與栓釘焊接固定。根據(jù)設(shè)計圖進行橫向和縱向的鋼筋加固。要求混凝土堆高不能超過0.3 m，其他各項指標也要滿足相關(guān)規(guī)范。當混凝土強度達到設(shè)計要求時，方可將模板拆卸，以便于再次利用。

在安裝支撐體系之前，必須制定出相關(guān)的施工計劃書，并對其進行強度和剛度的計算與驗證。為了保證樓板混凝土澆筑后的平整性，在橫向上必須符合一定標準。支撐體系的設(shè)計要以便于周轉(zhuǎn)，性能優(yōu)越為原則。由于混凝土疊合板是一種橫向構(gòu)件，所以在起吊時，宜采用平面起吊的方式。可以通過計算來決定起吊地點、吊點數(shù)及吊掛方式。為確保提升過程中樓板的受力均勻，通常在4 個角上都設(shè)吊點。在吊裝過程中，在距安裝位置300 m 左右的地方稍作停留，按圖紙對其進行定位。定位好后，慢慢放下疊合板，避免其表面受到損傷。機電管線按深化設(shè)計圖進行鋪設(shè)。為便于施工，需要的接線盒和開孔，在出廠時就已預(yù)制好。在管線鋪設(shè)完畢后，可以在樓板上安裝鋼筋。

2.3 墻板安裝與維護

用吊帶將墻板中間部分系緊，并將它運到靠近安裝點的地方，然后慢慢地將墻板頂部上下移動，使之緊貼在角鐵上，并進行精細調(diào)整[8]。在砂漿干后涂抹面層砂漿。對于鋼結(jié)構(gòu)的維護主要是對其進行防腐和防火處理?？梢詫⒎栏g涂層涂在鋼結(jié)構(gòu)上，既要對其進行黏結(jié)，又要對其進行粘接，中間涂層要改善結(jié)構(gòu)的耐久性，使其服役壽命延長，而表層涂層則要對底漆進行防腐、保護。加熱后，鋼結(jié)構(gòu)的強度明顯下降。隨著溫度的升高，其強度降低的速度加快。在500 ℃以上時，鋼構(gòu)件的綜合性能急劇惡化，穩(wěn)定性大大下降。鋼結(jié)構(gòu)抗火性能是保證結(jié)構(gòu)安全的重要因素，如果其中一個部件發(fā)生火災(zāi)，則會導致整個結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌。所以消防安全是一個不容忽視的問題。

3 施工模擬與分析

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工組織和協(xié)調(diào)是關(guān)鍵之一。由于構(gòu)件的種類和數(shù)量較多，因此，需要合理安排施工順序和時間，確保施工的順利進行。同時，還需要協(xié)調(diào)好各個專業(yè)隊伍之間的工作，包括鋼結(jié)構(gòu)制作、混凝土澆筑、安裝等方面，確保整個工程的順利進行。為確保相關(guān)工作在實施中的規(guī)范化，需要從多個方面進行考慮和實施，保障整個工程的整體質(zhì)量和安全性。

為掌握所提出的施工方法是否能在應(yīng)用中達到預(yù)期效果，引進近似模擬法，進行項目施工后的模擬。近似模擬法示意圖如圖3 所示。

圖3 近似模擬法示意圖

近似施工模擬法是一種用于模擬裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程的方法。其建模步驟如下。

（1）確定施工階段。根據(jù)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點，將施工過程劃分為不同的階段，如構(gòu)件預(yù)制、運輸、吊裝、連接等。

（2）建立施工流程圖.根據(jù)確定的施工階段，繪制施工流程圖。流程圖應(yīng)包括各階段的順序、時間、工作內(nèi)容等信息。

（3）定義施工參數(shù)。根據(jù)施工流程圖，定義各階段的施工參數(shù)，如構(gòu)件尺寸、重量、吊裝高度、連接方式等。

（4）建立數(shù)學模型。根據(jù)施工參數(shù)和實際情況，建立數(shù)學模型。數(shù)學模型應(yīng)包括構(gòu)件的受力分析、吊裝設(shè)備的選擇、連接節(jié)點的設(shè)計等內(nèi)容。

（5）進行模擬計算。將數(shù)學模型輸入計算機，進行模擬計算。模擬計算應(yīng)考慮各種因素，如風載、地震等自然條件的影響。

（6）分析結(jié)果。根據(jù)模擬計算結(jié)果，分析施工過程的可行性、安全性、經(jīng)濟性等方面。如果存在問題，應(yīng)調(diào)整施工參數(shù)或重新建立數(shù)學模型。

在此過程中，需要注意的是，近似施工模擬法是一種近似方法，其結(jié)果可能與實際施工存在一定的誤差。因此，在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況錄入標準的工程參數(shù)，通過此種方式，保證模擬結(jié)果的準確性。

模擬過程中，按照規(guī)范進行相關(guān)參數(shù)的代入，在模擬的計算機終端進行建筑中第i層結(jié)構(gòu)在受到應(yīng)力影響條件下的豎向位移計算。計算公式為：

式中：iδ代表第i層結(jié)構(gòu)的豎向位移；δi,j代表第i層結(jié)構(gòu)受到應(yīng)力影響，傳遞給第j層的應(yīng)力從而造成的建筑結(jié)構(gòu)豎向變形。預(yù)計在進行5 層應(yīng)力模擬后，建筑1～5 層的豎向位移呈現(xiàn)遞增趨勢，且第5 層的豎向位移不超過8 mm，以此為依據(jù)，進行實驗結(jié)果的分析與統(tǒng)計。相關(guān)內(nèi)容如下圖4 所示。

圖4 5 層應(yīng)力模擬后建筑1～5 層豎向位移分析

從上述圖中的內(nèi)容可以看到，在進行5 層應(yīng)力模擬后，最高層5 層的豎向位移＜8 mm，且滿足1～5 層豎向位移逐步遞增的變化趨勢。由此可見，本次研究后提出的施工工藝可以有效控制建筑鋼結(jié)構(gòu)的豎向位移，保證主體結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)定性。

完成上述研究后，應(yīng)根據(jù)施工模擬的分析結(jié)果，優(yōu)化施工方案。優(yōu)化方案應(yīng)包括改進構(gòu)件設(shè)計、調(diào)整施工順序、優(yōu)化連接方式等內(nèi)容。將優(yōu)化后的方案用于實際施工，并根據(jù)實際情況進行適當調(diào)整，以實現(xiàn)對施工工序的指導。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)建筑主體施工采用預(yù)制構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)進行組裝和連接，施工速度快，可以大大縮短工期，提高施工效率。在深入研究后發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)建筑主體施工可以采用不同的結(jié)構(gòu)形式和材料，適用于各種不同類型的建筑物，具有較廣的應(yīng)用范圍。同時，鋼結(jié)構(gòu)建筑主體施工采用環(huán)保材料和節(jié)能技術(shù)，具有較好的節(jié)能環(huán)保性能，可以降低建筑物的能耗和排放，符合綠色建筑的發(fā)展趨勢。

未來發(fā)展方面。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對建筑質(zhì)量、施工速度和環(huán)保性能的要求不斷提高，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑將會成為未來建筑領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。同時，隨著智能化和數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，如何將新技術(shù)應(yīng)用到裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，提高施工效率和質(zhì)量也是未來發(fā)展的重要方向。

總之，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑主體施工具有較好的應(yīng)用效果和發(fā)展前景，可以為建筑行業(yè)的發(fā)展帶來重要的推動作用。同時，還需要不斷探索和創(chuàng)新，提高施工效率和質(zhì)量，推動裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的進一步發(fā)展。