裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用與研究

曹艷敏 丁 鎮(zhèn)

1 裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)概述

1.1 定義

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)是指在工廠或生產(chǎn)基地通過(guò)預(yù)制方式，將構(gòu)件進(jìn)行加工、裝配和組裝后，通過(guò)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，形成建筑物結(jié)構(gòu)的一種新型建筑體系[1]。這種結(jié)構(gòu)形式的主要材料是鋼材，其經(jīng)過(guò)精確的加工和預(yù)制，然后在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)組裝的方式進(jìn)行安裝，從而構(gòu)建出整個(gè)建筑的骨架。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土或砌磚建造相比，裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)更加注重工廠化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化制造，以提高建筑質(zhì)量、縮短工期、減少施工成本。

1.2 特點(diǎn)

1.2.1 施工速度快

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)的施工速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土或砌磚建造。這是因?yàn)轭A(yù)制構(gòu)件在工廠條件下生產(chǎn)，工藝流程高度標(biāo)準(zhǔn)化，工人熟練掌握操作技巧，從而大大提高了構(gòu)件的生產(chǎn)效率。一旦所有預(yù)制構(gòu)件就緒，現(xiàn)場(chǎng)的安裝工作就可以迅速展開。相較于傳統(tǒng)建筑，裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程更類似于“拼裝積木”，節(jié)約了大量的施工時(shí)間，大幅度縮短了工程周期。

1.2.2 工期可控

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)在工廠化生產(chǎn)過(guò)程中能更好地控制施工進(jìn)度和質(zhì)量。預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)不受天氣、季節(jié)等外界因素的影響，工廠內(nèi)部的生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定，能夠保證構(gòu)件的質(zhì)量和加工精度[2]。因此，可以更加合理地安排施工計(jì)劃，更容易掌控工程施工進(jìn)度。此外，裝配式施工方式還可實(shí)現(xiàn)施工和制造同時(shí)進(jìn)行有效縮短整個(gè)工程的工期，降低項(xiàng)目的投資成本。

1.2.3 質(zhì)量可靠

預(yù)制構(gòu)件在工廠內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，受到嚴(yán)格的質(zhì)量控制和監(jiān)督。材料的選擇、加工工藝、連接方式等方面都經(jīng)過(guò)了精密的設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的檢驗(yàn)，保證了構(gòu)件質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)具有更高的抗風(fēng)、抗震能力，能更好地滿足建筑的安全性和穩(wěn)定性要求。

1.2.4 環(huán)保節(jié)能

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)在環(huán)保節(jié)能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)：第1，作為主要構(gòu)件材料的鋼材具有可循環(huán)利用的特點(diǎn)，能有效減少對(duì)資源的消耗。第2，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，能減少材料的浪費(fèi)，同時(shí)避免大量的現(xiàn)場(chǎng)浪費(fèi)。第3，裝配式建筑施工還能減少施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲和污染，對(duì)周圍環(huán)境的影響更小，符合環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的理念。

1.2.5 靈活性和可變性

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上具有較高的靈活性和可變性。工作人員可以根據(jù)具體項(xiàng)目的需求定制化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑功能、外觀等方面的個(gè)性化定制。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)和需求進(jìn)行靈活組合，實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)格和形式的建筑設(shè)計(jì)，為建筑行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更多可能性。

1.3 分類

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)因結(jié)構(gòu)形式和用途的不同，分為多種類型，以滿足不同項(xiàng)目的需求。

1.3.1 單層鋼框架結(jié)構(gòu)

單層鋼框架結(jié)構(gòu)通常用于較小規(guī)模的建筑項(xiàng)目，如工廠廠房、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施、體育館等。其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，一般由框架梁、柱和屋面構(gòu)成。由于單層鋼框架結(jié)構(gòu)的水平載荷相對(duì)較小，則可采用較輕的鋼材，降低建筑成本。此外，單層鋼框架結(jié)構(gòu)施工周期短，適用于對(duì)建筑工期要求較為緊迫的項(xiàng)目。在工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境中，單層鋼框架結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件可通過(guò)流水線進(jìn)行生產(chǎn)，進(jìn)一步提高了施工效率和質(zhì)量。

1.3.2 多層鋼框架結(jié)構(gòu)

多層鋼框架結(jié)構(gòu)常用于商業(yè)辦公樓、酒店、住宅等建筑項(xiàng)目。相較于單層結(jié)構(gòu)，多層鋼框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上更加復(fù)雜，需要考慮多層樓板的承載能力、抗震性能等方面的要求。為滿足這些需求，多層結(jié)構(gòu)的鋼框架需要進(jìn)行更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)。此外，多層結(jié)構(gòu)的鋼框架設(shè)計(jì)還要考慮樓層之間的連接、承重墻的設(shè)置等因素，確保整個(gè)建筑的穩(wěn)定性和安全性。盡管多層鋼框架結(jié)構(gòu)的施工難度較大，因其能充分利用空間，提高土地利用率，因此在城市中得到了廣泛應(yīng)用。

1.3.3 鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)是將鋼材和混凝土材料結(jié)合起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)形式。在該結(jié)構(gòu)中，鋼材和混凝土各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，共同形成一個(gè)承載能力強(qiáng)、抗震性好的結(jié)構(gòu)體系。通常情況下，鋼材負(fù)責(zé)承受水平荷載，而混凝土負(fù)責(zé)承受垂直荷載[3]。該結(jié)構(gòu)形式結(jié)合了鋼結(jié)構(gòu)的靈活性和混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，具有較高的整體性能。因此，鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)適用于高層建筑、大跨度建筑等工程，能滿足對(duì)建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求較高的項(xiàng)目需求。

1.3.4 其他類型

除上述常見(jiàn)類型外，還有一些特殊類型的裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)。例如，輕鋼別墅采用輕鋼結(jié)構(gòu)作為主體骨架，具有快速施工、環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)，適用于住宅、度假別墅等項(xiàng)目。鋼結(jié)構(gòu)平房則是一種簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)、美觀的住宅形式，廣泛應(yīng)用于農(nóng)村住宅和臨時(shí)建筑建設(shè)。此外，還有一些特殊用途的裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)，如臨時(shí)搭建的展覽館、體育場(chǎng)館等，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)形式和用途上有所不同，但都具有裝配式建造的特點(diǎn)，為建筑領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了新的可能性。

2 工程概況

新城科技園區(qū)B 棟辦公樓是位于重慶市渝中區(qū)的一座現(xiàn)代化辦公樓項(xiàng)目，由當(dāng)?shù)卣顿Y興建，旨在促進(jìn)科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升城市的科技創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。該辦公樓將為各類科技企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的辦公場(chǎng)所，成為重慶市新城區(qū)的科技創(chuàng)新中心和產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。新城科技園區(qū)B 棟辦公樓總建筑面積約1.5 萬(wàn)m2，共設(shè)有地上8 層，地下2 層的辦公空間。辦公樓主體結(jié)構(gòu)采用裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)，裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)的主體由多層梁、柱及橫向支撐構(gòu)成。為了提高建筑的抗震性能，采用了特殊的鋼結(jié)構(gòu)連接方式。辦公樓外立面采用現(xiàn)代化的玻璃幕墻設(shè)計(jì)，外觀簡(jiǎn)潔大方，體現(xiàn)了科技與時(shí)尚的特色。內(nèi)部空間布局合理，設(shè)有多個(gè)辦公區(qū)域、會(huì)議室、休息區(qū)等功能區(qū)域，滿足了不同企業(yè)的辦公需求。此外，項(xiàng)目還配備了先進(jìn)的消防設(shè)施、電梯系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等配套設(shè)施，確保辦公樓的安全性和舒適性。新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目以其現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念、科技含量高的建筑材料和先進(jìn)的施工技術(shù)，成為新城區(qū)的標(biāo)志性建筑之一。該項(xiàng)目的建設(shè)為當(dāng)?shù)乜萍籍a(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好的辦公環(huán)境和發(fā)展平臺(tái)，為城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步作出積極貢獻(xiàn)。

3 裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1 3D建模和BIM技術(shù)

3D建模和建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM） 技術(shù)在裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)的施工中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)利用先進(jìn)的建筑設(shè)計(jì)軟件（如AutoCAD、Revit 等）并結(jié)合BIM 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、構(gòu)件尺寸、連接方式等的全面建模和模擬。這樣的建模過(guò)程可以幫助設(shè)計(jì)師更好地理解和分析建筑結(jié)構(gòu)，提前發(fā)現(xiàn)和解決可能存在的施工難題和風(fēng)險(xiǎn)，減少后期的修改和調(diào)整[4]。在新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目中，3D 建模和BIM 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，提高了施工效率和質(zhì)量。

3.1.2 精密測(cè)量和控制技術(shù)

精密測(cè)量和控制技術(shù)在裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)的施工中起著至關(guān)重要的作用。在項(xiàng)目開始前，利用高精度的測(cè)量設(shè)備對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量和勘測(cè)，確定地基情況、建筑平面等參數(shù)，為后續(xù)施工提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。在施工過(guò)程中，利用全站儀、激光測(cè)距儀等設(shè)備進(jìn)行精密測(cè)量和控制，保證了預(yù)制構(gòu)件的尺寸精度和位置準(zhǔn)確度。同時(shí)，采用先進(jìn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正施工誤差，確保了整個(gè)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，使施工過(guò)程更加精細(xì)化和高效化。

3.1.3 智能化制造與裝配技術(shù)

通過(guò)引入機(jī)器人、數(shù)控設(shè)備等智能化生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制構(gòu)件的智能化制造和裝配。這些設(shè)備具有高效、精準(zhǔn)的加工能力，能實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件的快速加工和裝配，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。在新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目中，智能化制造與裝配技術(shù)被廣泛應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)過(guò)程中，為項(xiàng)目的施工提供了可靠的構(gòu)件供應(yīng)。智能化制造技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑材料的節(jié)約和資源的合理利用，符合可持續(xù)發(fā)展的建筑理念，為項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。

3.1.4 質(zhì)量控制與檢測(cè)技術(shù)

在裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)施工中，質(zhì)量控制與檢測(cè)技術(shù)具有重要作用。為確保項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量，需要在施工過(guò)程中進(jìn)行全面、嚴(yán)格的質(zhì)量控制和檢測(cè)。在新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目中，采用了多項(xiàng)先進(jìn)的質(zhì)量控制技術(shù)，如無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、質(zhì)量管理系統(tǒng)等。通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)預(yù)制構(gòu)件的焊縫、連接部位等進(jìn)行全面檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決可能存在的質(zhì)量問(wèn)題，確保構(gòu)件的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，建立健全的質(zhì)量管理系統(tǒng)，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工中的質(zhì)量問(wèn)題，保證項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量和工程安全。質(zhì)量控制與檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用為項(xiàng)目的順利開展提供了重要保障，提高了建筑工程的質(zhì)量和可靠性。

3.1.5 安全管理與風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

由于建筑施工涉及高空作業(yè)、大型機(jī)械設(shè)備操作等高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)，因此需要采取有效的安全管理和風(fēng)險(xiǎn)控制措施，保障施工人員的安全和項(xiàng)目的順利進(jìn)行。在新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目中，施工人員采取了嚴(yán)格的安全管理和風(fēng)險(xiǎn)管控措施，包括施工現(xiàn)場(chǎng)安全檢查、安全培訓(xùn)教育、應(yīng)急預(yù)案編制等。通過(guò)建立安全管理團(tuán)隊(duì)和運(yùn)用安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工過(guò)程中存在的安全問(wèn)題，最大限度地降低施工風(fēng)險(xiǎn)，確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行和施工人員的安全。安全管理與風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)的應(yīng)用為項(xiàng)目的安全施工提供了有力保障，為裝配式建筑的發(fā)展創(chuàng)造了安全可靠的施工環(huán)境。

3.2 應(yīng)用效果

通過(guò)上述關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用，新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目在施工過(guò)程中取得了良好的效果。

3.2.1 縮短施工周期

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)的施工周期較傳統(tǒng)施工方式更短，這是由預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)組裝的特點(diǎn)所決定的。新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目采用裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)后，施工周期大大縮短。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工相比，預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)可以與地基和基礎(chǔ)工程施工同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省了大量的施工時(shí)間。而現(xiàn)場(chǎng)組裝過(guò)程中，預(yù)制構(gòu)件的安裝速度較快，也大幅度縮短了施工周期[5]。因此，采用裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)技術(shù)的新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目，施工周期明顯縮短，項(xiàng)目的進(jìn)度效率顯著提高。

3.2.2 提升工程質(zhì)量

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)在質(zhì)量控制方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，這主要?dú)w功于預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)和精密加工。在新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目中，預(yù)制構(gòu)件的制造過(guò)程受到嚴(yán)格的質(zhì)量控制，因此尺寸精度和材料質(zhì)量較高。而裝配式建筑施工過(guò)程中，預(yù)制構(gòu)件的快速、精準(zhǔn)組裝也避免了現(xiàn)場(chǎng)施工的誤差和變形。此外，采用先進(jìn)的質(zhì)量控制與檢測(cè)技術(shù)（如無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和質(zhì)量管理系統(tǒng)等），對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量問(wèn)題。因此，新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目的工程質(zhì)量得到了有效提升，保證了建筑的安全性、穩(wěn)定性和耐久性。

3.2.3 控制施工成本

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工在控制施工成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在節(jié)約人力資源、減少材料浪費(fèi)、提高施工效率等方面。新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目采用裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)技術(shù)，有效降低了施工成本，具體為：第1，預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)組裝減少了人工施工成本。第2，預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)加工減少了材料的浪費(fèi)，提高了材料利用率。第3，施工周期縮短減少了施工過(guò)程中的間接成本，如設(shè)備租賃費(fèi)用、人工工資等。因此，裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)技術(shù)在新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目中有效控制了施工成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.4 提升了項(xiàng)目的環(huán)境友好性

裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)較小，符合可持續(xù)發(fā)展的建筑理念。在新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目中，采用裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)技術(shù)有效提升了項(xiàng)目的環(huán)境友好性：第1，預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲，對(duì)周圍環(huán)境影響較小。第2，裝配式施工過(guò)程減少了材料浪費(fèi)，提高了材料利用率，降低了對(duì)資源的消耗。第3，鋼結(jié)構(gòu)材料具有可循環(huán)利用的特點(diǎn)，減少了對(duì)自然資源的開采。

3.2.5 實(shí)現(xiàn)安全管理

在裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，安全管理十分重要。新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目在施工過(guò)程中實(shí)施了嚴(yán)格的安全管理措施，保障了施工人員的安全。該項(xiàng)目通過(guò)建立安全管理團(tuán)隊(duì)和實(shí)施安全培訓(xùn)教育，提高了施工人員的安全意識(shí)和應(yīng)急處置能力。同時(shí)，采用先進(jìn)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決安全隱患，確保了施工過(guò)程的安全性。因此，新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目在安全管理方面取得了顯著成效，為工程的順利開展提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

4 結(jié)語(yǔ)

以新城科技園區(qū)B 棟辦公樓項(xiàng)目為研究對(duì)象，分析了裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用，深入探討了裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀。結(jié)果表明，裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用在縮短施工周期、提升工程質(zhì)量、控制施工成本、提升項(xiàng)目環(huán)境友好性和實(shí)現(xiàn)安全管理等方面取得了顯著成效。然而，隨著建筑技術(shù)的不斷創(chuàng)新和市場(chǎng)需求的變化，裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)施工仍面臨著一些挑戰(zhàn)。今后需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，推動(dòng)裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)技術(shù)的普及和應(yīng)用，以滿足建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展需求。