高層建筑鋼結構裝配式施工技術研究

張猛，畢對玲

（威海建設集團股份有限公司，山東 威海 264200）

所謂的裝配式建筑就是將工程建設當中用到的樓梯、樓板以及墻體等可以在企業車間進行批量生產的構件運到工程建設所在地當中去進行裝配的建筑。在其形式方面主要有裝配式鋼結構、混凝土以及現代木結構建筑等，該類建筑具有綠色環保、安全可靠、縮短工期等優勢，下面我們主要對鋼結構裝配式建筑進行簡單的介紹。

1 鋼結構裝配式建筑特點

裝配式鋼結構建筑體系是由各種鋼構件構成的裝配式建筑組成的完整體系，但不是所有的鋼結構建筑就是鋼結構裝配式建筑，一定要是內裝系統、鋼結構、設備和管線以及圍護系統等多方面的和諧統一，才可以說是裝配式鋼結構建筑。我們對其優點進行了如下總結。

（1）具有高度集成化的結構且構件布置靈活。較傳統的磚混或框架式建筑而言，鋼結構裝配式建筑在空間布置方面具有更大的靈活性和自由性，同時模數化的構件尺寸使用能夠讓用戶在開展布置工作的時候更加自由，并且對于結構的可靠性基本不造成影響。

（2）施工周期短。鋼結構裝配式建筑對于工廠預制構件以及現場的施工安全更為強調，同時對于設計與施工之間的配合也更為看重，從而大大提高了施工的效率。

（3）綜合性能較高。在裝配式鋼結構建筑當中主要是由以輕質高強的鋼構件較多，如型鋼柱、薄壁鋼管依舊輕型熱軋型鋼等，在裝配式建筑當中這些能夠進行批量生產的構件對其提供了強有力的保障。再者，和傳統構件截面相比，鋼結構構件截面更小，能夠節省一部分的材料；在生產方式上主要為工廠流水線式為主，如此以來就節省了一大部分的現場人工費和模板費；在具體施工的時候對環境造成的污染也相對較少，和綠色建筑標準相符。所以，和傳統磚混結構住宅和混凝土框架結構住宅相比，無論是在環境效益方面還是在經濟效益方面，裝配式鋼結構建筑都更為突出。

2 高層建筑鋼結構裝配式施工技術的應用

威海創新經濟產業園一期工程，是由威海建設集團建恒建設投資公司投資興建，由杭州城建設計研究院有限公司進行設計，位于威海市臨港區。建筑面積 90963.15m2， 其 中 A1# 塔 樓 24744.35m2，A2# 塔樓32520.32m2，裙房面積14929.48m2，地下車庫面積16239m2，地下設備房面積2530m2。建筑高度：地下兩層，建筑高度9.8米；裙房三層，建筑高度15.1米；塔樓地上24層，建筑高度104米。鋼結構防腐涂裝要求：環氧富鋅底漆兩道（室外90μm，室內80μm），環氧云鐵中間漆兩道（室外70μm，室內60μm），但用于帶底模樓承板下方鋼梁的頂面，僅涂刷25μm的無機富鋅底漆一道。鋼結構防火涂刷要求：鋼柱、鋼板墻采用厚涂型防火涂料，耐火極限3.0h；鋼梁采用薄涂型防火涂料，耐火極限2.0h；樓板應采用自防火樓蓋，耐火極限1.5h。結構類型：A1、A2塔樓為鋼框架—鋼板剪力墻結構，裙房為鋼框架結構。主要結構構件類型：核心筒剪力墻構件多采用L型、一字型箱型構件；周邊鋼柱采用方管柱、圓管柱、一字型鋼柱；鋼梁采用成品H型鋼梁或焊接H型鋼梁、箱型鋼梁等。

（1）結構布置要和高層建筑功能相配合。對建筑品質要求高，通過采用裝配式鋼結構體系，提高了建筑使用品質，滿足項目建筑功能的高標準要求，主要體現于以下三點：一是外立面通透性。支撐、黏滯阻尼墻主要布置于公共交通區域的隔墻位置，以保證建筑外立面視覺通透。二是戶型靈活劃分。在各戶型整個室內空間中，框架柱極少，戶型劃分靈活。三是露梁露柱問題。結構設計中通過將鋼管混凝土柱扁長化，減小隔墻厚度，同時借助內部裝修技術，可有效解決室內露梁露柱的問題。

（2）樓板體系。在高層建筑工程建設當中所采用的樓板體系通常有兩種，分別是鋼筋桁架樓承板以及預制混凝土疊合樓板。首先鋼筋桁架樓承板在施工操作方面十分簡單且質量較輕、剛度大。在進行鋼筋桁架板加工的時候，需要嚴格按照施工現場的實際尺寸來進行，在完成制作之后，只需要在施工現場進行簡單鋪裝并將板材與鋼梁用栓釘焊接連接即可。在鋪好了板材之后，需要對分布筋進行簡單的綁扎就可以對混凝土進行澆筑，沒有進行滿堂腳手架的搭設，也不用支模，施工的時候只需要利用三腳架進行簡單的支撐就可以了，在一定程度縮短了施工工期，同時也使人工成本得到了節約。而預制混凝土疊合樓板在進行施工的過程中則是利用 BIM技術進行模型模擬，所有預留預埋工作在工廠當中完成，只需板材強度滿足設計標準后就可直接在現場進行吊裝。

（3）墻板體系。在裝配式鋼結構建筑中，為滿足住宅的使用功能要求，符合人們的居住體驗，樓板體系及維護體系的選擇極為重要。基于調研和分析對比，對該項目三板體系(樓板、外墻、內墻)的選型提出建議。

①樓板體系。裝配式建筑中通常采用的樓承板主要有壓型鋼板組合樓板和鋼筋桁架樓承板、疊合樓板，共 3種。對以上3種樓承板從受力性能、施工速度、管線穿越、二次裝修等方面進行綜合對比，結果見表1。壓型鋼板組合樓板施工中需設置臨時支撐，且板底需做吊頂；疊合樓板目前主要應用于裝配式混凝土建筑中；針對項目特點，建議采用鋼筋桁架樓承板。

表1 3種樓板體系對比

②外墻體系。目前外墻體系主要有ALC板、PC板、金屬幕墻、內嵌式窗系統。根據調研分析，從施工難度、墻體自身性能、立面造型等方面對以上外墻體系進行對比分析，結果見表2。由于該項目為超高層高檔住宅，而ALC板建筑造型較單一，美觀度較差；PC板自重較大，對結構受力不利；同時內嵌式窗系統主要應用于辦公建筑。綜合比較，建議采用金屬幕墻。

表2 外墻體系對比

③內墻體系。常用內墻體系主要有砌塊墻、ALC板、輕鋼龍骨隔墻3種。調研分析以上3種內墻體系的各自優點和存在的主要問題如表3所示。由于超高層鋼結構在水平荷載下側向變形較大，采用砌塊墻易產生裂縫；輕鋼龍骨隔墻舒適性較差，不符合人們常規的居住體驗；而ALC板內墻與傳統磚墻相似，整體性好，在鋼結構住宅中應用廣泛。針對該項目，建議選用ALC板。

表3 內墻體系對比

（4）設備體系。在對該項目進行設備體系設計的過程中，其內容主要包括有設備安裝、建筑的主體結構以及建筑裝飾裝修，通過BIM三維軟件的應用，對裝飾裝修、水暖電位以及主體裝配式結構進行集成一體化的設計。再者一定要在安裝工作正式進行之前，對裝配施工過程當中各專業在設計、施工當中進行協同工作而碰撞產生的問題進行有效的解決，確保該工程建設能夠在規定的時間內完成，防止因為出現返工的問題而導致的延誤工期、浪費成本的情況發生。

3 結語

綜上所述，在高層建筑當中應用鋼結構裝配式施工技術是今后建筑行業技術發展的主要方向之一，其可以更好地完成建筑標準化以及工業化的發展目標。