裝配式輕型鋼結構工程施工關鍵技術研究

李道遠

摘要：裝配式鋼結構建筑就是按照使用標準與建造規定，將預先在工廠制作完成的鋼構件、墻梁與墻柱構件、內外墻構件等材料運輸至現場進行施工安裝。裝配式鋼結構相對于傳統的框架結構具有更加集成化的特點。在構件按照尺寸制作好后，在現場安裝是可以更加靈活地展開，可以保證建筑的使用面積的最大空間率，同時模塊化的構件還可以保障建筑的高可靠性。由于鋼結構構件都是在工廠預制完成，在現場安裝時，可以縮短工期，更加注重建筑設計與施工的配合，降低施工噪聲，同時引入BIM技術，施工速度大大加快，可大幅度提高施工效率。

關鍵詞：裝配式;輕型鋼結構;施工技術

1裝配式輕型鋼結構建筑體系分析

1.1 結構體系、墻架柱與墻架梁的研究

本文選用的輕型鋼結構材料為冷彎薄壁型鋼，這種材料的優點是輕質，硬度高，橫截面積大。這種類型的鋼材相比于熱軋鋼，回轉半徑增加了一半左右，而且由于冷彎薄壁型鋼種類多，易于廣泛地使用。輕骨料主要分為兩類，即人工合成的輕骨料和天然輕骨料。由輕骨料組成的輕骨料混凝土質地輕，耐火性高，抗震性好，在滿足建筑高強度要求的情況下，還減輕了建筑的自身重量，在建造中性能價值優越。裝配式輕型鋼結構建筑體系布置靈活，可以根據用戶要求定制室內空間，體現住戶的個性化需求。該體系包括墻架柱、墻架梁、冷彎薄壁型鋼梁樓蓋、輕骨料樓板。將結構次梁嵌入在樓板中，減少了結構布置的空間占用面積，有效增加了室內凈高度。在樓蓋中，使用冷彎薄壁型鋼作為受力部件，采用輕骨料作為建筑填充物，并以鋼絲網作為交叉布置，這種體系有著自身重量輕，吊裝簡單，鋼梁還可以為側向力提供支撐，提高樓蓋的承載力。在本文研究的裝配式輕型鋼結構建筑中，墻架柱和墻架梁使用較為成熟的H型鋼截面積形式，這種形式優化了墻架梁與墻架柱的截面形狀，為住戶呈現了良好的空間觀感。施工安裝的方式采用四點起吊方式，結合千斤頂校正法作為纜風校正和垂直糾偏的方式，在施工過程中可一次性地就位、校正、固定。墻柱按照三層一段分節，鋼構件的重量與塔吊的吊重相對應，滿足吊裝的需求。鋼柱吊點是著重需要考慮，采用臨時連接耳板作為吊裝的吊點，而且需要在吊鉤下掛設強度高的吊繩，在鋼柱起吊前將爬梯作為傳遞方式，同時為了人工的操作方便，需在柱頂設置摘鉤的人工平臺。為了將墻架柱與接觸面緊密貼住，需要清理鋼架柱接觸面的渣土、銹斑。在現場安裝的同時，上下柱的耳板采用焊接的方式固定，焊接接口應滿足一級焊縫要求，尤其在上下鋼柱的間翼。鋼柱的中心線與下段鋼柱的中心線保持重合狀態，活動雙夾板平穩插入下段鋼柱的耳板上，同時利用斜撐力對鋼柱進行穩固。對于鋼梁采用同時起吊，分別就位安裝的方法，將墻架梁按照施工圖吊裝就位后，先用沖釘打緊墻梁的兩端，然后用螺栓固定緊密。

1.2 樓蓋與墻體

裝配式輕型鋼結構建筑體系中的樓蓋采用上述說到的冷彎薄壁型鋼梁這種輕型鋼結構，輕骨料混凝土和鋼絲網也運用在其中。同時組合墻體也由冷彎薄壁型鋼梁組成，并且含有抗裂鋼絲網、保溫隔熱材料和輕骨料等建筑材料。在輕骨料混凝土中嵌入冷彎薄壁型鋼梁，以輕骨料混凝土為鋼結構構件提供側向力的支撐，這樣做很好地提高了構件的組合優勢及其承載能力。在墻體的研發設計中，為了提高建筑設計的預制化程度，加入了表面裝修層，以滿足不同住戶的個性化需求。基于BIM技術較好地實現一體化的全流程智能集成化設計，協調工程中的各個部分，統一施工過程中的不同的環節，實現系統工程的完整體系，充分遵循個性化、標準化的施工設計理念。

2鋼結構建筑裝配式快速安裝技術

2.1高層鋼結構建筑構件的加工和制作

在進行高層鋼結構建筑構件的加工制造的過程中需要運用BIM技術和TEKLA以及AUTOCAD等多種三維模擬軟件。

BIM技術主要的工作原理是通過建立起三維物理模型，并將有關此建筑的全部信息進行串聯，有效地改變建筑的生產方式，并進行合理化的管理。特別需要注意的是，BIM技術在資源設計和虛擬建筑構型方面具有很大的優勢，在面對較為復雜的建筑環境時，使用BIM技術能夠準確地對建筑整體進行把控，并通過三維物理模型的建立對建筑構件進行時間順序和空間順序上的模擬，三維物理模型的準確建立可以為施工提供諸多的方便，同時能夠提升建筑施工的效率，減少施工過程中出現的失誤。

TEKLA和AUTOCAD等三維模擬軟件主要用于建造動態模擬三維建筑構型，通過AUTOCAD轉換出建筑用材的詳細圖，利用TEKLA軟件進行材料的排版，最終實現工藝的加工。

高層鋼結構建筑構件的加工除了上述中對于整體建筑的把控之外，還應該細分為以下兩個方面：

（1）就是對柱的制作加工。為避免出現“柱未到，梁先至”的錯誤施工，首先應該進行柱的制作加工。制作加工工廠中應該具備加工平臺、定位平臺、矯正平臺等硬件設施，以確保異形變截面鋼立柱的加工質量，并保證有缺陷的柱能夠及時受到矯正，節約工作原料的同時，確保施工不會因為柱子彎曲變形受到影響。

（2）要進行梁的加工制作。梁的加工制作平臺應該由以下四個方面構成：平臺基礎、剛性平臺和負責平面數控鉆床進行制孔的匹配模板以及加強鋼梁組裝過程穩定的定位頑板，以保證能夠實現不同界面的梁的制作和加工。

2.2鋼立柱的安裝

完成了建筑整體的模型制作和柱、梁的制作以后，就可以進行施工現場的鋼立柱的安裝了。按照BIM技術模擬出的現場施工順序進行柱安裝的碰撞檢查和三維模擬，并最終得到鋼立柱安裝的最佳位置和尺寸。同時，需要注意的是，在進行建筑節點位置的安裝過程時，需要運用縱橫梁平面試拼法進行鋼立柱的臨時安裝，確保整個安裝的過程中不會出現錯誤。

2.3梁的安裝

梁和柱一樣，在整個建筑中起到承重的作用，一旦發生地震或者其他自然災害時，梁和柱本身的質量和安裝的好壞決定整座建筑能否在災害中生存下來。

因此，在施工現場進行梁的安裝之前應該檢查出廠的梁的型號以及其質量是否符合施工要求。檢查完畢后要注意套上安全扶手和扶手繩。前期準備工作完成之后，就需要進行梁的現場安裝。對主梁的吊裝時為避免發生移位、錯位的現象，應該在對主梁的兩側進行扎綁吊裝后，再將其余梁依次一根一根的進行吊裝。在進行次梁的吊裝過程中，為節省施工時間，加快施工進度，應該采用就近一鉤多吊技術，對于單次起吊重量不小于5t的次梁可以采用一鉤多吊技術。

結論

鋼結構建筑裝配式快速安裝技術具備高效、節能、低污染、低能耗的諸多優勢。因此，在我國當代建筑企業的發展過程中應受到極大的重視，在研發此項技術的過程中應該結合我國建筑行業的具體情況吸收國外發達國家的先進經驗，以促進此項技術的完善發展。

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（作者單位：中機建（上海）鋼結構股份有限公司）