高層建筑鋼結構裝配式施工技術應用分析

石明寶

（甘肅第四建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730060）

裝配式高層鋼結構屬于一種新型的施工方式，在目前建筑項目施工中具有較大的應用優勢及發展前景。裝配式建筑，屬于一種建筑的現代化施工方式，主要通過對房屋結構進行設計后，對各個構件采取工廠預制、現場組裝的方式完成項目施工，對于提高建筑性能及產品質量、促進能源節約及環境保護具有重要作用，符合當前我國可持續發展戰略的要求，對實現建設低碳環保及節能型建筑具有極大的應用優勢及前景。目前，該類建筑可根據其所使用構建的不同進行分類，包括：預制混凝土結構、預制裝配式結構、預制集裝箱式結構。以上3種形式各有其有優勢，裝配式鋼結構結構由于其結構強度高、承載力大及施工方便等優勢，在裝配式建筑項目設計與施工中被廣泛應用。本文以裝配式高層鋼結構建筑設計與施工為例，進行說明與分析。

1 高層建筑鋼結構建筑生產流程及優勢分析

1.1 高層建筑鋼結構建筑生產流程

裝配式高層鋼結構建筑項目生產流程主要包括4個部分：個性化定制、工廠化生產、裝配化施工及工業化裝修。個性化定制即設計方可結合需求制定多種設計方案供用戶選擇及使用，主要包括戶型設計、結構體系設計、墻板系統設計及項目目標式設計等。以上設計過程屬于裝配式鋼結構高層建筑實施的關鍵，也是保證其安全及客戶需求的關鍵，對建筑使用及功能的完善具有重要的意義，因此，該項目設計時，對用戶需求、區域特殊情況、周邊環境特征、抗震要求等應重點考慮。工廠化生產：主要采用對所設計的建筑形式進行合理分割與拆分，形成一個個預構件，并對其進行實施與控制。目前，BIM技術的應用對保證其實施及預先進行碰撞試驗可起到積極作用。裝配式施工是質量控制的關鍵，該類實施方式主要以快速、簡易實施為主，不需要大型的施工設備，具有一定優勢，該階段共需完成基礎施工、鋼導墻施工、地坪施工、墻體施工、樓面施工及屋面施工等，做好以上各部分的施工對控制質量具有積極意義。最后，為滿足其功能與使用的舒適性，應充分考慮實施工業化裝修。

1.2 裝配式高層鋼結構建筑應用優勢

裝配式高層鋼結構建筑項目施工方式具有以下優勢：一是結構高度集成化，與傳統建筑項目實施而言，該類建筑所采用的結構類型具有施工靈活的優點，如施工所使用的構件可根據模數及建筑情況自由確定并合理實施，能使施工效率得到顯著提升，對提高建筑項目實施的可靠性具有重要的意義。二是施工周期短，即該類實施方式強調工廠預制與現場施工的安裝模式，對構件的強度及精度要求高，同時可引入各類數控機床等用于加工，可明顯縮短施工周期，節約材料。三是綜合性能高，如裝配式鋼結構建筑多采用輕質高強鋼材實施，減少了材料的試驗，提高了工廠流水線生產，對控制環境污染及減少人工成本具有重要價值。綜合來講，裝配式高層鋼結構建筑實施較傳統建筑項目實施而言，具有較大的經濟效益及環境效益，可在后期項目實施中投資與推廣使用。

2 高層建筑鋼結構設計原則及主要形式說明

2.1 高層建筑鋼結構設計理念及原則分析

對于裝配式建筑設計而言，在進行設計時應遵循以下原則：一是建筑物的設計應符合國家的有關政策、法規，做到安全可靠、先進適用、經濟合理、環境友好；二是結合工程特點，積極慎重采用具備應用條件的新技術、新設備、新材料、新工藝；三是結構設計時應堅持以節約資源、充分考慮社會效益為原則；四是項目設計及實施中應采取切實有效的措施節約用地、保護環境、滿足勞動安全要求。

對于該類建筑項目設計施工中預制裝配的有效管理及實施，應從以下方面進行考慮：一是總體規劃設計應遵循模塊化、標準化、構件標準化、部品標準化、門窗標準化等；二是構件拆分原則應堅持以模具數量最小化、連接節點簡單化、尺寸、重量合理化、復雜節點工廠化為原則；三是裝配式結構設計應采取有效措施加強結構的整體性，裝配式結構的節點和接縫應受力明確、構造可靠，并滿足可靠性、耐久性和舒適性等要求。此外，設計施工時應充分考慮施工現場情況，根據預制構件的功能和安裝部位、加工制作及施工精度要求，確定合理的公差，確保現場施工的可操作性；預制構件設計滿足制作、運輸、堆放、安裝以及安全、質量、環保等要求。

2.2 高層建筑鋼結構形式選擇及分析

從現有裝配式建筑項目施工而言，該項技術在我國的應用還處于基礎階段，現在所采用的結構形式主要有預制倉、鋼筋混凝土裝配式結構、鋼結構等，以下對其進行說明。

2.2.1 預制倉

預制倉就是將設備集中放置在一個預制箱內，設備與箱體均在工廠組裝完成，運至現場后完成拼裝。該種結構的優點在于結構緊湊、占地小、可以做到無縫對接等；其缺點在于操作空間小，使用中會存在漏水等情況，檔次低，后期維護使用成本高。

2.2.2 鋼筋混凝土裝配式建筑

該種結構主要是將結構構件（如梁、板等）按照設計圖紙要求完成預制后運送至現場完成組裝。該種形式對于接縫的處理常需要細石水泥土進行連接，進而對保證連接點的可靠性具有積極作用。但施工中的缺點也是明顯的，如梁板、柱運輸的吊裝難度大、需要較多的濕作業及抗震作用差，使得其使用受到限制。

2.2.3 鋼結構建筑

鋼結構裝配式結構屬于現有裝配式建筑使用的重點，具有以下特點：大多連接均采用螺栓連接，僅小部分需要在現場進行焊接或澆筑，減少了室內及室外裝修的工作量；構件的加工及生產不受現場環境的影響，且在建筑“三通一平”未開工前即可實現對建筑項目的實施，減少施工周期。此外，抗震性能好及自重輕也是主要優勢。

3 高層建筑鋼結構施工關鍵技術分析

3.1 高層建筑鋼結構施工防火技術及分析

按照我國2013年新頒布的《建筑設計防火規范》對建筑防火的具體要求，建筑的柱、梁等的耐火等級必須達到2.5 h及1.5 h以上。因此，在裝配式建筑項目設計中，為增加梁、柱的防火等級，梁、柱及與墻面所連接的一些構件均應進行防火處理，且應在表面涂抹防火涂料，以保證其耐火性。與此同時，對于現有裝配式建筑施工所使用的材料如ALC材料，厚度應符合要求，滿足《建筑設計防火規范》中對防火墻耐火極限不低于3 h的要求。

3.2 高層建筑鋼結構施工鋼結構防腐技術及分析

防腐技術是鋼結構建筑必須考慮的問題，而鋼材作為現有裝配式建筑所用的主要材料，其防腐應作為重點進行考慮。按照設計規范，對于鋼結構配件的最低除銹等級應滿足sa2 1/2級的要求。現在采用噴涂“冷噴鋅+面漆”作為主要防腐形式，即先噴涂ZD96-1冷噴鋅，后復涂聚氨酷面漆。該種形式中，冷噴鋅層中鋅含量必須大于96%以上，且噴鋅層的耐鹽霧考核應該滿足1800 h的要求。此外，對于防腐要求應能滿足30年不發生腐蝕的限制，以保證施工材料在混凝土內不發生腐蝕。

3.3 高層建筑鋼結構施工墻面接縫的處理技術及分析

裝配式結構建筑選用的ALC墻板與墻板、樓地面、墻板與梁柱之間的接縫是必須處理的技術問題，以防止后期使用中出現漏水問題，對建筑功能造成影響。通常情況下采用填縫劑封縫，但實際施工中，施工人員在刮膩子前應先對墻板縫使用耐堿玻纖網格布，防止墻板出現裂縫。此外，為防止構件拼接處出現漏水情況，施工時應利用材料特性對拼縫進行密封，實現防水。此外，采用現有新興的空心橡膠密封條防水也是主要的選擇。

綜上所述，當前建筑施工中強調能源節約及環境保護，提高建筑項目實施的經濟效益，實現可持續發展。裝配式結構施工對實現綠色施工、降低能源消耗發揮了重要作用。本文以裝配式建筑施工為例，對該種施工方式的價值及常規施工形式進行了說明，并提出了該類建筑施工質量保證的主要技術，可為后期該類建筑施工提供參考及借鑒。