裝配式鋼結構在實際工程中的應用

張偉?王斯偉?白寶華?潘啟科

摘要：隨著城市化建設進程不斷加快，城市建筑項目也有了很大的改變，裝配式鋼結構建筑與傳統建筑進行比較，對施工人員管理能力和實踐經驗的要求比較高，施工過程中還需充分考慮各方面的因素，加強施工全過程的管理，合理應用施工技術，進而建設出優質的鋼結構項目。本文主要從作者實際工作經驗入手，對裝配式鋼結構施工過程的應用進行分析，希望對有關從業人員帶來幫助。

關鍵詞：裝配式;鋼結構;建筑施工

前言：當前的裝配式建筑施工成本是制約裝配式鋼結構住宅作為商品住宅發展的一個因素，研究和推廣的過程中，很多時候只考慮建造成本降低，忽視了施工難度降低和施工費用增加，不利于對最終建造成本的降低。下面就對其進行探討。

1 裝配式設備材料運輸布置的分析

裝配式建筑主要是應用工業化加工鋼構件或者是混凝土預制構件，進行施工現場吊裝施工作業。在施工過程中所需吊裝構件的數量比較多，重量大，對垂直運輸設備的性能要求比較高，吊裝設備是否合理，將會直接影響到工程施工成本和進度。為合理的布置垂直運輸，還需要考慮到設備起重性能參數、最大構架重量、設備的布置數量、設備的租賃費用，平衡各方面需求，最后得出經濟合理的布置方案。

本文主要是以某二代裝配式鋼結構的房屋作為例子分析，該房屋地上有33層，單層建筑的面積為800平方米，如果說采用傳統的同體量鋼筋混凝土結構進行現澆施工，只是需要布置QTZ80型塔吊就能夠滿足施工過程中的垂直運輸要求。就裝配式鋼結構的住宅施工，單層需吊裝構件數量超出300件，最大的構件重量是2.5噸，就塔吊的安裝，還需按照作業回轉半徑55米，起重量為2.5噸進行計算，選擇QTZ160型塔吊便可滿足起重量要求。為盡可能的縮短作業回轉半徑至30米，還需按照兩臺塔吊考慮。結合集團一代裝配式鋼結構住宅施工情況，布置一臺大型塔吊，單層需要吊運構件較多，因為樓面的施工增加，垂直吊運的時間逐漸變長，施工吊運的速度也明顯的下降，進而影響到施工的進度。市場調研分析得知，QTZ160型塔吊的租金約為QTZ80型的三倍，綜合考慮后決定布置兩臺QTZ80型塔吊，既能滿足起重量要求，又能提高吊運速度，并且可節約施工成本。

2 鋼結構安裝速度和精度的控制分析

裝配式的鋼結構住宅施工階段，鋼結構的安裝速度影響整個建筑施工速度，施工速度慢，施工周期長會對其工程造價有著直接影響。在總裝中，結構體系安裝精度會影響到后續維修墻板安裝，尤其是高層的裝配式鋼結構住宅，總裝的高度近百米，層高累積偏差的過大，有著嚴重后果。所以，加強鋼結構安裝速度、精度控制對于成本和質量的工作有著直接影響。

在本項目的施工初期，單層鋼結構的安裝需要15天，遠遠低于傳統的鋼筋混凝土現澆結構住宅7-10天一層主體結構的平均澆筑施工速度，若計算正常養護時間，施工周期會更長。在施工到六層的時候，鋼結構的安裝精度跟蹤檢查發現，部分鋼柱的垂直度累積偏差就達到了3公分，繼續施工會嚴重的影響到鋼結構安全、后期的墻板安裝。經過和參建方的協調溝通，發現施工進度的緩慢、安裝精度的偏差比較大，主要是因為下面因素造成的：

首先，和一代裝配式鋼結構住宅進行比較，設計過程中為降低建筑成本，大大的減少單位平方米用鋼量，鋼構件的強度差，剛度不高，運輸裝卸的時候又沒有做好有關保護工作，使得部分構件的彎曲變形現象較為嚴重，在安裝之前還需做好現場的二次校正處理，耗時比較長，并且因為構件的剛度不夠，極易產生變形，難以控制安裝的精度。

其次，梁柱節點的連接設計是全焊接，單層的鋼梁為兩百多根，梁柱的節點為四百多個，每個梁柱的節點為三條焊縫，焊接的工作量是比較大的，會對施工速度有所影響，并且全焊接會對裝配、固定帶來不便，焊縫比較多，焊接變形比較大，嚴重的影響到鋼結構的安裝精度。

按照問題出現的原因分析，后續施工可以采取多種的改善措施：

首先和一代的裝配式鋼結構住宅建筑進行比較，設計過程為降低建筑成本，大大的減少了單位面積用鋼量。建議設計單位對于部分變形比較大的同類構件，還需適當的對其構件鋼板厚度進行調整，進而提升構件剛度。鋼件在運輸、裝卸的時候，還需做好有關保護工作，增加墊木數量，對吊點進行合理的安排，減少構件二次搬運時出現變形。就運輸到現場的構件在吊裝之前還需進行全面的變形復核、校正，對于變形嚴重和施工不方便校正的構件進行返工處理。在和設計單位進行協商后，將其梁柱節點連接由全焊接改成翼緣腹板的焊接方式，減少其焊接工作量和焊接變形的影響，并且便于鋼件先栓后焊，便于構件拼接、精度的控制。在進行安裝的時候，較為常規的鋼結構安裝可以對其安裝精度控制指標進行提升，加強邊部的安裝精度監測，保證單層的安裝精度誤差處在可控范圍內。

3 高標號的混凝土灌注施工

本工程主要是采用了鋼框架支撐結構，鋼柱主要是應用了焊接的方矩管，在管內注入C80、C60高標號混凝土，共同構成一個豎向荷載體系。采用高拋免振自密實的混凝土技術，應用吊斗柱頂灌流施工技術，在施工階段發現混凝土的離析、梁柱節點位置的水平加勁板下方的空洞，在澆筑完成后，完成鋼管柱在層高位置的明顯鼓凸變形。

3.1綜合原因分析

第一，雖然高拋免振自密實混凝土具有一定的高拋施工能力，流動性強，不需振搗，自密實特性，但由于方矩管內部空間小，澆注條件較差，鋼柱加工分塊三層一節，混凝土澆筑時自柱頂自由傾落，高度達九米以上，自由傾落高度過大極易產生離析。第二，鋼柱加工時，只在每節柱腳的底部設置排水孔，在梁柱節點處的內部水平加勁板下方排氣排水不良，并因不具備振搗條件而未采取振搗措施，造成空洞。第三，與第一代鋼結構住宅設計相比，第二代鋼結構住宅大大減少了每平方米的鋼用量，而在方矩管柱層板高度處，鋼板厚度相對較弱，不能抵擋混凝土側向壓力，從而導致鋼管柱鼓凸變形。

3.2應對措施

第一，配置一臺具備二次攪拌功能的小型混凝土灌注機，將混凝土吊運至灌注機料倉進行二次攪拌，提高了混凝土灌注前的工作性能;同時，泵管相對細小，可從柱頂插入到方矩管鋼柱體內一定深度，減少混凝土澆筑時的自由傾落高度。第二，在梁柱節點的內側加勁板下面四周各鉆兩個排水排空孔，使混凝土澆筑時該部位能順利排出水氣;在梁柱節點的外置平板震動器上，對節點進行振搗，保證該部位混凝土灌注密實，避免空洞。第三，針對鋼管柱的鼓包變形現象，澆注前在每層鋼管柱四周、每層中高位置安裝兩個活動式鋼抱箍，共同抵抗澆筑混凝土時產生的側向壓力，待混凝土硬化后再將其拆除循環使用。實施上述改進對策后，所發現的問題有明顯改善，通過跟蹤監測，各項數據均達到質量控制要求。

4 鋼砼脫粘現象處理

鋼柱內壁混凝土完全硬化后，由第三方檢測單位定期對澆筑質量進行檢測，發現被檢測的鋼柱內壁混凝土與鋼板之間普遍有間隙，即所謂的脫粘現象。作為一種新結構形式，為弄清其產生原因及對結構受力的影響，施工單位請有關專家進行分析論證，并提請設計單位核實其受力情況。經過分析論證認為，產生脫粘現象的主要原因是混凝土硬化時固有的收縮特性，特別是高等級混凝土硬化時，這種現象更為明顯;根據受力分析，由于間隙較小，只有0.05 mm左右，因此不影響整個結構的受力。與此同時，專家建議，在保證強度和流動性的前提下，適當增加減水劑，降低水灰比，增加膨脹劑的用量，消除混凝土的硬化收縮，使脫粘現象得到有效改善，脫粘面積大幅度降低。

結束語：

總而言之，隨著政府加大對裝配式建筑的政策鼓勵和產業引導力度，各類裝配式住宅如雨后春筍般涌現，并逐步增加了所占比例;作為裝配式住宅的一種形式，裝配式鋼結構住宅也在不斷地進行研發和穩步推廣。與傳統的鋼結構住宅相比，裝配式鋼結構住宅施工要求更高，面臨新的技術、管理問題。

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