裝配式鋼結構住宅施工工藝探析

馬 中

(寧波市建設集團股份有限公司 浙江寧波 315000)

0 引言

隨著建筑工業化的持續發展，裝配式鋼結構住宅悄然興起。與傳統的裝配式鋼筋混凝土結構住宅相比，裝配式鋼結構住宅工業化程度高、抗震性好、綠色環保，更符合可持續發展的要求。為此，住建部2019年陸續批復了7個省(自治區)開展裝配式鋼結構住宅試點工作，作為試點省份之一的浙江省緊接著發布了《浙江省推進鋼結構裝配式住宅試點工作方案》，要求到2020年，全省累計建成鋼結構裝配式住宅500 000 m2以上，占新建裝配式住宅面積的比例力爭達到12%以上。但在裝配式鋼結構住宅施工中，普遍存在安裝精度要求高、鋼構件成品保護難、外墻易開裂等施工難點。為保證裝配式鋼結構住宅的施工質量，解決以上問題刻不容緩。

1 工程概況

某工程位于浙江省寧波市江北區老外灘城市中心區，其中一棟樓為裝配式鋼結構住宅，建筑面積為4 623 m2，地上12層，地下1層，標準層層高3 m，建筑高度40.45 m。主要鋼構件有寬鋼管混凝土柱、窄翼緣型H型鋼梁、鋼板剪力墻和可拆卸底模鋼筋桁架樓承板，其外圍圍護結構采用蒸壓加氣混凝土塊和AAC外墻大板相結合。地下室柱、樓板混凝土為C30，鋼管混凝土柱內灌自密實混凝土強度為C30和C40。

結構標準層共有76根鋼梁、40根鋼管混凝土柱及3道鋼板剪力墻。風雨連廊和陽臺部位采用鋼筋桁架樓承板，鋼梁主要規格分別為H350×150×6×8、H350×150×6×10、H350×150×6×12、H350×150×6×14，鋼管混凝土柱主要規格分別為□300×160×08、□300×200×10、□350×350×12、□400×160×10、□400×160×12、□400×160×14，鋼桁架樓承板主要型號為TD3-80和TD5-120，其平面布置如圖1～圖2所示。

圖1 鋼梁平面布置圖

圖2 鋼管混凝土柱平面布置圖

2 裝配式鋼結構住宅施工流程

標準層吊裝流程[1]：樓板混凝土澆筑→鋼管混凝土柱吊裝調直焊接→鋼梁吊裝調直焊接→外墻PC或AAC吊裝→承重架搭設→模板鋪設→鋼筋桁架樓承板吊裝→鋼板剪力墻吊裝→鋼筋綁扎鋪設→外圍鋼筋綁扎焊接→外圍吊模施工→現澆樓板混凝土澆筑。

2.1 地下室吊裝流程

施工總體流程從地下室階段開始到屋面結束，涉及到整個主體結構的施工過程。首先，在鋪設底板鋼筋時進行鋼管混凝土柱柱腳的預埋，然后澆筑地下室底板，接著進行首節柱的吊裝。首節柱高度一般超出地下室頂板1.5 m，通過TC7030塔吊采用兩點或四點吊裝法進行吊裝。鋼管混凝土柱標高通過地下室標高線進行控制，吊裝完成后用纜風繩進行固定，再進行承重架搭設、模板鋪設、鋼筋綁扎。梁筋綁扎時要將鋼筋焊接在鋼管混凝土柱預留的牛腿板以及套筒上，確保受力效果，最后進行頂板混凝土的澆筑。

2.2 上部結構吊裝流程

2.2.1 鋼管混凝土柱吊裝技術

按標準層施工流程，首節柱吊裝樓板澆筑完成后，進行第二節柱子的吊裝。上、下節柱對接后，通過柱上的耳板進行臨時固定，借助千斤頂進行臨時糾偏和調直，以便鋼梁尺寸與柱間尺寸能夠相對應。該工程單節柱高7.5 m，吊裝前應對下節鋼管混凝土柱的對接面進行清理與除銹，使得兩節柱對接面能夠更好的結合。吊裝后采用4.8級安裝螺栓進行臨時固定，上下節柱子間開坡口，采用二氧化碳氣體保護焊接，對接焊縫滿足一級焊縫的施工要求。兩節鋼管混凝土柱對接方式如圖3～圖4所示。

圖3 上、下節柱連接詳圖

圖4 鋼管混凝土柱剖面圖

2.2.2 鋼梁吊裝技術

該工程為精裝修交付住宅項目。為保證精度，鋼梁的吊裝由中間向兩側依次吊裝，以減少施工誤差的累積。鋼梁吊裝時，要確保大六角螺栓與鋼管混凝土柱上的螺栓孔對齊。遇到無法進入時，可用銼刀進行微小修調。待鋼梁吊裝完成螺栓擰入調直后，最后進行螺栓的焊接，使整個鋼框架形成一個整體。

2.2.3 外墻AAC大板吊裝技術

該工程外圍護結構采用B06級A5.0 AAC外墻拼裝大板，其構件在工廠內預制加工成型，與鋼梁的連接，采用在底部預埋鐵件上部加焊角鐵的形式。整個主體結構形成可靠連接，側邊與鋼管混凝土柱用灌漿料進行連接。

外墻AAC大板吊裝，需待鋼梁焊接及本標準層軸線完成后，再進行吊裝。應根據現場軸線和激光儀進行上部角鐵的焊接，以確保大板定位精確，保證后期外立面平整度。大板由內朝外進行吊裝，待吊裝落地后，采用撬棍或人力將AAC大板嵌入鋼梁與混凝土樓板的中間，隨后進行加固焊接，完成整個吊裝過程。

2.2.4 鋼筋桁架樓承板吊裝技術

在鋼管承重架上鋪設模板后，進行鋼筋桁架樓承板的吊裝。主要步驟包括：吊裝樓承板后進行支座鋼筋以及角鐵的焊接、水電套管的預埋、面筋的綁扎、臨時支撐的搭設，最后與樓板同時澆筑混凝土。

2.2.5 鋼板剪力墻吊裝技術

鋼板剪力墻的吊裝分為兩部分，底下一塊在鋼筋綁扎完成前需進行焊接，待雙層雙向鋼筋穿透鋼板剪力墻底部澆筑混凝土完成后，再進行上部鋼板剪力墻的焊接，吊裝順序如圖5所示。

圖5 鋼板剪力墻吊裝順序詳圖

3 裝配式鋼結構住宅施工難點

3.1 施工工期問題

該工程施工前期階段，由于受場地限制，無法對本棟樓單獨布置塔吊，塔吊利用率較低，此外，鋼結構吊裝無法連續進行。根據標準層的進度統計，柱吊裝及調直共需2 d，二層鋼梁吊裝共需4 d，影響到主體結構施工進度。為滿足施工進度要求，后續采取汽車吊與塔吊不間斷吊裝，鋼管混凝土柱吊裝及調直僅需1.5 d，鋼梁吊裝調直時間縮短至2 d，從而使工期得到提升。

3.2 后期的質量隱患

鋼結構在公共建筑及大型廠房中應用廣泛，其防火防腐定期檢查和維修較容易做到，但在住宅商品房中的實施卻非常困難。且鋼結構住宅戶內的鋼梁腹板上部存在較多水電管線洞口，商品房在移交業主后，如破壞鋼梁腹板，可能會導致產生結構上的不安定因素。因此，在設計階段，由鋼結構單位提前深化水電套管預留孔，如圖6所示，可有效避免后期不合理開孔現象的發生[2]。

圖6 鋼結構與機電專業配合深化預留套管洞

3.3 鋼梁和鋼管混凝土柱吊裝精度

鋼管混凝土柱與鋼梁在吊裝的過程中，吊裝精度可能會產生微小的偏差。對模板和鋼梁之間的縫隙，需要每層采取不同規格的模板條進行填充，耗工耗時，增加施工成本。因此，保證鋼結構吊裝的精度極為重要。

3.4 鋼梁和鋼管混凝土柱混凝土的澆筑

為保證鋼結構母材不受水侵蝕造成構件破壞，鋼梁的外圍迎水面均有混凝土及鋼筋的包裹。但在施工過程中，由于鋼梁翼緣板過寬，將導致粒徑較大的粗骨料無法進入鋼梁腹板中心和底部，振搗棒無法進行振搗。為避免澆筑后出現部分蜂窩麻面，采購直徑較小的振搗棒，且每次澆筑樓層混凝土前，要求商品混凝土廠家先發一車骨料粒徑較小的細石混凝土，對外圍的鋼梁截面優先進行澆筑，有效避免了蜂窩麻面現象的發生。

鋼管混凝土柱涉及迎水面部位也需進行外包。由于外包尺寸較小，采用灌漿料進行施工，該工程在柱高范圍內采用定型化模板，下口采用雙面膠及柔性PE棒進行封堵，如圖7所示，澆筑后成型效果較為美觀。

圖7 鋼管混凝土柱外圍灌漿料澆筑施工工藝

3.5 鋼構件的成品保護

在項目的全壽命周期中，必然存在著施工不當造成的構件損壞。例如構件進場、吊裝時的碰撞都會對結構本身產生影響。因此，對構件的成品保護，在施工中不可忽視[3]。該工程現場采用鋼管混凝土柱周邊貼護角條的形式，且當鋼管混凝土柱擁有兩道或三道防腐漆時，一般在工廠制作時只涂刷底漆，等到中驗結束防火涂料施工前，再依次進行每個柱子的中漆和面漆的施工，確保鋼柱鍍層的完整性。

3.6 外墻與鋼管混凝土柱接縫處抹灰開裂

為避免裂縫的產生，該工程在墻體與鋼管混凝土柱交接處設置拉結筋，按照砌塊模數，每道設置增強拉結，并在抹灰前加設鍍鋅鋼絲網進行抵抗。在輕質AAC條板或AAC大板與鋼管混凝土柱交接處，設置一段現澆結構，鋼結構邊設置栓釘，并采用微膨脹高強無收縮灌漿料進行灌注，增加墻體與鋼結構的連接，再在抹灰階段加設鋼絲網，減少后期滲漏水風險。材料進場時，需對板材質量進行嚴格檢查，現場覆蓋防雨布。

3.7 防滲漏問題

由于鋼結構和混凝土之間存在天然縫隙，因此，在施工過程中，對于涉水房間，以及外圍迎水房間，均會設置定型化止水鋼板，如圖8所示。

圖8 鋼管混凝土柱止水鋼板設置

外墻AAC大板也是發生滲漏的重要部位。其滲漏點主要分為3處：分別為大板與鋼梁頂部、大板與鋼梁側邊、大板與混凝土交界處。針對滲漏隱患，現場深化了以下3處節點，板底設置300 mm高混凝土導墻并進行角鐵預埋，后期進行灌漿料灌漿以密實板底部分；板頂設置100 mm高、60 mm寬企口，上部鋼梁外圍混凝土下掛，側邊采用60 mm高強無收縮微膨脹混凝土灌漿料將大板與鋼管混凝土柱相連接，有效避免了水的滲漏，如圖9所示。

(a)頂部施工節點

(b)底部施工節點

(c)側邊施工節點圖9 AAC大板底部上部與側邊施工節點

3.8 防火涂料施工

鋼結構住宅主要采用厚型非膨脹防火涂料。由于鋼管混凝土柱鋼梁表面存在二道甚至三道漆，導致防火涂料的粘結能力不足。因此，鋼管混凝土柱表面界面劑的涂刷質量，以及界面劑材料本身的抗壓強度極為重要。應控制界面劑廠家生產質量，并加強界面劑涂刷的工人交底。裝配式鋼結構住宅內防火涂料一般采用石膏基防火涂料，因此，在防火涂料施工完成后，施工區域需長期保持干燥。

3.9 精裝修施工

精裝修施工過程中，可能存在墻體的木基層釘掛。在施工過程中隨意釘掛，導致防火層或防腐涂層的破壞影響后期驗收。墻面開槽預埋管線后，需要及時做墻面的隔音處理。在精裝修單位進場后，需對其施工管理人員及班組加強交底，避免后續施工出現此類情況。

3.10 鋼梁內側和鋼板剪力墻兩側施工

由于隔音和防火的需求，在室內鋼梁兩側及鋼板剪力墻兩側，需要進行蒸壓加氣混凝土砌塊的粘結。因動荷載的存在，使得砌塊面抹灰后產生開裂風險。本工程采用機噴石膏砂漿摻泡沫阻燃顆粒，同時滿足隔聲、防火要求，避免了后期面層抹灰的開裂風險。該工程前期探究兩種施工工藝的優劣性的實體樣板，如圖10～圖11所示。

圖10 鋼板墻剪力墻及鋼梁采用機噴石膏砂漿摻泡沫阻燃顆粒

(a)鋼板墻剪力墻及鋼梁外貼蒸壓加氣混凝土薄片

(b)鋼板剪力墻側邊施工節點

(c)鋼板剪力墻及鋼梁兩側現場實際施工做法圖11 鋼板剪力墻及鋼梁兩側做法

4 結語

通過上述工程難點分析可看出，從前期設計到中期方案，直至后期的現場施工，每個階段都要提前做好深化設計和技術交底。如鋼構件連接節點、機電預留預埋、外墻防滲漏節點的深化設計，塔吊等吊裝機械的布置、鋼構件制作及安裝精度的控制、各工序間穿叉配合的前期策劃，以及對項目管理人員和現場作業班組的技術交底等，對保證裝配式鋼結構住宅的施工質量、加快施工進度、降低施工成本都至關重要。