裝配式鋼結構高層建筑施工技術應用研究

王麒翔，雷坤明

（忠縣建設工程質量中心，重慶404300）

1 引言

建筑工程中，預制構件主要在工廠集中生產，生產完成后，將各個部分運輸至施工地點進行拼裝，因此，減少了原本構件加工環(huán)節(jié)造成的污染。裝配式施工技術可用于鋼結構、混凝土結構以及木結構等結構的施工中，具有高環(huán)保性、工期短、施工效率高等優(yōu)勢。作為一種新型的施工方式，裝配式施工技術的應用前景非常廣闊。2020 年，我國住房和城鄉(xiāng)建設部提出相關規(guī)定和建設目標，城市內的裝配式建筑類型的比例要超過總體新建建筑比例的20%，并提出到2025 年，裝配式建筑的占比要達到最少50%。

2 裝配式鋼結構施工的特點

裝配式鋼結構施工技術主要有以下特點：

首先，集成化特點。裝配式鋼結構的各類預制構件由專門的工廠進行集中生產，且生產效率較高。各構件能夠通過靈活的組裝方式進行安裝，極大地減少了其他連接材料的應用，節(jié)省了施工成本。與以往的混凝土施工技術相比，裝配式鋼結構建筑的整體空間布局具有一定的自由性，并且相同尺寸的構件可以進行批量化生產，僅對特殊尺寸的構件進行單獨加工，可以加快生產進度。

其次，鋼結構建筑工程所用工期較短，并且相較于混凝土結構施工，縮減了施工流程，更便于對施工過程中的各個環(huán)節(jié)進行有效管控，提高了施工現(xiàn)場的有序性，可以有針對性地提高施工效率。

再次，構件安裝過程中不會產生大量的工程廢棄物，整體能耗較低，噪聲也較小，有助于實現(xiàn)綠色施工。

最后，在鋼結構建筑的構件制作方面，有較強的專業(yè)性，可以減少因構件尺寸、質量不合格造成的返工，促使整個裝配式工程的施工效率提升。

3 裝配式鋼結構高層建筑施工技術的應用

裝配式鋼結構施工技術的應用對施工環(huán)境的影響較小，同樣，其施工過程也不會受到來自自然環(huán)境的影響。另外，裝配式鋼結構施工技術的施工效果更加突出，可以提高建筑結構的穩(wěn)定性，并且抗震效果非常好，使建筑在后續(xù)的使用過程中穩(wěn)定性更加突出。對于鋼結構高層建筑，使用裝配式施工技術能夠促使結構傳力途徑簡單，充分利用各個節(jié)傳遞各構件之間的作用力，使建筑的穩(wěn)定性達到標準，從而使建筑更好地抵御各種外力的影響[1]。

3.1 預制構件的分段施工

在鋼結構建筑的裝配式施工過程中，若預制構件的長度、寬度、高度分別超出12 m、2.8 m、4.5 m，施工人員需要分段進行預制構件的安裝，從而提高施工效率以及起吊、安裝過程的安全性，這也是施工企業(yè)常用的施工方法之一。

3.2 預制構件的運輸與吊裝

預制構件制成后的運輸過程中，管理人員要合理規(guī)劃運輸過程，如距離、運輸車輛的選擇等。另外，需要確保構件的完整性，要采取保護措施避免構建出現(xiàn)損壞現(xiàn)以及未經允許私自切割改造等情況。

施工人員對構件進行吊裝作業(yè)時，首先，管理人員應根據(jù)建筑的結構設計方案，合理規(guī)劃吊裝作業(yè)的流程，并確保各環(huán)節(jié)施工的安全性，施工人員要佩戴安全保護用具，如圖1 所示。其次，在吊裝之前，技術人員還要對吊裝方案進行全面的分析，從而合理選擇施工設備，包括起重裝置的規(guī)格、型號等，確保起重裝置能夠滿足施工需求，并且操作范圍要能覆蓋整個吊裝施工區(qū)域，如圖1 所示。施工人員還要對即將使用的吊架、吊索、起重設備等進行承載力等參數(shù)的計算，確保其符合對預制構件的應力要求。吊裝過程中，應將起重構件的質量控制在設備參數(shù)允許范圍內。

圖1 預制構件吊裝施工現(xiàn)場

3.3 建筑外墻安裝

在裝配式鋼結構高層建筑的施工過程中，建筑外墻及相關構件和節(jié)點構件要預先在特定的加工廠進行集中生產，制作完成后運輸至施工現(xiàn)場進行后續(xù)作業(yè)。在施工人員安裝外墻板過程中，首先將分塊的外墻板進行連接，并且此環(huán)節(jié)的連接方式為全熔透焊接法。

在對外墻的安裝過程中，施工人員要嚴格按照施工圖中的具體參數(shù)進行作業(yè)，確保安裝誤差符合標準范圍。同時，完成一個環(huán)節(jié)就要對其進行質量檢驗，避免質量隱患的形成。參數(shù)確定后，可對墻板的垂直度進行細節(jié)調整，保證其垂直度符合要求。由于裝配式鋼結構建筑的預制外墻單塊墻板的自重較大，其安裝施工過程的操作難度也較大，施工人員在起吊墻板的過程中，需要單軌吊車的輔助，并根據(jù)施工現(xiàn)場情況適時進行移動操作。在預制墻板成功起吊后，可將其置于平穩(wěn)區(qū)域，并使用撬棍工具對墻板的具體置入位置進行調整，確保墻板與建筑物之間的水平、垂直度均能夠達到質量驗收標準。外墻構件成功置入建筑中后，施工人員應對預埋件進行焊接作業(yè)，使各構件連接穩(wěn)固[2]。圖2 為裝配式鋼結構建筑預制外墻吊裝過程。這種安裝方式能夠有效提高施工效率，充分發(fā)揮鋼結構裝配施工技術的作用，提高建筑物整體的穩(wěn)定性和安全性。

圖2 裝配式鋼結構建筑預制外墻

3.4 節(jié)能環(huán)保方面

目前，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各類施工技術不斷得到創(chuàng)新，并研發(fā)了許多新型施工技術，例如，當前還處在發(fā)展階段的鋼結構裝配式施工技術，相對于傳統(tǒng)的施工技術，極大地提高了施工效率，在保證施工質量與建筑使用質量的基礎上、縮短了工期，并隨之減少了施工成本。構件的截面相對較小，但是在穩(wěn)定性和安全性的方面有足夠的保障，所以，能夠在施工材料方面節(jié)約一部分的資金投入，進而達到提高施工企業(yè)經濟效益的目的。

傳統(tǒng)的建筑施工技術在應用過程中通常會在施工現(xiàn)場產成一定量的建筑垃圾和污染物，若沒有對其進行處理，會對施工區(qū)域周邊的生態(tài)環(huán)境造成不同程度的破壞。對于裝配式鋼結構建筑，其最主要的優(yōu)勢是施工過程對環(huán)境的污染較少，相較于其他施工方式較為環(huán)保，不論是構件預制過程，還是后續(xù)的安裝過程，都極大地減少了粉塵污染、噪聲污染等問題，有利于全面貫徹并落實綠色施工理念，符合當前建筑行業(yè)的環(huán)保需求。

3.5 鋼梁、鋼柱的安裝

在鋼梁、鋼柱的安裝過程中，施工人員應對現(xiàn)場的施工順序進行調整，此安裝環(huán)節(jié)在整個流程中非常的重要，所以，需要對鋼立柱的具體尺寸以及置入位置的準確度進行反復調整、核驗，以減少重復作業(yè)次數(shù)。在鋼結構建筑的施工過程中，梁與柱的承重作用非常關鍵，一旦出現(xiàn)自然災害或火災事故，整個建筑的結構的穩(wěn)定性將發(fā)揮重要作用，而建筑結構的穩(wěn)定性和安全性主要體現(xiàn)在梁和柱這2 種結構的安裝質量上。基于此，施工人員應在安裝梁、柱結構之前，提前對此類預制構件的質量進行全面核查，避免因材料質量不符合規(guī)范標準而產生安裝質量問題。核實完成后，可正式安裝梁柱，吊裝過程中，施工人員應將主梁進行綁扎，這種方式能夠有效避免錯位現(xiàn)象，然后可按照設計方案中的吊裝順序進行作業(yè)。為提高施工效率可在環(huán)節(jié)提高安裝速度，減少施工時間，若在此安裝環(huán)節(jié)，施工人員通過對施工現(xiàn)場的判斷選擇一鉤多吊的方式，那么需要對梁、柱構件的起吊質量進行控制，單次起吊質量避免超過5 t。

4 裝配式鋼結構建筑施工技術的優(yōu)勢

裝配式鋼結構建筑施工技術的應用還能高效結合現(xiàn)代技術——BIM 技術，在雙重技術的支持下，可以快速發(fā)現(xiàn)和處理施工問題及質量隱患，為保證鋼結構建筑的穩(wěn)定性打下堅實的基礎。在裝配式鋼結構施工技術的應用期間，建筑工程的各個施工工藝較為簡便，有利于在保證施工質量的基礎上縮短工期，提高施工效率。基于此，相關技術人員和管理人員需要明確裝配式鋼結構建筑施工技術的關鍵點，嚴格把控各個施工環(huán)節(jié)，保證施工質量能夠達到相關建設標準。

目前，逐步完善的裝配式鋼結構建筑施工技術能夠建筑整體的空間性和功能性進一步增強。同時，該技術能夠保障高層建筑的戶型設計具有一定的靈活性。最后，通過裝配式鋼結構建筑施工技術，建筑物容易出現(xiàn)的梁體外露問題也會大大減少[3]。

5 結語

在我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，各類新型施工技術獲得了更大的發(fā)展空間，高層建筑鋼結構裝配式施工技術雖然在我國的發(fā)展時間較短，但隨著該技術的廣泛應用，其施工優(yōu)勢和建設效果愈加得到人們的認可。高層建筑工程的高效建設與裝配式結構相結合起到的雙重作用下，能夠在很大程度上改善我國土地資源緊張的問題。