裝配式鋼框架結構關鍵施工技術研究

摘要：以某裝配式鋼框架高層結構為背景，從宏觀上對鋼框架結構施工要點及重難點進行分析，探討了其在具體施工實踐時的應用，并提出解決措施，如應合理穿插鋼構件和疊合板的安裝施工等，為后續類似施工提供參考。

關鍵詞：裝配式框架結構;鋼結構;鋼梁;施工技術

0" "引言

裝配式建筑是未來我國建筑行業的發展趨向，從我國時代背景來看，推廣裝配式鋼結構已成為必然要求[1-2]。裝配式鋼結構源自西方，其技術體系經多年發展已較為成熟。其中，歐美國家在2010年已研發出Conextech鋼框架結構[3]，其為裝配式鋼結構以后的發展奠定了重要基礎，發展至今，最為常見的結構體系已轉變為裝配式輕鋼龍骨體系。作為最先將建筑生產納入工廠的國家，日本已經有較為完善的裝配式鋼結構建筑體系[4]。

我國關于裝配式鋼結構的研究起始與20世紀90年代，經多年發展，低層和高層兩種類型裝配式鋼結構已經成為我國主要發展方向。但現階段，我國裝配式鋼結構還是以改造應用為主，在自主研發以及推廣上仍與發達國家存在差距。對裝配式鋼結構的施工技術做出進一步研究，對于裝配式建筑的推廣和使用、提高建筑施工質量以及化解鋼鐵產能過剩等問題有重要意義。

1" "鋼結構施工工藝

1.1" "工程概況

某裝配式鋼結構項目結構組成共包括勁性柱、箱型柱、鋼梁以及方管支撐，如圖1所示。

1.2" "鋼柱施工

1.2.1" "鋼柱分段

在鋼結構施工中，鋼構件分段是其重要步驟，通過合理分段，可有效縮短鋼結構施工工期，并可使其安裝質量得到提高，鋼結構分段原則主要包括以下幾點：基于塔機的起重性能進行考慮，在塔機起重范圍選擇鋼柱的重量;構件分段之后，需保證所限制的運輸尺寸要求能夠得到滿足，確保尺寸符合最經濟的要求;長途運輸需求能得到滿足，運輸時沒有永久變形出現。在作業范圍內，該結構鋼柱2層共有1個分段，在樓層面上1.2m位置設置有鋼柱分段點，若塔機的起重限制小于分段質量，則在吊裝時應通過汽車起重機進行施工。

1.2.2" "鋼柱構件堆場

對于構件堆放也有相關的標準要求，需以安裝方便的原則作為基本前提，堆放時按順序進行。堆放時需在外側將構件基本信息以及相關標識顯示出來，以便于尋找使用。分類時可按照H型鋼梁或箱型柱的方式，并以100cm的間距單層堆放主構件，根據上下兩層的方式通過木支墊堆放次構件。此外，需注意結合現場實際進行構件的堆放，且在需支墊的位置進行支墊，避免構件因出現變形而無法正常使用。除了需要根據標準堆放構件之外，還需要做好場地排水，避免構件因滲漏水等問題而影響使用。

1.2.3" "安裝鋼柱

鋼柱構件吊裝前，應在鋼柱上部連接耳板位置預先焊接上鋼柱吊點。在進行正式安裝之前，需預先通過定位線上下節柱對接端口中進行標記，以作為基準線進行安裝。連接板可通過螺栓進行臨時固定，對齊上柱四面和下柱的中心線，在完成焊接后需先將臨時連接板進行割除。通過千斤頂調整鋼柱垂直度，以對柱的對中程度進行校正，并通過兩臺經緯儀對鋼柱垂直度進行測量。

在完成校正之后，將連接板螺栓擰緊后即可進行焊接。通過螺栓錨固墊板對鋼柱四個面的耳板進行扭轉調整，并通過柱的四個面進行千斤頂安裝，從而糾偏鋼柱對接接頭。，將連接板的上下耳板通過臨時螺栓進行固定后，即可通過采用千斤頂等調整柱間隙的方式調整標高。

1.2.4" "鋼柱焊接

鋼柱有箱型截面，采用分段的方式進行運輸，并在現場高空焊接，焊接量較大。在框架結構中，應先從結構中間構件進行鋼柱的施焊，在框架形成后即可朝向左右進行擴展焊接。通過手工焊的方式進行根部打底，中間用半自動焊的方式填充、蓋面的方式進行焊接。通過CO₂氣體保護半自動焊的方式，對帶襯板焊件進行焊接。雨季時需避免鋼柱中有雨水灌入而出現腐蝕，為此要采用一定的避雨措施。否則焊接過程中有雨水掉落，會影響焊接質量。

1.3" "鋼梁施工

1.3.1" "吊裝鋼梁

以1/4的構件長度作為鋼梁兩端的吊點，將吊耳焊接到鋼梁上翼緣的吊點位置。

1.3.2" "連接鋼梁

吊裝跨度和噸位較大的鋼梁。將吊耳焊接到鋼梁上翼緣位置再進行吊裝，可通過一次多吊的方式吊裝質量較輕的鋼梁。需按照先進行主梁安裝后進行次梁安裝的原則，進行鋼梁的安裝，確保其穩固焊接后才可安裝下層。鋼柱梁和鋼次梁的連接圖2所示。

1.4" "鋼構件防火

在準備階段應先清理好涂層表面。涂裝施工時必須按照相關要求進行，檢測清理工作質量的標準是表層干燥和清潔[5]。通過目測以及干凈軟紙的擦拭的方式進行檢測。在涂裝防火涂料前，需對鋼構件防銹涂層進行檢查，以確保其是否有破損。若鋼構件表層有浮銹或泥土等情況則必須進行清除。對于油脂等殘留物則應通過稀釋劑等進行清除，焊接處的損傷則應通過補涂等方式進行修復。通過清水等對各種附著物進行清洗，最后再通過壓縮空氣對殘留物進行清除，一般采用動力砂輪片等清除氧化皮。

對于防銹和防火等涂料則應通過全樹脂型高性能粘結劑進行粘結。在防銹和防火涂料間應涂裝上粘結劑，以使其粘結強度得到提高，并避免空鼓現象。粘結劑加上防火涂料的組合方式，可以提供給鋼結構穩定持久的防火保護，一般情況下，防火涂料應具有0.04MPa以上的粘結強度。

1.5" "施工重難點分析

1.5.1" "高層鋼結構施工時的變形協調

安裝鋼結構主體時，自重荷載會隨著不斷增加的主體結構高度而不斷增大，如何確?？蚣芙Y構施工時的變形，不對結構安全性以及運營階段的使用造成影響十分關鍵[6]。一般情況下，可通過預留后澆帶在現澆樓板以及對鋼柱安裝長度進行調整的方式來解決。

1.5.2" "環境影響下的焊接質量

鋼結構主體有較長的施工周期，需經歷各種環境，特別是高度較高的建筑，風荷載對其有較大影響。在強風環境下仍需確保鋼結構焊接質量。對此應結合四季環境考慮，制定出針對性較強的控制焊接質量方案，對質量進行精準把控。為使焊接效率得到有效提高，可通過氣保焊的方式進行地層結構的焊接，將專用焊接防風棚設置到結構高層處，并通過電弧焊焊接，以使焊接質量得到提高[7-8]。

1.5.3" "高層建筑有較高測量控制要求

測量是其重要的控制階段，對鋼結構安裝質量有較大影響，若不對測量精度進行把控，會對工程進度造成一定影響。相比于普通結構而言，高層建筑對精度控制要求更高，測量實施時有較大的難度。該工程有較多的樓層，測量時工作量較大以及對精度要求較高。

該項目使用的是“地下室外控+上部內控”相結合的測量方法，基于的原則為“由整體到局部”。具體思路為：基于市一級控制點坐標及高程，復測圖紙基準點，對其準確性進行驗證。在復測完基準點之后，通過“外控法”將主控制點布置到結構四周，并對控制點進行加密。根據主要和加密的控制點，通過導線往返觀測的方式確定平面控制網的首層。通過激光鉛垂儀垂直引測控制點高度。

1.5.4" "高空作業安全防護

需針對性制定高空作業鋼結構安裝的安全防護方案。在本項目的安裝施工中，安全施工是其重點所在。施工人員走動到鋼主梁時，需確保鋼柱間有安全繩。將鋼爬梯安裝到鋼柱上，以方便施工，且需將防護欄焊接到操作平臺上。將挑網設置到裝配式鋼結構外立面，并將耳板焊接到四周鋼梁上，鉸接挑網架和耳板，并采用鋼絲繩對上、下兩層挑網進行拉結。

1.5.5" "合理穿插鋼構件和疊合板的安裝施工

安裝上層次梁會使下層大塊疊合板的吊裝受到阻礙，基于該難點考慮，以兩層作為一個分段，按照兩層一吊的方式吊裝鋼柱。先安裝好鋼柱、主梁和下一層次梁，再安裝疊合板，然后再安裝上層次梁，最后再吊裝上層疊合板。

2" "疊合板施工工藝

2.1" "流程

2.1.1" "疊合板運輸

需要根據疊合板特性進行運輸。一般情況下，在運輸疊合板時需要滿足一定標準，堆載高度一般需控制在6層以下，且在運輸途中，需將小木方放置在各層疊合板間以用作墊木。疊合板一般有較大的板塊面積，但整體較為單薄，運輸道路的寬度及轉彎半徑等，均會對疊合板的運輸造成一定的影響。為此運輸前需勘察好運輸路徑，根據道路情況預判所需的運輸量，必要時還需制定一定的運輸方案。

2.1.2" "疊合板吊裝

在起吊疊合板時，需先采用垂直起吊，并控制速度緩慢進行，當起吊至一定高度時在改成水平吊運。因疊合板大且薄，在起吊時不可猛烈起吊，以避免出現磕碰。緩慢且勻速起吊可保障疊合板完整性，當吊運到一定位置后需緩慢垂直降落，再對具體位置進行調整。

2.1.3" "疊合板安裝

搭設下臨時支撐，吊裝疊合板，綁扎疊合板上部澆筑層，澆筑并養護疊合板上部現澆層混凝土，最后再將疊合板下支撐拆除。

2.1.4" "疊合板驗收

驗收疊合板共包括3個方面內容：第一是構件廠驗收疊合板模具及材料，并對尺寸和外觀進行檢查。第二是現場驗收，包括對相關證件資料的驗收。第三是安裝質量的驗收。

2.2" "安裝施工要點

設計圖紙中，主要是通過將疊合板搭設到鋼梁上，以進行疊合板和鋼梁的連接。疊合板下方和鋼梁上翼緣的間隙約有10mm，以便于放置PE棒，后續再通過流水砂漿將縫隙填滿。施工時，因疊合板尺寸、跨度較大，在鋼梁上搭設疊合板時，僅進行15mm的搭設無法保障疊合板在鋼梁上的搭接足夠安全。

若在鋼梁上直接進行疊合板搭設，則可能導致吊裝疊合板時出現垮塌等現象。為保障疊合板能夠安全搭設到鋼梁上，必須在吊裝疊合板時相應設置施工臨時支撐。初步選用獨立支撐作為臨時支撐，并借助H型鋼結構鋼梁的優勢，設計出能夠結合H型鋼梁上下翼緣的臨時支撐，如圖3所示。

該臨時支撐主要包括H型鋼梁、角鋼桁架以及U形頂托支架。通過工廠焊接角鋼的方式制作角鋼桁架，選用尺寸為∠50mm×50mm×4mm的角鋼作為上下弦桿，選用∠40mm×40mm×3mm的角鋼作為腹桿，通過螺栓將兩片角鋼桁架單元進行連接，以制成支撐架。以10cm為間隔在鋼桁架上下弦桿的位置開螺絲孔，以調整對接尺寸。將U形頂托布置到鋼梁下翼緣，通過U形頂托將角鋼桁架安裝到鋼梁上翼緣位置，沿鋼梁方向進行布置和調平，再將疊合樓板搭設到其上部位置。

3" "結語

在裝配式鋼結構的施工中，應做好鋼柱分段、堆場以及焊接等安裝工藝。為使構件運輸和安裝更為便捷，在施工前應對鋼柱進行合理分段，做好場地堆放的布置工作。針對風荷載以及環境的影響，需結合現場條件制定合理措施，避免對安裝和焊接鋼柱的質量產生影響。結合背景項目的施工難點考慮，應合理穿插鋼構件和疊合板的安裝施工，確保施工質量。

參考文獻

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