建筑裝配式鋼結構施工技術探討

摘?要：近些年，建筑業取得突飛猛進的發展，民用建筑的功能、外觀日漸多元化。現澆砼結構形式也面臨轉型，未來的方向是裝配式建筑。相較于傳統結構，裝配式鋼結構響應了“四節一環保”政策，也更符合可持續發展規劃。從短期內看，裝配式將會成為建筑結構今后的轉型方向，裝配式鋼結構也將成為最核心的類型之一。本文結合某裝配式鋼框架高層廠房工程，探討了鋼框架、疊合板、墻板節點以及設備固定等施工技術，以期為行業人員提供借鑒。

關鍵詞：裝配式建筑;鋼結構;施工技術

2016年，在《建筑產業現代化發展綱要》中提出，截至2020年在我國的新建建筑中，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%的具體目標。預計到2025年，裝配式建筑的比例還會增加至50%以上。我國倡導要推廣和使用鋼結構、混凝土這類典型的裝配式建筑，提高建筑行業的安全水平，更好地解決和消化過剩鋼鐵產能。裝配式鋼結構適應了新時代的潮流，符合國家的政策方向，其發展前景十分可觀。

1?裝配式鋼結構的優勢

1.1?空間布置靈活

對裝配式鋼結構來說，它的開間尺寸相對偏大，墻體多數為非承重墻。而平面空間又比較自由，用戶入住后結合個人的需求完全可以二次布置，對結構安全性幾乎沒有影響。鋼材的強度高，故相比鋼筋栓結構，鋼結構構件在截面尺寸上也要小得多。經設計，暖通設備、吊頂和水電管線都可以融入樓板中，構建智能化的布線系統，提高空間布局的靈活性。

1.2?自重輕，抗震性能優越

裝配式鋼結構，其承重構件都是選擇輕型熱軋型鋼以及薄壁鋼管，其截面受力相對較為合理，且沒有很高的自重。墻體、樓面均是選擇輕質材料，在同等的設計條件下，裝配式鋼結構的自重要明顯低于現澆砼結構。憑借強度高、延性好，裝配式鋼結構表現出卓越的抗震性能。另外，自重較輕有助于節約運輸、安裝成本，適合在地耐力差、運輸不發達的地區進行推廣使用。

1.3?綠色、節能、可持續發展

裝配式鋼結構，即在工廠內進行加工、裝配，降低工作量和噪聲。因此，施工中也體現較高的環保優勢。不論改建還是拆遷，裝配式鋼結構住宅都要簡單得多，材料可以回收和再利用，促進異地再生，被稱為真正的綠色建筑。

1.4?建造周期短、產品質量高

裝配式鋼結構呈現了工廠預制的特征，將計算機與數控機床進行融合。室內設計時，設計人員根據生產線來制作和生產產品，其效率和精度都比較高。施工時，裝配式鋼結構多屬于干作業，這就提升了效率。另外，無須支模養護，也就不存在自然因素的干擾。機械化安裝，操作上更為快速、便捷，減少了建設周期。

2?建筑裝配式鋼結構關鍵的施工技術

2.1?項目概況

某裝配式鋼結構項目，其裝配式鋼結構多為1#建筑、2#建筑。同時2#、1#建筑鏡像是保持對稱的，均屬于鋼框架結構。它的鋼框架，涵蓋了勁性柱、方管、箱型柱以及樓層H型鋼梁。結構部分：地下和地上分別為1層、21層，標準層高度4.2m，主體塔樓高度89.6m。

2.2?鋼結構施工工藝

2.2.1?鋼柱施工

2.2.1.1?鋼柱分段

鋼結構施工中，鋼構件分段是十分重要的一道工序。科學分段，有助于減少施工周期，改進安裝質量。鋼結構分段需堅持下列幾項原則：（1）鋼柱重量不能超出塔吊最大的起重能力;（2）構件分段后需要符合運輸的尺寸要求，最佳的尺寸：長度≤13m，寬度≤2.4m，高度≤2.8m;（3）適合長途運輸，不會出現永久變形。在作業半徑內，該工程鋼柱選擇了兩層1分段，分段點選址為樓層面上1.2m處。倘若分段重量已高于塔吊極限，建議改為汽車吊。

2.2.1.2?鋼柱構件堆場

構件堆放同樣也要遵從特定的規范和要求，一切要以方便安裝為基準，依次堆放。與此同時，要顯露出構件的信息，基本標識，便于后期查找。最重要的一點，做好分類堆放，結合H型鋼梁或是箱型柱維度依次完成分類。主構件應當單層擺放，間隔大約100cm，次構件需要鋪設一個木支墊，分兩層有序地堆放。需要說明的是，在構件堆放場地，應結合現場的實況進行堆放。需支墊的地方，嚴格設置支墊，防止由于變形而耽誤進度。除構件堆放符合行業標準外，相關人員還要控制好場地排水性，防止滲水阻礙構件的正常使用。

2.2.1.3?鋼柱安裝

對鋼柱構件進行吊裝，鋼柱吊點需要在連接耳板處進行預先焊接。安裝前，要在上下節柱上彈出一根定位線，使其和端口對接，將它視為安裝基準線。連接板要用螺栓進行固定，將上柱四面上的中心線逐一和下柱中心線進行對齊。焊接結束后，將臨時連接板予以割除。鋼柱垂直度，需以千斤頂進行調整和校正對中，并用經緯儀來測定鋼柱的垂直度。結束后，將連接板上的螺栓予以擰緊，隨即焊接。鋼柱4個面上均可使用螺栓來對墊板進行錨固，在四個側面上有序安裝千斤頂，以校正對接接頭。吊裝就位后，開始調整鋼柱的標高，臨時螺栓需要利用連接板來對上下耳板予以固定，并借助撬棒或是千斤頂對鋼柱間隙進行調節。

2.2.1.4?鋼柱焊接

鋼柱的截面一般是箱型，以分段的方式輸送至現場，進行高空焊接，整個工作量較大。從框架來看，鋼柱焊接應當從中間構件開始，建立框架后再往左、右兩個方向上擴展，進行焊接。方法建議選擇根部手工焊打底、蓋面焊接等。如果焊件本身帶襯板，則一律選擇半自動焊接。焊接時，作業的兩個人要保持對向同速。否則，可以從一側轉入另外的一側來實施焊接，確保操作的規范性。雨季時，應當避免雨水滲透到鋼柱中導致腐蝕，或是焊接時滴下雨水影響焊接質量。在雨季到來之際，相關人員要選擇恰當的防雨措施，方便后續的焊接工作。

2.3?鋼梁施工

2.3.1?鋼梁吊裝

吊點和鋼梁兩端之間相隔的距離，通常是構件總長的1/4，上翼緣吊點同樣也要焊接吊耳。

2.3.2?鋼梁連接

大跨度或是噸位較高的鋼梁吊裝。在上翼緣焊接吊耳再開始吊裝，針對自重不大的鋼梁，可考慮一次多吊。鋼梁需按下列順序進行安裝，先主梁后次梁。每根構件都已經校正并且得到了穩固焊接后，才能開始其他層面的安裝和作業。

2.3.3?鋼構件防火措施

施工準備時，應當及時對涂層表面進行清理。結合規范開始涂裝，以涂層表面絕對的整潔、干燥為準。檢測方法：目測，或是用干凈軟紙進行擦拭。涂裝前，需要檢查鋼構件表面的防銹涂層是否存在破損。倘若鋼構件外表黏附浮銹、油漬或是灰塵，需要立即清除。同時，用稀釋劑或清洗劑將上面的油脂、溶劑等各類殘留物予以清除干凈，焊接處破損的油漆涂層也要及時補涂。用水擦除灰塵和泥土，并用壓縮空氣來將浮塵、浮銹予以徹底清除，用動力砂輪片有效地去除焊渣和上面的氧化皮黏合劑要優先選擇用全樹脂型的，黏結防銹以及防火涂料也是如此。黏結劑最好是涂裝于防銹涂料或是鋼結構防火涂料二者的中間，增加黏結強度和減少空鼓。黏結劑配合防火涂料，可以為鋼結構防火提供持久的保護。另外，對一些防火涂料來說，它的黏接強度也不能低于0.04MPa。

2.4?疊合板施工工藝

2.4.1?工藝流程

2.4.1.1?疊合板的運輸

疊合板在運輸時應當考慮它的特性，通常會設定較高的標準性要求。例如，堆載高度不能超出6層，每層疊合板中間均要擺放一個小木方，用于墊木。由于板塊面積相對偏大，整體看上去有些薄，所以在運輸時更要引起重視。一是運輸前應仔細勘查全線的運輸路徑，了解廠區附近的道路交通情況。這是由于，道路的曲折程度和寬度，包括它的轉彎半徑，均可能會對疊合板的運輸產生影響。根據道路的通行情況，我們可以預判出實際的運輸數量。若有必要，請運輸廠家事先標注出詳細的路線，提出確切的運輸方案。

2.4.1.2?疊合板的吊裝

對疊合板進行起吊時，先要選擇垂直起吊，控制好速度，達到某個高度后，轉為水平吊運。由于疊合板本身有“大而薄”的特點，起吊應減少動作和速度過激，防止磕碰。勻速起吊，確保疊合板的綜合性，吊運直至某個位置后，需選擇垂直降落，速度同樣要慢。到最后，調整原來的位置。

2.4.2?疊合板安裝流程

疊合板下臨時支撐——疊合板吊裝——上部現澆層鋼筋綁扎——上部現澆層砼澆筑、養護——對疊合板板下支撐進行拆除。

2.4.3?疊合板的驗收

有關疊合板，在驗收時要做好下列三點，一是構件廠家的初步驗收，如制作模具或是材料檢驗，尺寸和外觀質量，同樣也屬于構件廠家日常要驗收的重點。二是現場驗收。除檢驗尺寸以及觀感質量外，進入現場還應當查看各類合格證件，這項工作也是關鍵點。三是安裝結束后的驗收，由施工單位內部專業的質量檢驗人員負責對施工質量進行驗收。

2.5?裝配式鋼結構疊合板施工臨時支撐安裝

圖紙設計時，疊合板需要搭設在鋼梁上15mm，下方則要和鋼梁上翼緣之間留出10mm左右的間隙，用于放置PE棒，最后用流水砂漿將整個間隙予以填滿。施工中，考慮到疊合板尺寸和跨度相對偏大，疊合板搭設時，僅為15mm，很難確保疊合板可以完全、平穩地搭設在整個鋼梁上。為了在鋼梁上對疊合板進行規范施工，完成施工工序，最初建議選擇獨立支撐，將其當作疊合板吊裝完畢后的一種臨時支撐。不過，根據裝配式鋼結構自身的形式，鋼結構鋼梁大多屬于H型，因而需要設計一個臨時支撐，使其能夠和H型鋼梁自身的上下翼緣進行結合。和落地支撐架相比，這種方式十分便捷，不僅節約了落地支撐架耗費的搭設時間，同時也減小了搭設難度，降低了失穩的風險。

2.6?裝配式鋼結構外墻板施工工藝

本工程中，外墻板使用的都是輕骨料混凝土板，其強度為C25。要搜集項目的概況資料，各樓層外墻分別安裝在哪、什么高度、數量以及尺寸大小。結合圖紙來查驗安裝垂直度和鋼結構的平整度。對預制墻板進行起吊前，需要檢查構件型號是不是正確，等到沒有問題后才能使用電動葫蘆開始吊裝。（吊裝重量上限為1500kg），單塊重量最高為350kg。電動葫蘆需要在操作架上進行固定，操作架是可以自由移動的。安裝時，需要先將支架推送到樓層邊緣，借助電動葫蘆將板材成功吊起，安全落入對應位置，再利用撬棍來對墻板位置進行調整，使其垂直度以及平整度都能夠符合要求。構件調整完畢后，要焊接好整個埋件，將預制構件以及柱上埋件依次連接固定，也可以用斜拉撐將整個預制構件撐牢。操作架主龍骨，盡量選擇80×40×3鍍鋅方管，而次龍骨則要改為80×50×5角鐵進行焊接。操作架雙側均要設置一個斜撐，長度大概80×40×3鍍鋅方管，它的斜撐角度最好是和地面夾角之間呈45°。操作架底部，應當預留一定的配重，沙袋或是預制混凝土塊均可。對操作架進行使用前，應當由項目技術、質量、施工還有監理單位一起驗收，達標后才能正式施工。將板材穩固完畢，及時修補它的破損處，材料最好選擇專用砂漿。此外，要檢查外墻板自身的安裝垂直度、板間縫處理以及焊接焊縫，確保各項質量達標。

3?重難點分析與解決措施

高層鋼結構施工中的變形協調問題。對鋼結構主體進行安裝時，由于結構高度在持續地增長，其自重荷載也在加大，如何防止框架變形阻礙結構的安全，影響竣工的使用，這是施工的關鍵點。解決辦法：一是要在現澆樓板上設置一個后澆帶。二是對鋼柱的安裝長度加以調整，這對焊接質量控制十分不利。對鋼結構主體來說，它的施工周期相對偏長。加上建筑高度大，風荷載同樣也會影響建筑物的安全。結合四季的環境屬性，需針對焊接質量推出科學的控制方案。為更好地提高焊接效率，我們在結構低層需要選擇氣保焊，而高層可以搭建一個焊接防風棚。除上述外，盡量考慮電弧焊，以保證焊接質量。

對工程測量有嚴格的控制要求。測量無疑是工程質量十分重要的一個控制階段，關系到鋼結構整體的安裝質量。若不考慮測量精度，工程進度必定會受到影響。相較于普通結構，高層建筑對控制精度也更加的嚴格，這就給測量實施增加了難度。本工程樓層多，測量強度大、精度高，結合工程的概況和背景，運用“地下室外控法+上部內控法”的測量思路，按“從整體到局部”的順序進行測量。

高空作業時如何做好安全防護。針對一些高層鋼結構，我們在安裝時需要推出統一的安全防護方案。在安裝作業時，安全施工同樣也是本工程應當思考的重點。當有人在鋼主梁上行走時，需要在兩根鋼柱中間留出一根安全繩。同時，鋼柱上還需安裝鋼爬梯，方便人員作業，操作平臺也要焊接一根防護欄。針對裝配式鋼結構，它的外立面每間隔一層就要順著鋼構外圍開始布設挑網，并在鋼梁上依次地焊接耳板，使挑網架能夠和耳板進行鉸接，上、下層挑網之間也要用鋼絲繩進行拉結。

結語

裝配式已成為工程建設的轉型趨勢，以集成化、信息化為前提，建立一套集設計、生產和施工為一體的建筑構件聯動性體制。盡管裝配式鋼結構有顯著的優勢，但國內建筑業還是更傾向于傳統建筑形式，人力、物力耗費多，生產效率不高，浪費很多寶貴的資源。希望未來更多地推廣裝配式鋼結構，推動建筑業邁入技術含量多、施工速度快、建筑質量好、建筑成本省的進程。在社會化生產的形勢下加快建筑商品化，提高綜合效益和增加主體結構的安全性。

參考文獻：

[1]劉洋，隋偉寧，姜中天.預制裝配式混凝土住宅質量控制及保障措施[J].城市住宅，2020，27（1）：3638.

[2]孫思為.地鐵車輛段上蓋裝配式住宅方案探究[J].山西建筑，2020，46（3）：1718.

[3]趙健健，倪小健，單英磊.鋁合金模板在裝配式住宅中的應用[J].中國建筑裝飾裝修，2020（1）：66.

作者簡介：吳建聰，男，福建仙游縣人，高級工程師，研究方向：建設工程施工管理與技術。