高層鋼結構住宅裝配節點施工技術

劉一鳴

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

運用高層鋼結構住宅裝配節點施工技術時，會存在很多風險問題，比如蠕性形變風險、焊接工藝缺陷風險、材料缺陷風險、防腐工藝缺陷風險等，這些風險問題會影響鋼結構整體系統的穩定性和安全性，加大了高層建筑的風險隱患。因此，進行高層鋼結構住宅裝配節點施工時，需要研究分析各種風險缺陷問題，通過加強培訓、打造高素質團隊、精細化系統化管理施工過程等管理策略，提高鋼結構住宅裝配節點的施工效率和質量，確保高層住宅質量符合相關建設要求和行業標準，提升企業的經濟效益和社會效益。

1 鋼結構住宅裝配節點施工技術

1.1 梁、柱結構的節點施工

在高層鋼結構施工中，梁、柱結構類型分為H形和懸臂形，它們的節點施工方式存在差異性，施工人員需要根據具體類型采用合適的施工技術。在實際的高層建筑鋼結構住宅建設中，H形截面是常見的鋼結構梁柱施工形式。進行高層鋼結構H形梁、柱結構節點施工時，連接處需要使用強度高的螺栓，最好不要使用焊接方式，這是因為在焊接過程中會產生一定的應力，導致鋼結構出現焊接形變問題，從而大大降低了鋼結構的荷載力，影響了高層建筑整體的穩定性，而通過使用高強度螺栓則能夠確保連接節點的受力性能得到顯著增強，提高高層鋼結構住宅的整體質量，保證使用安全。進行高層鋼結構懸臂短梁、柱結構節點施工時，通常會在加工廠提前使用焊接方式對懸臂短梁與柱的節點處進行有效連接；如果需要在施工現場進行連接，為了提高連接效率和質量就需要使用預制拼接方式。進行預制拼接施工時，節點處通過使用高強度螺栓進行連接，不僅能提高施工效率，還能確保節點連接處的穩固性，為后續工程施工奠定堅實的基礎。

H形截面分為強軸體和弱軸體，截面上2個主軸截面的剛度完全不同，差異性很大，尤其是在柱截面應用中，由于弱軸體缺乏良好的穩定性，不僅無法達到施工的相關建設要求，而且不具備優異的經濟性能。跟H形鋼柱相比，鋼管柱與其主軸截面具有良好的剛度以及較高的截面慣性矩，擁有相似的承載能力，將其應用在室內中，不僅美觀好看，而且能夠方便后續裝修裝飾工程施工，保證了裝飾工程的施工效率。此外，對于鋼與混凝土組合結構的建筑來說，通過使用鋼管混凝土柱能夠充分發揮出鋼結構與混凝土材料的應用優勢，提高建筑結構的抗火性能和結構整體的承載性能，這也是其在中國裝配式建筑工程被廣泛應用的主要原因。然而鋼管柱屬于閉口型的截面形式，進行裝配式連接時，它與H形鋼梁無法高效連接，難度很大，而且進行螺栓緊固處理時，由于缺乏適宜的操作空間導致實際操作效果不佳，這對其在裝配式連接節點工程的實際應用非常不利，起到了一定的限制作用。隨著科學技術的高速發展，中國不斷研究新型的裝配節點施工技術，持續優化完善連接節點技術，在原有的基礎上進行優化創新和更新換代，顯著提升連接節點技術的實際應用效果。

1.2 墻板結構的節點施工

高層建筑雖然具有不同的建筑施工要求，但是大多數情況下施工墻板主要使用的是蒸壓輕質加氣混凝土板。蒸壓輕質加氣混凝土板的主要原材料有水泥、砂子、石頭等，它的主要優勢為自身的質量很輕，安裝簡單便捷，并具有良好的保溫性能和隔音性能，同時防火性能優異，這樣就能夠提高高層鋼結構住宅的保溫效果和隔音效果，延長住宅建筑的使用年限，確保人們的居住安全。一般來說，蒸壓輕質加氣混凝土板的保溫效果是普通材料的10倍之多。

進行墻板結構節點施工時，需要注意以下細節問題：①對外墻板與梁進行連接時，如果采用的是雙層蒸壓輕質加氣混凝土板墻板，安裝順序為先安裝外墻側板，再安裝內層墻板，最后進行灰縫施工，填補好灰縫。進行外墻側板安裝時，墻板需要使用機械設備吊裝到規定的高度，再使用纜風繩將墻板移動到指定方位，墻板到達指定位置后就需要固定處理，通常使用的是L形勾頭，確保保溫板與外墻側板表面兩者貼合的緊密性。②進行墻板間隙連接施工時，鋼骨架是必不可少使用的工具，鋼龍骨與墻板間的距離需要保持在30 cm，固定時使用自動螺絲釘，螺絲釘適宜長度為5 cm。③進行墻板與門窗連接節點施工時，需要先安裝門窗下部分的墻板，再安裝上部分墻板，上部分墻板中需要設置好骨架，門窗部門的墻板固定時還是需要使用自動螺絲釘進行固定，提高牢固度。④進行外墻板與柱連接節點施工時，需要同時使用雙層蒸壓輕質加氣混凝土板和保溫層，在鋼柱的連接處，需要首先固定蒸壓輕質加氣混凝土板，然后2個墻板的縫隙位置需要插入c3連接件，最后再使用螺釘進行固定，將T形節點焊在鋼柱上，以上工序完成后，就可以進行保溫板鋪設工作[1]。

2 鋼結構住宅裝配節點施工技術中存在的風險

2.1 蠕性形變風險

進行鋼管束和H形鋼梁安裝時，由于自身質量的影響以及應力變化作用，導致鋼結構出現形變問題。加上結構抗性的影響，鋼結構形變過程中會產生2部分的形變風險，其一是彈性形變風險，其二是蠕性形變風險，蠕性形變風險所帶來的危害性是比較大的。蠕性形變不僅會對鋼結構的結構受力性質產生直接影響，也會嚴重影響鋼結構的材料分子結構。通常情況下，一旦鋼管束和H形鋼梁安裝完成后，就需要及時澆筑混凝土，利用混凝土的抗彎、抗剪特性對鋼結構的蠕性形變進行有效保護，以此來大大降低鋼結構裝配節點施工的應力風險。如果混凝土澆筑不及時，鋼結構就會出現蠕性形變，加大了鋼結構裝配節點施工的應力風險，再加上風力等共振影響，鋼結構就會出現振動疲勞或者高周疲勞問題，帶來的后果更為嚴重。因此，在進行鋼結構裝配節點安裝施工時，需要高度重視框剪結構混凝土的澆筑、振動、養護工作，各個施工工序間需要保持密切配合，避免加大鋼結構的施工安裝風險。

2.2 焊接工藝缺陷風險

在高層鋼結構住宅建筑施工中，通常都是使用焊接的形式來有效連接各個構件的節點部分，這就對焊接工藝提出了更高的要求，鋼結構的焊接質量會對鋼結構住宅建筑的牢固程度產生直接影響。由于高層建筑的建設高度高，整體的焊接工作量比較大，焊接工藝也多而復雜，拿H形鋼梁成型來說，涉及到的焊接工藝就有好幾種，比如高頻焊接、熱軋方式等，它們在加工工藝、損耗和特點上都有很大的區別。此外，在進行裝配節點施工時，也需要使用種類不同的焊接工藝。就現階段的鋼結構焊接安裝來說，主要使用的是手持式焊接設備，在焊接過程中會出現一定的缺陷風險，比如焊接裂紋、空焊等問題。這些缺陷風險會給焊縫的應力應變和結構抗性帶來不良后果，一旦系統結構出現疲勞，節點焊接處就會出現應力改變或者應力破壞，導致風險問題產生。

2.3 材料缺陷風險

在高層鋼結構住宅建設中，為了提高整體結構的穩定性和安全性，主要使用的是標準較高的建筑結構專用鋼材，比如1 297 t的低合金髙強度結構鋼。正常情況下，這種鋼材基本不會出現材料缺陷問題，但是由于各種外在因素的影響，材料本身缺陷問題還是存在一定的發生概率，比如：①鋼材本身微晶結構的缺陷，原因在于材料成分控制不合理、煉鋼和軋鋼過程中使用的工藝不當等造成的，大大降低了鋼材較大面積的結構應力應變性能，這樣的鋼結構安裝成型后，整體系統的應力應變特性就不符合相關的標準要求；②在軋鋼過程中，鋼材會出現一些微觀缺陷問題，比如氣泡、裂隙問題等，這樣鋼材局部就會出現材料缺陷，加大了鋼結構系統本身的隱患風險[2]。

2.4 防腐工藝缺陷風險

在鋼結構的原電池反應作用下，鋼結構會出現銹蝕情況，如果采取了防腐設計，強制陰極反應系統就能夠對鋼結構的整體銹蝕過程起到很好的抑制作用。但是，對于部分已經發生銹蝕情況的鋼結構來說，抑制作用意義并不大，這就給鋼結構整體系統帶來很大的風險隱患。鋼結構安裝完成后，需要打磨處理鋼結構表面，也可以將防銹涂層涂刷在鋼結構表面，通過這2種方式能夠有效避免鋼結構表面直接接觸到空氣，

確保鋼結構具有良好的防腐性。如果鋼結構本身就存在氣泡、裂隙等微觀缺陷，那么鋼結構材料表面的銹蝕就會直接侵入到內部，采用打磨處理方式只能清除表面的銹蝕，并不能完成去除掉內部深處的蓬松氧化物，即便是涂刷了防腐涂層，鋼結構仍舊會存在一些銹蝕點。經過時間的推移，防腐工藝缺陷會給鋼結構本身帶來巨大的隱患。

3 高層鋼結構住宅裝配節點施工技術的有效管理策略

進行高層鋼結構住宅裝配節點施工時，需要采取有效的管理策略，全面落實鋼結構裝配節點施工技術，提高施工效率和質量，確保鋼結構整體系統的穩定性和安全性，最大限度發揮出鋼結構的應用優勢。具體可以從以下幾個方面入手。

3.1 做好裝配節點設計工作

進行高層鋼結構住宅裝配施工時，通常是由第三方設計院完成所有的規劃設計和施工設計，當各設計方案完成后，施工單位可以根據承包合同賦予的相關權限適度修改調整施工設計方案，這就導致很多施工設計成果無法被應用到實際施工中。尤其是鋼結構節點吊裝和焊接等施工工藝方面，施工單位會對其進行大幅度修正，究其原因，設計人員進行方案設計時，往往基于以往的工作經驗，過多的依靠有限元模型和3D模型的模擬論證，導致施工設計無法貼合施工現場的實際情況，實用性較差。如果施工過程中出現變更設計，所帶來的影響更加嚴重，不僅會變動所有構件的連接節點，還會波及原本已經施工建設好的成果，需要改動已經安裝好或者加工的構件，帶來不可預估的經濟損失。因此，在高層鋼結構住宅裝配施工前期，需要將裝配節點設計工作作為重中之重，提高整體裝配節點設計的科學性、合理性和可行性，避免施工過程中出現質量安全隱患和工藝缺陷問題。設計人員需要考慮好所有預制構件的連接節點以及安裝誤差，在設計環節完全溶解消化掉誤差，減少施工過程中的設計變更問題，確保施工和后期的裝飾裝修等工序完美銜接。

3.2 嚴格控制采購驗收環節，強化材料管理

建筑材料是高層鋼結構住宅建設的重要元素，常用的建筑材料有低合金高強 度結構鋼、焊條、除銹劑、防腐涂料等，這些材料的質量合格與否都會直接影響到高層鋼結構住宅的整體建設質量。如果材料采購和驗收環節出現問題，在施工過程中很可能出現材料缺陷風險，也可能會引發蠕性形變風險，因此，施工單位需要對采購、驗收環節進行嚴格把控，強化材料管理，確保流入到施工環節的各項建筑材料質量符合施工要求。拿鋼結構系統的材料質量控制來說，如果由承建方負責材料采購，那么就需要以采購合同的技術條款作為驗收依據，采購驗收過程中可以采取全檢或者抽檢的方式，仔細觀察鋼結構的外觀質量，查看外觀是否存在劃痕、污漬，還需要采用專業儀器檢測材料的相關技術指標，確保材料的使用性能符合合同要求和行業標準。當然承建方也可以將驗收工作全權委托給第三方檢測機構，由第三方提供專業的技術服務，提高材料檢測效率和質量。如果是由建設方負責材料采購，那么當承建方接手材料時，確保雙方的負責人全部在場的情況下進行驗收，詳細記錄各項驗收結果，驗收合格后雙方負責人需要在相關驗收資料上簽字蓋章，避免日后材料出現質量問題時雙方推諉責任。

建筑材料進入施工現場后，施工單位需要制定全面完善的材料管理制度，安排專人負責材料存儲工作。所有的建筑材料需要嚴格按照存儲條件分類堆放，不能隨意堆放或者混放在一起，同時對于材料還需要做好防潮、防水、防火工作，避免鋼結構材料出現腐蝕問題。建筑材料堆放完成后需要做好標識，標示牌中詳細記錄材料名稱、數量、規格、型號、入場日期、使用節點等，方便后續施工人員領取材料，避免出現材料發放失誤問題。

3.3 采用系統化、精細化管理方式，加強施工現場管理

在高層鋼結構住宅施工中，施工單位需要采用系統化、精細化管理方式，嚴格管理施工現場的各項活動，各部門、各人員需要提前協調溝通，各工藝流程、施工技術需要環環相扣，整合協調各方資源，實現資源共享，提高施工規范性和流程化，確保高層鋼結構住宅裝配節點施工高效有序進行，有效規避施工中的缺陷風險。精細化管理內容可以圍繞施工人員、機械設備、施工流程等展開，比如施工人員精細化管理，需要了解各施工人員的施工特長，將其安排在合適的崗位上，確保人盡其才，才盡其用。機械設備精細化管理是指工程負責人需要了解各施工流程和施工技術所需要用到的機械設備，據此合理安排機械設備的入場時間，避免所有設備同時入場施工現場出現擁堵情況，也給施工現場帶來安全隱患。設備入場后，還需要定期檢查設備，進行日常的保養維護工作，確保設備最大限度發揮出使用性能，提高施工效率。

3.4 全方位學習，打造高素質的施工團隊

首先，需要組織各管理人員深入學習技術合同，施工各工序的管理人員、企業高管等都需要到場學習，通過對技術合同進行學習、研究，能夠梳理出技術合同中的各種施工要點，提前采取有效對策解決施工中可能存在的各項問題，確保施工安全，提高效率和質量。必要情況下，還需要制定多種管理預案，安排管理人員、施工人員、項目主管、質量監督員等進行現場預演，通過提前預演多套預案，預先控制施工中所有可能出現的管理問題。其次，技術部門需要全面了解施工工藝方案，在此基礎上做好技術交底工作，向施工人員詳細講解鋼結構住宅裝配節點施工中的施工要點、施工注意事項、重難點環節、薄弱環節等，確保施工人員明確掌握施工流程和施工工藝，保證裝配節點施工安全有序進行。再次，施工企業要從施工技術入手，組織施工人員進行施工技能培訓。施工技能培訓圍繞理論知識和實踐操作2方面內容展開，培訓工作結束后需要對所有的施工人員進行技術考核考評，確保施工人員掌握先進的施工技術。技術考核通過的施工人員需要頒發合格證書，考核未通過的人員需要繼續再培訓教育，直到其考核通過為止，所有進入施工現場的施工人員必須持證作業，嚴禁違規作業和無證作業，從根本上保證施工安全，切實提高高層鋼結構施工效率和施工質量。最后，所有分包方的現場負責人也需要對現場管理預案進行深入學習和交流，分包方的管理流程與承建方的管理流程要始終保持步調一致，同步進行，避免管理流程不一致引發責任推諉現象。

4 結語

綜上所述，進行高層鋼結構住宅裝配節點施工時，需要研究分析施工技術中的各項缺陷風險，采取有效的管理策略全面落實施工現場的技術措施，消除施工中的技術缺陷，提高施工現場的管理效果，為企業創造良好的經濟效益。