裝配式鋼結(jié)構(gòu)辦公樓施工技術(shù)

楊 濤 （北京城建十六建筑工程有限責(zé)任公司，北京 100083）

目前，我國建筑發(fā)展正處于轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，現(xiàn)代化建筑的開發(fā)與設(shè)計(jì)既要滿足群體基本需求，又要兼顧建筑整體的品質(zhì)與質(zhì)量，因此，如何在施工中實(shí)現(xiàn)對(duì)工程場(chǎng)地的合理使用、節(jié)省施工材料與工程資源，成為工程方的關(guān)注重點(diǎn)。現(xiàn)階段，以鋼結(jié)構(gòu)為代表的建筑行業(yè)發(fā)展正逐步趨向由粗放式向集約化方向遞進(jìn)，而裝配式建筑的開發(fā)與建造已經(jīng)成為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一個(gè)重要需求。隨著能源成本、勞動(dòng)力成本和環(huán)境保護(hù)成本的持續(xù)上升，綠色建筑、智能建筑和工廠化建筑將會(huì)是一股不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)辦公樓概況

1.1 基本概況

表1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)辦公樓概況

1.2 施工重難點(diǎn)

（1）建筑層數(shù)較高，組合柱的深化設(shè)計(jì)困難、空間位置關(guān)系復(fù)雜、截面形狀復(fù)雜、零件數(shù)量多、施工要求高等，因此，在施工中不僅需要考慮裝配節(jié)點(diǎn)之間的碰撞設(shè)計(jì)需求，還需要做好前期基于輔助工具的復(fù)雜組合節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)出圖工作。

（2）裝配式鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)造縱橫，構(gòu)件斷面形狀復(fù)雜，形狀不規(guī)則，下料困難，裝配密度大，為了確保全部構(gòu)件的裝配能順利進(jìn)行，并盡量減小施工中的裝配誤差，選擇合理的裝配順序顯得尤為重要。

（3）由于裝配式鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)空間形態(tài)多變，位置多變，加之工程業(yè)主方對(duì)于構(gòu)件的安裝精度有很高的要求，而采用傳統(tǒng)的施工方法進(jìn)行超高層建筑構(gòu)件的拼接，存在一定的施工安全隱患。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)辦公樓施工

2.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述辦公樓施工基礎(chǔ)信息，為滿足施工設(shè)計(jì)要求，首先在原有裝配式鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)上包含柱結(jié)構(gòu)、板結(jié)構(gòu)以及起到支撐作用的斜支撐結(jié)構(gòu)[1]。將主板與主柱相連接，分別在立柱的上端和下端各設(shè)置一個(gè)斜支撐結(jié)構(gòu)[2]。各個(gè)結(jié)構(gòu)之間通過高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，以此構(gòu)成一個(gè)具有穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)傳力體系，如圖1所示。

圖1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)示意圖

圖1中所示的鋼結(jié)構(gòu)具有良好的抗剪性能，并且將這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用到后續(xù)施工當(dāng)中能夠提升施工效率，同時(shí)也能夠在一定程度上確保施工精度[3]。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)吊裝盒與辦公樓幕墻埋件深化設(shè)計(jì)

在完成對(duì)主體鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)后，還需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的吊裝盒以及辦公樓幕墻埋件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在對(duì)辦公樓梁板進(jìn)行吊裝時(shí)，要求具備極高的穩(wěn)定性和安全性，因此吊裝盒的設(shè)計(jì)采用預(yù)埋式方式，在每塊板中設(shè)置四個(gè)吊裝盒，四個(gè)吊裝盒構(gòu)成矩形結(jié)構(gòu)。圖2為吊裝盒的布置方式示意圖。

圖2 吊裝盒布置方式示意圖

圖2中，H代表吊裝時(shí)吊鉤與板結(jié)構(gòu)之間的高度，a和b分別代表板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和寬度。結(jié)合下述公式，確定具體的吊裝位置：

式中a1、a2、a3均代表板結(jié)構(gòu)平均等分長(zhǎng)度；b1、b2、b3均代表板結(jié)構(gòu)平均等分寬度。

根據(jù)上述公式，確定吊裝盒安裝的具體位置。在此基礎(chǔ)上，還需要對(duì)辦公樓幕墻埋件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，確定幕墻埋件的材質(zhì)、規(guī)格，根據(jù)辦公樓每一樓層板邊緣塊的排布確定其埋設(shè)位置[5]。埋件可選擇“U”型或“M”型兩種形式，將其分別用于對(duì)辦公樓主樓立面中部和角部幕墻玻璃的固定[6]。圖3 為“U”型（左）和“M”型（右）兩種形式幕墻埋件示意圖。

圖3 “U”型（左）、“M”型（右）幕墻埋件示意圖

2.3 吊裝施工

在完成對(duì)各個(gè)主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及安裝位置定位后，需要對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行吊裝。在對(duì)主板結(jié)構(gòu)和立柱結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)，根據(jù)塔吊的作業(yè)面積，從辦公樓樓層中間開始，對(duì)稱地設(shè)置并固定[7]。在辦公樓主樓和樓臺(tái)構(gòu)成穩(wěn)固的框架后，再進(jìn)行吊車安裝。遵循吊重和載荷計(jì)算的原則，計(jì)算起重鋼絲繩直徑。在確定上述參數(shù)后，采用高空拼裝的方式進(jìn)行吊裝。采用這種吊裝方式進(jìn)行辦公樓中各個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的裝配，首先在預(yù)設(shè)的部位設(shè)置裝配支架，再用吊車將結(jié)構(gòu)部件上吊到指定的位置，在其上進(jìn)行裝配。這種方法通常不需要大規(guī)模的吊裝設(shè)備，但是安裝支架的使用量很大。同時(shí)，在固定各個(gè)結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用高強(qiáng)度螺栓或球形螺栓接頭實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的固定[8]。若在施工過程中需要對(duì)規(guī)模較大的結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝，則還可采用整體吊裝方式。采用這種方法需要先將各個(gè)構(gòu)件在地面上完成拼接，這種吊裝方式高空作業(yè)少，需要起重量更大的起重設(shè)備。

2.4 構(gòu)件安裝

在確定吊裝方案后，對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行安裝。底柱和鋼柱墩由高強(qiáng)度螺栓連接，鋼柱墩和預(yù)埋鋼板結(jié)構(gòu)采用全熔透的全焊接方式連接，并按全熔透焊接的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，保證鋼筋的材質(zhì)和尺寸符合設(shè)計(jì)要求。在對(duì)底層柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正或?qū)Φ谝还?jié)鋼架進(jìn)行校正后，將地腳螺栓擰緊后，進(jìn)行柱底注漿。注漿材料可采用膨脹型或灌漿材料，其灌漿質(zhì)量要符合有關(guān)混凝土施工規(guī)程。針對(duì)立柱的定位軸設(shè)置，可以通過在辦公樓的外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)置輔助線來進(jìn)行。各個(gè)柱結(jié)構(gòu)的定位軸必須從地面的控制軸上引出來，而不能從下面的柱子的軸線上引出。在相對(duì)高程下，建筑高度的總誤差不得超過每節(jié)立柱制造的容許偏差之和。在安裝時(shí)，可以使用可調(diào)節(jié)的支撐調(diào)整柱體的垂直度。主板結(jié)構(gòu)在吊裝之前，必須檢查主板的型號(hào)、規(guī)格和吊裝次序，確認(rèn)正確后，才能進(jìn)行吊裝。在起吊之前，應(yīng)先對(duì)機(jī)器進(jìn)行檢驗(yàn)，確保機(jī)器的工作狀況良好，以防帶病操作。在起重前，先將吊索吊具安裝好，在檢驗(yàn)確認(rèn)無誤后，先緩慢抬升，等所有鋼絲拉緊后，檢查各鋼絲繩受力情況，確保每條鋼絲繩受力均勻后，再開展后續(xù)吊裝。在吊裝的過程中，持續(xù)地將主板和小車提升，使機(jī)器的活動(dòng)半徑不斷減小；在主機(jī)離地2m～3m 處停止起吊，隨著起重操作逐步搖晃大臂，直到主板接近在建筑物后開始垂直升鉤。

3 實(shí)證分析

3.1 施工準(zhǔn)備

為保證工程施工順利實(shí)施，在正式施工前，需進(jìn)行場(chǎng)地施工臨時(shí)用水、用電、設(shè)施區(qū)域的布置。施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的輔助區(qū)域包括生活區(qū)、服務(wù)區(qū)、辦公區(qū)、構(gòu)件堆放區(qū)域等。

施工場(chǎng)地的圍墻構(gòu)成材料為磚墻，地基采用M7.5灰泥磚砌筑，墻厚37cm，墻高2.5m，凈間隔5m。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置兩條縱向通道、三條橫向通道，在堆放區(qū)設(shè)計(jì)兩個(gè)入口，以便于在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)物料的運(yùn)輸。設(shè)計(jì)運(yùn)輸路面寬度為15m～20m，路面為20cm 厚的C25 混凝土，下鋪20cm厚的碎石墊層。

在施工場(chǎng)地的居住區(qū)和工廠周邊設(shè)置排水管，施工中產(chǎn)生的廢水需要經(jīng)過處理后再流入城市管網(wǎng)。

臨時(shí)用電設(shè)計(jì)：計(jì)劃將高壓供電引至部件廠電力集中的場(chǎng)所，本次規(guī)劃將配置250kVA變壓器1臺(tái)。

臨時(shí)用水設(shè)計(jì)：為確保施工期間供水不中斷，滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的基本生活、施工用水需要，選用市政給水的方式進(jìn)行臨水設(shè)計(jì)。攪拌站內(nèi)有一個(gè)蓄水量80m3的蓄水池，保證每天的混凝土用水量。

養(yǎng)生設(shè)施：在預(yù)制件車間中，采用自然養(yǎng)生法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并將其引入蒸汽養(yǎng)生室，其供氣容量可同時(shí)滿足600m2左右的蒸汽養(yǎng)護(hù)室需要。在此基礎(chǔ)上，投入2t鍋爐，用于供應(yīng)預(yù)制件的保溫。

3.2 裝配施工驗(yàn)收通過率對(duì)比

將每層作為一個(gè)驗(yàn)收單元，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)辦公樓施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收結(jié)果見表2。

表2 裝配施工質(zhì)量驗(yàn)收通過率

3.3 鋼結(jié)構(gòu)立柱安裝偏差檢驗(yàn)

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑立柱安裝質(zhì)量的驗(yàn)收，對(duì)其立柱安裝偏差進(jìn)行檢驗(yàn)，其允許偏差與質(zhì)量驗(yàn)收方式見表3。

表3 鋼結(jié)構(gòu)立柱安裝允許偏差與質(zhì)量驗(yàn)收方式

完成質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)后，進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，將其驗(yàn)收項(xiàng)目編號(hào)為①～⑤，統(tǒng)計(jì)質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)果，見表4。

表4 鋼結(jié)構(gòu)立柱安裝偏差質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)果

4 結(jié)語

通過上述研究，得到以下幾個(gè)方面的結(jié)論：

（1）根據(jù)表2裝配施工質(zhì)量驗(yàn)收通過率結(jié)果，建筑中所有層數(shù)的裝配施工質(zhì)量驗(yàn)收通過率均在98%以上，滿足工程施工方提出的質(zhì)量方面要求。

（2）根據(jù)表4 鋼結(jié)構(gòu)立柱安裝偏差質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)果，①～⑤項(xiàng)目的質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)果為“通過”，說明設(shè)計(jì)的裝配施工方法在實(shí)際施工中具有較高的精度，可以提高裝配成果的質(zhì)量。