高層建筑裝配式鋼結構施工關鍵技術研究

楊仰衡

廣東南華建設集團有限公司 廣東 汕頭 515000

引言

鋼結構建筑是工業化建造主要結構形式，鋼質材料自重輕、便于裝配，并且在建筑工程不同施工階段能夠達到節水、節能的效果，而生產、施工、使用到拆除的各個環節都具有良好的經濟性特征，以下進行相關分析。

1 裝配式鋼結構施工的主要特點與難點

1.1 裝配式鋼結構施工主要特點

在當前的建筑工程中，預制構件在工廠集中生產之后運往施工現場進行組裝，能夠減少構件加工環節帶來的污染，而裝配式施工技術在鋼結構鋼混結構施工過程中能夠有效保證施工效率。根據住建部要求，2025年我國裝配式建筑占比要達到50%，整體來看裝配式鋼結構施工主要特征與優勢如下。

1.1.1 集成化程度高。裝配式鋼結構的預制構件在工廠集中生產，各構件可以通過靈活組裝方式加以安裝，由此降低了對其他材料的應用，達到節約施工成本的目標。相較于以往的混凝土施工技術，裝配式鋼結構建筑整體布局具有自由性特征，并且相同尺寸構件能夠批量化生產，只需最特殊尺寸構件加工，進而保證了整體生產進度[1]。

1.1.2 施工周期短。相較于混凝土結構，應用鋼結構施工可以優化施工流程，更好的管控不同施工環節，尤其是和BIM技術結合更能達到縮短施工周期、提升施工效率的目標。此外，鋼結構建筑構件制作專業性強能夠減少尺寸以及質量不合格導致的返工。

1.1.3 穩定性更強。在高層建筑施工過程中，應用裝配式鋼結構施工技術可以憑借鋼材料的特殊性能提升建筑穩定性，在傳統的混凝土工程當中受溫度因素的影響可能出現結構性能穩定性下降情況，應用裝配式施工技術可以提升建筑穩定性，延長建筑使用年限[2]。

1.1.4 空間感提升。不同于以往的建筑結構形式，應用鋼結構可以打造更加良好的建筑空間，并且鋼結構具有穩定性好、強度高、抗壓能力強的優勢，所以應用裝配式鋼結構可以對建筑空間充分應用。

1.1.5 環保性強。裝配式鋼結構的構件安裝期間所產生的固體廢棄物、粉塵較少，并且施工期間噪音較小，有利于達到綠色施工目標。

1.2 裝配式鋼結構施工的難點

1.2.1 對吊裝精度要求高。在當前的高層建筑當中鋼結構得到了廣泛應用，而實地施工過程中部分高層建筑難以高質量完成鋼結構吊裝施工，一些工程對構件精確性把控不足，不利于一體化操作，并且施工期間也會受多種因素影響，這就要求施工單位強化質量控制意識，規范操作，尤其是在吊裝施工過程中做好全面分析搜集相關參數。

1.2.2 滲透防水操作要求高。進行裝配式鋼結構施工的過程中也需要重視防水問題，而外墻防水技術的應用效果也影響著鋼結構施工技術的作用。新時期，需要繼續加強技術創新優化，采取相關措施，有效解決外墻滲的問題[3]。

2 高層建筑裝配式鋼結構施工關鍵技術

某小區工程造價為6.95億元，共建設4棟高層住宅，每棟住宅高度21層，施工單位應用裝配式鋼結構。結合項目實際情況鋼結構體系當中應用矩形鋼管混凝土柱，樓板應用鋼筋桁架混凝土疊合板，梁等支撐結構所使用的鋼材為焊接H型鋼和熱軋H型鋼，項目外墻應用混凝土橋板，并在內部嵌入鋼框架。此外，鋼框架結構體系當中鋼管混凝土柱，通過焊接組合面制作箱型截面，如今工程已順利交付。

2.1 建模技術

在當前的高層建筑裝配式鋼結構施工過程中，BIM技術發揮出了重要作用，能夠有效提升構件精確性和施工效率。通過BIM技術建模模型當中搭載的項目設計和施工的各類參數，工廠結合建筑模型預制加工構件，之后運往施工現場，滿足安裝和施工要求。BIM技術結合建筑結構參數，把傳統的二維圖紙轉換成三維模型，便于把控預制構件節點，在建模過程中搭配使用AUTOCAD和TEKLA能夠模擬施工環境，進而增強鋼構件安裝效率[4]。

2.2 預制構件分段施工

進行鋼結構建筑裝配式施工期間，針對長度超過12m、寬度超過2.8m、高度超過4.5m的預制構件，施工人員采取分段安裝預制構件的方法，由此保證了起吊安裝環節的安全性，提升施工效率。施工要點如下：其一，制造加工鋼零件。結合整體設計方案進行鋼零件制造，用于制造的鋼結構零件全部進行預測，確保韌性強度達到質量要求，之后結合結構圖進行配料，讓焊接鋼部件尺寸與質量都能達到工藝要求，并且做好防銹處理；其二，布置鋼制零件。提升作業前對連接表面清潔處理，然后調節起重螺栓或者增加墊圈，確保板的底部高度達到設計要求，放置鋼構件之后設置支撐系統，要求鋼構件至少應用兩組斜支撐，支撐點和組件底部距離處于整體高度1/2～2/3處，然后進行組件垂直度調整。

2.3 預制構件運輸和吊裝

運輸預制構件過程中管理人員科學規劃運輸距離，確定運輸車輛，并且為了保證構件的完好采取保護措施。在構件吊裝作業期間，現場管理人員結合結構設計方案對吊裝作業流程進行規劃，確保整個施工環節的安全性，要求施工人員佩戴安全設備和防護用具。與此同時，技術人員在吊裝前全面分析吊裝方案，合理選擇施工設備，其中包括確定起重裝置的規格與型號，確保能夠覆蓋整個吊裝區域。此外，施工人員科學計算起重設備吊鎖吊架的參數，并且在吊裝期間把起重構件相關參數控制在允許范圍內[5]。

2.4 建筑外墻安裝

進行裝配式鋼結構高層建筑施工期間，建筑外墻構件以及節點構件需要在加工廠集中生產，制作完成之后運往施工現場繼續作業。施工人員進行外墻板安裝過程中先連接分塊的外墻板，主要應用全熔透焊接法進行連接，整個外墻安裝期間施工人員嚴格遵守施工圖要求，控制好安裝誤差，每個安裝環節完成后進行質量檢測，確保墻板垂直度達到設計要求。裝配式鋼結構建筑外墻單塊墻板重量較大，一般達到400kg，使得安裝存在較大難度，為此在起吊墻板過程中注意以下方面：其一，施工人員提前檢查鋼結構表面平整性以及垂直度，之后合理調整；其二，結合施工圖紙對外墻主要節點的連接位置進行校準，之后檢查外墻板和預制構件的型號與安裝位置；其三，施工人員應用單軌吊車移動操作，成功起吊之后保持平穩，通過撬棍工具配合讓墻板和建筑物之間的水平性垂直度得到控制。此外，外墻構件制度建筑后施工人員焊接預埋件，由此提升連接穩固性。

2.5 鋼梁和鋼柱的安裝

進行鋼梁與鋼柱安裝期間，施工人員結合施工順序加以調整，關鍵在于對鋼立柱尺寸和安裝位置精確性進行反復確定，本工程通過BIM技術建立三維模型，由此分析了鋼結構梁柱安裝環節的碰撞情況，由此減少作業次數。進行鋼結構施工期間梁和柱的承重作用十分關鍵，在發生火災事故或者自然災害后，整個建筑結構能夠具有良好的穩定性，因此在施工之前全面進行了梁和柱的預制構件質量分析，避免質量不合格的材料進行安裝。后續進行吊裝施工，并且綁扎主梁，通過該方法有效避免錯位現象，確保吊裝作業的順利進行。此外，為了保證施工效率，本工程由技術人員判斷施工現場情況，合理應用一鉤多吊方式，要點在于對梁和柱構件起吊質量加以控制，單次起吊質量不得超過5t。

2.5.1 鋼柱安裝。本工程采取4點起跳方式，應用千斤頂矯正法進行校正，通過對稱標高控制設計層高線，施工現場確保一次就位，矯正和固定在鋼構件吊裝過程中應用TC5610-6型塔吊，下部通過多輛汽車吊輔助安裝。在分段結構鋼構件時確保箱型鋼柱達到設計要求，鋼梁型鋼主要為熱軋H型型鋼以及焊接H型型鋼，主要型號為500×150×10×10mm、400×150×8×10mm、350×150×6×10mm，吊裝運輸前期徹底清除下截柱的雜質，確保每個環節鋼柱的接觸面能夠緊密連接，鋼柱安裝期間使用高強度螺栓，然后焊接上截柱和下截柱，鋼柱吊裝施工之后需要確保中心線和下一段鋼柱中心線吻合，之后通過螺栓臨時連接纜風繩以及斜撐，能夠進一步穩固鋼柱、在鋼柱整體穩定后再次校對，確保鋼柱精準性每個鋼柱的垂直偏差控制在1‰之內[6]。

2.5.2 鋼梁安裝。本工程樓層鋼梁數量偏多、質量較輕，為了進一步提升吊裝效率，采取多根鋼梁同時吊裝的方法進行施工，不過每次吊裝期間總體鋼梁質量不得超出塔吊承載能力。鋼梁吊裝之后根據施工圖紙加以施工，關鍵在于樓蓋梁安裝到位之后需要應用中釘穩固梁的兩端，然后使用螺栓加固處理，所使用的螺栓數量不得低于螺栓總數1/3。

2.6 圍護結構施工

2.6.1 墻板體施工。在建筑裝配式鋼結構施工過程中應用的圍護結構墻體材料主要為板材砌塊或者磚塊，考慮墻體節能要求當前板材應用是首選，外墻板將板橋作為基礎材料，由此保證建筑強度，并且有利于針對性地進行施工安裝，能夠提升工程建設效率。當前板材類墻體材料較多，其中包括鋼筋混凝土絕熱材料、復合墻板增壓輕質加氣混凝土板，其中后者主要是混合水泥、石膏等材料，然后均勻攪拌，為了有效提升建筑性能需要加入少量鋁粉。

2.6.2 外墻板安裝。通常把外墻板在工廠預制，然后運往施工現場，采取上拉下托的方法，外墻板節點連接建筑主體結構，之后通過高強螺栓加以連接。起吊預制好的外墻板是需要保證型號匹配，并且底部設置硬泡沫等材料加以保護，緩慢提升到距離地面5cm時稍作停頓，進一步檢查起吊設備以及吊裝的牢固性。墻板接近作業面時再次校正，然后使用墊片并應用靠尺檢查垂直度以及相鄰樓板的間隙[7]。

2.6.3 內墻板安裝。安裝期間梁的底部使用砌塊調整標高，要求縫隙不得超過3cm，水平方向，使用砂漿封堵縫隙，豎向如果存在縫隙使用防火型巖棉填充，預制混凝土夾芯輕質內墻為掛板結構，施工期間需要做好垂直度調整，然后取出全部墊塊，之后使用柔性抗裂砂漿封堵縫隙，由此確保施工效果。

2.7 減震消能技術

當前城市中高層建筑數量不斷增加，對建筑物的抗災害能力和安全運行能力提出了更高要求，裝配式高層建筑施工需要重點分析抗風、抗地震的能力，應用減震消能技術可以達到預期目標。減震消能技術原理主要是在建筑物當中安裝減震消能裝置，由此提升建筑物結構阻尼，達到抗震目標。建筑物當中減震裝置安裝方式多樣，需要結合建筑物結構加以設計，通常減震消能裝置安裝于樓層結構節點以及剪力墻，比如剪力墻設計過程中應用無屈曲波紋鋼板可以提升剪力墻剛度，減少變形，提升地震等災害對建筑結構的破壞性，還具有良好的防火效果。

2.8 節能環保處理

隨著建筑行業的發展，多種施工技術得到創新和應用，其中鋼結構裝配式施工技術還處于發展階段。從節能環保的角度講，構件截面尺寸較小、重量更輕，由此提升了建筑結構的穩定性和安全性，而施工期間本工程同樣加強現場管理，達到了節約建設成本的目標。以往施工期間所產生的建筑垃圾和污染物如果未能妥善處理將造成環境污染問題，而本工程當中應用裝配式鋼結構之后，不管是預制構件還是后續安裝都有效地降低了噪聲污染、粉塵污染[8]。

3 結束語

綜上所述，在高層建筑當中裝配式結構得到了越來越多的應用，在實際施工中需要施工單位把握施工要點，嚴格遵守施工規范，由此打造更加舒適的室內環境，促進我國建筑行業健康發展。