裝配式鋼結構免澆筑連接結構施工技術

◇內江職業技術學院 姚錫偉 毛朝勛 劉世雄 鄧金燕 康恩銓

本文介紹了在建筑工程裝配式鋼結構施工中，運用了一種裝配式鋼結構免澆筑連接結構，該結構通過在立柱和橫梁上設置接收槽模塊、輸入連接模塊和安全報警組件，達到連接的目的，避免傳統橫梁長期處于受壓狀態時因環境侵蝕受損而導致安全事故發生；同時擺脫了傳統螺栓連接各個鋼結構構件的方式，縮短了拆裝的時間，且無需借助外部工具，提高了裝配式鋼結構的安全性和施工效率，對于同類型工程具有廣泛的借鑒和指導意義。

1 前言

隨著我國建筑行業的發展，裝配式建筑逐漸變成了熱門，傳統的裝配式建筑主要分為預制裝配式混凝土結構、鋼結構以及現代木結構建筑等，是現代工業化生產方式的代表[1]。由于混凝土預制構件的成型時間較長，現在經常采用裝配式的鋼結構來構建建筑框架。傳統的裝配式鋼結構建筑最主要的構建莫過于柱桿和梁桿，柱桿和梁桿之間連接的穩定性直接影響到一個裝配式建筑的整體穩定性[2]?，F有的鋼結構建筑中的柱桿和梁桿之間多采用螺栓連接固定的方式，導致兩者之間的裝拆工作非常不便且需要運用工具，使整個裝配周期延長，雨水天氣導致螺栓生銹還影響后期的拆卸[3]；同時由于橫梁長期處于受壓的狀態，隨著陽光和空氣腐蝕類物質的侵蝕，導致橫梁在長期使用后，容易發生彎曲變形，甚至容易導致在居住者不知情的情況下，發生建筑倒塌而導致人體受傷的情況。針對現有技術存在的不足，在某建筑裝配式鋼結構施工過程中，我們采用了一種裝配式鋼結構免澆筑混凝土建筑結構施工技術，以解決上述背景技術中的問題。

2 工藝介紹

本工藝在既有技術的基礎上，對裝配式鋼結構免澆筑連接結構進行了設計。施工時裝置包括接收槽模塊、輸入連接模塊和安全報警組件。接收槽模塊包括安裝槽和安裝入口，安裝槽成型在立柱或橫梁上，安裝槽通過安裝入口與外部連通；輸入連接模塊設置在立柱和橫梁之間且與接收槽模塊相對，用于與接收槽模塊相配并將橫梁與立柱連接；安全報警組件設置在橫梁上，用于監控所述橫梁的受損程度，當所述橫梁的受損程度到達設定闕值時，安全報警組件發送提示，提高了鋼結構整體的安全性。

3 施工流程

如圖1～圖5所示，在裝配式鋼結構施工中，將帶有鎖緊頭的連接頭對準安裝入口并伸入安裝槽內，通過施工人員手動轉動連接頭，使得鎖緊頭與安裝入口之間發生錯位，安裝入口與安裝槽之間的不重合區域對鎖緊頭的抽出路徑進行限制；此時兩個鎖緊頭將安裝入口夾在中間，在轉動連接頭和與其上面的鎖緊頭時，卡頭跟隨兩者同步轉動，當鎖緊頭轉動到一定角度時，鎖緊頭與安裝入口之間發生錯位，并且此時卡頭和卡窗恰好相遇，在彈簧的彈性恢復力的作用下，卡頭插入卡窗,進而實現對連接頭和與其上面的鎖緊頭位置的固定；在需要從立柱上拆卸橫梁時，通過如圖2所示方向左推復位塊，使得傾斜部與卡頭之間發生抵觸，并帶動卡頭脫離卡槽，待卡頭完全脫離卡窗時，轉動連接頭，使得安裝槽內的鎖緊頭與安裝入口位置上處于重合，此時鎖緊頭可從安裝入口抽出，進而實現了對橫梁的拆卸工作，實現了拆裝方便的效果；在橫梁長期支撐建筑屋頂以及陽光的暴曬時，橫梁內部結構極有可能受損而導致彎曲現象，在橫梁彎曲而導致一側因應力作用而發生拉伸形變時，導致安全繩朝一側的監控單元施加壓力，使得一側的滾輪和滑桿朝同側的安裝座方向移動，直到電極片之間接觸，接通報警器和畜電池所在電路，進而觸發報警工作，使得整個建筑結構的安全系數更高。

圖1 裝置立體結構示意圖

圖2 結構中A處放大的結構示意圖

圖3 結構中B處放大的結構示意圖

圖4 結構中連接頭和鎖緊頭的結構示意圖

圖5 結構中立柱的局部結構示意圖

安裝的工藝流程為：柱體→接收槽模塊→輸入連接模塊→安全報警組件→固定連接梁架。

4 施工操作要點

（1）輸入連接模塊包括輸入座、連接單元和鎖緊單元。輸入座 設置在立柱和橫梁之間；連接單元與安裝入口的形狀相適配且兩者間隙配合，連接單元活動安裝在輸入座內，安裝入口可供連接單元插入；鎖緊單元設置在連接單元與輸入座之間，用于固定連接單元。

（2）如圖1所示，安裝槽和安裝入口均設置在立柱上，并且輸入連接模塊的數量可為兩個，且對稱設置在橫梁的兩端，當然，這只是列舉的其中一種情況，還可以采用接收槽模塊與輸入連接模塊對調位置的布設方式，在此不做一一列舉。

（3）如圖5所示，安裝入口和輸入連接模塊優選采用正三角形的形狀，安裝槽采用圓柱形狀；當然，安裝入口和輸入連接模塊的形狀并非局限于正三角形一種，還可以采用正四邊形、正六邊形或者正八邊形等等，只要與安裝槽之間存在不重合的區域即可，在此不做具體限定。

（4）如圖1所示，將帶有輸入連接模塊的橫梁對準安裝入口 并插入安裝槽內，待連接單元完全伸入安裝槽內時，轉動連接單元，使得連接單元抽出的路徑受到安裝槽與安裝入口之間不重合區域的限制，并且通過鎖緊單元對連接單元的位置進行固定，使得橫梁能夠穩定的安裝在立柱上。

（5）如圖1和圖4所示，連接單元包括連接頭、鎖緊頭。連接頭轉動安裝在輸入座上；鎖緊頭安裝在連接頭上，用于將連接頭固定在安裝槽內。鎖緊頭的形狀也為正三角形，且鎖緊頭的數量并非局限于一種，如圖1所示，鎖緊頭的數量可以為兩個，一個固定安裝在連接頭上，另一個固定安裝在輸入座上，且兩個鎖緊頭之間交錯布設（即兩者沿水平方向的投影區域不重合，存在一定的角度，固定安裝在輸入座上的鎖緊頭始終和安裝入口之間保持錯位狀態），并且當橫梁與立柱安裝時，安裝入口夾在兩個鎖緊頭之間。另外連接頭安裝鎖緊頭的一端靠近輸入座的一段區域設有扭力槽，施工人員在立柱外部轉動連接頭，達到連接的目的。

（6）需要具體說明的是，輸入座上成型有供連接頭滑動的插槽，連接頭上設有限位環，插槽內設有供限位環插入的限位槽，進而對連接頭的位置進行限制，避免其脫離插槽。在實際應用時，將帶有鎖緊頭的連接頭對準安裝入口伸入安裝槽內，通過施工人員手動轉動連接頭，使得鎖緊頭與安裝入口之間發生錯位，安裝入口與安裝槽之間的不重合區域對鎖緊頭的抽出路徑進行限制，并且此時兩個鎖緊頭將安裝入口夾在中間，進而實現了對橫梁與立柱之間的穩定連接。

（7）如圖1和圖2，鎖緊單元包括卡頭和卡窗。卡頭活動安裝連接頭上，卡頭與連接頭之間通過彈性件連接；卡窗成型在輸入座上，卡窗位于卡頭的移動路徑上。需要具體說明的是，彈性件優選為彈簧，彈簧連接在卡頭和連接頭之間，并且在圖2所示狀態時，彈簧處于壓縮狀態，當然，彈簧并非是彈性件的唯一替換件，還可以采用彈片、彈性鋼板或者彈性橡膠等等，只要能夠實現對卡頭的復位即可，在此不做一一列舉。在轉動連接頭和與其上面的鎖緊頭時，卡頭跟隨兩者同步轉動，當鎖緊頭轉動到一定角度時，鎖緊頭與安裝入口之間發生錯位，并且此時卡頭和卡窗恰好相遇，在彈簧的彈性恢復力的作用下，卡頭插入卡窗，進而實現對連接頭和與其上面的鎖緊頭位置的固定。

（8）如圖2所示，輸入連接模塊還包括復位單元，用于復位卡頭，復位單元包括導軌和復位塊；導軌設置在輸入座上，復位塊與輸入座彈性連接，卡窗位于復位塊的移動路徑上。需要具體說明的是，如圖3所示，卡窗設置在導軌內，復位塊的一側設有傾斜部，當卡頭插入在卡窗內時，卡頭位于傾斜部的移動路徑上。在需要從立柱上拆卸橫梁時，通過如圖2所示方向左推復位塊，使得傾斜部與卡頭之間發生抵觸，并帶動卡頭脫離卡槽，待卡頭完全脫離卡窗時，轉動連接頭，使得安裝槽內的鎖緊頭與安裝入口位置上處于重合，此時鎖緊頭可從安裝入口抽出，進而實現了對橫梁的拆卸工作，實現了拆裝方便的效果。

（9）如圖1和圖3所示，安全報警組件至少包括供電件、監控單元、軟性件和報警件。供電件安裝在橫梁上；監控單元數量為若干組，若干組監控模塊均勻布設在橫梁內成型的空腔內；軟性件連接在空腔的兩個相對位置的內壁之間，軟性件處于繃緊狀態；報警件、供電件以及監控單元之間電性連接；軟性件與單一監控單元之間抵觸配合。需要具體說明的是，供電件優選為蓄電池，當然還可以為蓄能電源或者與家庭電路電性連接的方式，在此不做具體限定。另外，報警件可以為報警器或者閃爍燈，只要能夠實現對居住者的提示即可，為了使得提示效果更佳，優選為報警器。軟性件優選為安全繩，還可以采用皮帶或者橡膠帶的方式，在此不做一一列舉。

（10）為了解決鋼結構的制造成本，通常鋼結構采用空心結構，在橫梁長期支撐建筑屋頂以及陽光的暴曬時，橫梁內部結構極有可能受損而導致彎曲現象，在橫梁彎曲而導致一側因應力作用而發生拉伸形變時，導致安全繩彎曲，通過安全繩對監控單元之間的擠壓作用，導致監控單元觸發，使得報警器與畜電池所處電路接通，進而觸發報警器發出聲音提示居住者，進而提示居住者及時維修，避免出現安全事故。

（11）如圖3所示，每組監控單元的數量至少為兩個，且兩個監控單元相對軟性件對稱布設，監控單元包括安裝座、滑桿、導電件。安裝座安裝在空腔內；滑桿活動設置在安裝座上，滑桿與安裝座之間彈性連接；導電件數量至少為一組，設置在滑桿與安裝座之間。需要具體說明的是，滑桿上通過轉軸轉動安裝有滾輪，滾輪與安全繩表面滑動配合。另外，導電件優選為電極片，電極片設置在滑桿和安裝座之間，當然電極片還可以采用觸點或者插頭與插座配合的方式實現，在此不做具體限定。

（12）如圖3所示，當橫梁發生形變導致安全繩朝一側的監控單元施加壓力時，使得一側的滾輪和滑桿朝同側的安裝座方向移動，直到電極片之間接觸，接通報警器和蓄電池所在電路，進而觸發報警工作，使得整個建筑結構的安全系數更高。需要特別說明的是，上述施工中采用的彈性連接均可以采用彈片、彈性鋼板或者彈性橡膠的方式連接。

5 質量控制要點

（1）剛結構設計、施工質量標準執行《鋼結構設計標準》（GB50017-2017）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）、《建筑鋼結構焊接技術規程》（JGJ81-2002）、《焊縫質量管理規程》（JB3223-83）。

（2）型材、構件等材料必須有廠家的試驗報告和出廠合格質量證明，使用前先按要求進行抽樣檢驗，每批進場材料均由試驗室檢驗合格后方可使用。

（3）嚴格按照《鋼結構工程施工質量驗收標準》（GB50205-2020）的規定進行施工作業。

（4）材料堆放應做到下墊上蓋，使用前應將表面的油膩、漆皮、鐵銹清除干凈，以免機械損傷或受潮銹蝕破壞。

（5）在施工中，建立操作人員自檢、班組互檢、工序交接檢查和工前檢查、工中檢查和工后檢查以及分項分部檢查、定期檢查和隨機抽查的內部檢查制度。

（6）安全措施和環保措施按照實際情況及時交底，加強管理，現場層層落實。

6 結束語

西南某臨時建筑工程裝配式鋼結構施工中，運用梁柱免澆筑連接結構施工技術，保質保量完成了裝配式鋼結構工程的施工，取得了很好的效果，實現了良好的經濟效益和社會效益，獲得授權國家發明專利。采用本施工技術保證了鋼結構的穩定性，可用于同類型工程的施工。