裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑發(fā)展的制約因素及可行性建議

劉 超，皇甫呈文

（信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司山東分公司，山東濟(jì)南 250101）

0 引言

從當(dāng)前建筑領(lǐng)域發(fā)展環(huán)境角度來(lái)說(shuō)，人們對(duì)裝配式建筑的重視程度越來(lái)越高，這也促使該技術(shù)得到了大范圍推廣和應(yīng)用。所謂裝配式建筑，主要是在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先執(zhí)行各種配套設(shè)施的布置任務(wù)，并做好組裝工作，打造新的建筑物類(lèi)型。相比于傳統(tǒng)施工技術(shù)，裝配式建筑施工技術(shù)不容易受到周?chē)h(huán)境因素影響，能夠幫助企業(yè)提升施工效率。在諸多優(yōu)勢(shì)的幫助下，建筑企業(yè)紛紛選擇引入裝配式建筑形式，在綠色建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值尤為突出[1]。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的價(jià)值

1.1 提升建筑設(shè)計(jì)精準(zhǔn)性

當(dāng)開(kāi)展施工設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)楫?dāng)設(shè)置一樣模型時(shí)，不同人員會(huì)設(shè)置出有所差異的建筑模型，進(jìn)而達(dá)到各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間的互動(dòng)。所以，施工團(tuán)隊(duì)可借鑒這種設(shè)計(jì)方式，提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性，還可以盡可能體現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，避免發(fā)生建筑設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。另一方面，對(duì)項(xiàng)目引入3D 模型，可以把建筑結(jié)構(gòu)特征有效彰顯出來(lái)，能夠更好觀察設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，盡可能促使裝配式設(shè)計(jì)更為合理。借助模擬軟件輔助，對(duì)建筑項(xiàng)目相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行分析，檢查設(shè)計(jì)技術(shù)能不能符合建筑項(xiàng)目的需求，促進(jìn)建筑項(xiàng)目的正常進(jìn)行。顯而易見(jiàn)，裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工對(duì)行業(yè)存在著較大意義，除了可以減小設(shè)計(jì)中發(fā)生的誤差，也可以借助模擬軟件加強(qiáng)施工建設(shè)效果。

1.2 提升建設(shè)施工效率

該項(xiàng)技術(shù)一般是借助BIM 促使建筑設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確與可靠，進(jìn)而在建設(shè)中彰顯出建筑連續(xù)性，盡可能提高施工進(jìn)展與建設(shè)效果。施工團(tuán)隊(duì)具體施工中，應(yīng)該科學(xué)安排施工中有關(guān)的環(huán)節(jié)且對(duì)其開(kāi)展全面監(jiān)督及把控，提升施工操作技術(shù)。此外，該項(xiàng)技術(shù)不被天氣環(huán)境所干擾，還可以有效體現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)彰顯其建設(shè)效果[2]。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)

2.1 自重輕、抗震性能良好

裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)建筑為輕質(zhì)熱軋型鋼，而樓板與墻面用材也是輕質(zhì)材料。這樣能夠明顯減輕建筑物構(gòu)件的自重，并且使截面受力比較平衡。裝配式建筑鋼構(gòu)件比較輕巧，所以抗震效果比較良好，提高了建筑的抗震性能，而且在一定程度上保證了裝配式建筑的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 節(jié)能降耗

由于我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展比較快速，現(xiàn)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)此的研究也取得了明顯的成果。在用混凝土施工預(yù)制裝配式鋼構(gòu)時(shí)，最主要的施工方式為整體鋼筋混凝土澆筑法。與常規(guī)施工方法比較，使用該種方式的裝配式建筑鋼材構(gòu)節(jié)約減排，效益更加突出。其建設(shè)廢物的排放量可降低大約80%，促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，對(duì)國(guó)內(nèi)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展起了舉足輕重的影響。正是因?yàn)樗诮ㄖ袠I(yè)中的突出效果，這類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)又被稱(chēng)之為綠色建筑。推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)在建設(shè)生產(chǎn)過(guò)程中的運(yùn)用，在節(jié)能降耗方面發(fā)揮著積極的促進(jìn)作用。

2.3 節(jié)省成本、縮減工期

裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程的主要生產(chǎn)活動(dòng)都是在工廠完成的，這樣就大大減少了在施工現(xiàn)場(chǎng)的工程量。同時(shí)，由于有效地進(jìn)行了節(jié)能減排，大大降低了各類(lèi)建筑的耗能，因此，也在一定程度上減少了建筑工程的生產(chǎn)成本。另外，新生產(chǎn)方式在廠房和傳送帶上的實(shí)現(xiàn)，也不易受氣候等外部因素的影響，從而極大地提高了產(chǎn)量效益，也進(jìn)一步減少了施工時(shí)間，有效提高施工時(shí)間的管理效率，促使裝配式建筑施工保質(zhì)保量的完成[3]。

3 高層建筑裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 防火防腐技術(shù)

通常情況下，鋼結(jié)構(gòu)的耐火、耐腐蝕能力較差，需要涂料進(jìn)行保護(hù)，而涂料的保質(zhì)期通常只有10 年左右，與建筑物的結(jié)構(gòu)壽命相去甚遠(yuǎn)。公共建筑由于使用條件的不同而允許事后檢查和維護(hù)，這是毋庸置疑的。然而，住宅鋼結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中無(wú)法在室內(nèi)進(jìn)行檢查和維護(hù)，因此這個(gè)問(wèn)題顯得很致命。事實(shí)上，住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕在正常的室內(nèi)條件下是極其有限的。即使第一層涂層在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)變質(zhì)，腐蝕仍在受控區(qū)域內(nèi)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的安全性影響也較小。美國(guó)前些年對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的使用就很好地印證了這一點(diǎn)，目前大多數(shù)國(guó)家在建的鋼結(jié)構(gòu)已不再使用防腐涂料。

3.2 外圍集成技術(shù)與外圍墻施工技術(shù)

首先，外圍集成技術(shù)。施工團(tuán)隊(duì)在具體建設(shè)中，因?yàn)楸唤ㄖ叨认拗疲瑸榱吮M可能體現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的作用，可通過(guò)外圍集成繼續(xù)施工，有效解決墻體間的銜接點(diǎn)，進(jìn)而提升建設(shè)效率同時(shí)提升具體施工效果。其次，外圍墻施工技術(shù)。鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)中，外圍墻建設(shè)也屬于相當(dāng)關(guān)鍵的內(nèi)容，以生產(chǎn)實(shí)踐特征來(lái)分析，所借助的外墻板與節(jié)點(diǎn)銜接件，一般源于流水生產(chǎn)線，建設(shè)中常常選擇上限點(diǎn)和下托點(diǎn)全方位銜接的方法，在此之中，一般通過(guò)全熔透焊手段進(jìn)行焊接。實(shí)際的流程是，需根據(jù)圖紙要求來(lái)標(biāo)注參數(shù)，特別應(yīng)該根據(jù)具體的施工狀況，科學(xué)調(diào)節(jié)安裝垂直度與平整度，在起吊前，需要認(rèn)真核對(duì)型號(hào)與安裝處，在確保無(wú)誤的前提下方可開(kāi)展后續(xù)操作。以實(shí)踐結(jié)果來(lái)分析，對(duì)于預(yù)制外墻板，它的單塊質(zhì)量應(yīng)該在400kg 上下，安裝中可結(jié)合施工需要對(duì)吊車(chē)開(kāi)展移動(dòng)。全部構(gòu)件調(diào)好后，就應(yīng)該開(kāi)展固定與焊接操作，同時(shí)把埋件進(jìn)行連接，進(jìn)而提高構(gòu)件系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性[4]。

3.3 多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)要點(diǎn)

預(yù)制件的制造水平要求較高，例如內(nèi)部鋼筋、雨水管道等都是按照項(xiàng)目的要求在工廠內(nèi)提前進(jìn)行制作。而對(duì)于預(yù)制件的深入設(shè)計(jì)，則要求建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)人士共同合作，才能有效地解決各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間的矛盾，從而保證工程的正常進(jìn)行。在多專(zhuān)業(yè)協(xié)作設(shè)計(jì)中，BIM 技術(shù)可以靈活運(yùn)用，通過(guò)模型分析，更直觀地對(duì)各個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行評(píng)估，能直觀地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)。當(dāng)某個(gè)專(zhuān)業(yè)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，可以根據(jù)這些參數(shù)的變動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而減少設(shè)計(jì)者的工作量。在各個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)作的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)單位要主動(dòng)與施工方、構(gòu)件生產(chǎn)方等參與方進(jìn)行協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)者要深入工廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，了解生產(chǎn)情況，并結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展情況，進(jìn)行合理的資源分配和設(shè)計(jì)。例如，工廠的吊裝埋件采用帶螺紋的套管，在設(shè)計(jì)中盡量避免使用吊環(huán)、吊釘作為吊件，否則會(huì)導(dǎo)致廠家重新進(jìn)行招標(biāo)、采購(gòu)工作，使工程造價(jià)增高，工期延長(zhǎng)，影響裝配工程的順利實(shí)施。

3.4 梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

焊接或采用完全熔融的坡口，根據(jù)節(jié)點(diǎn)、襯砌結(jié)構(gòu)，在翼緣的兩邊分別設(shè)置支護(hù)；在梁的腹板下面，上部、中部和下部會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)扇形的角。然后，依據(jù)結(jié)構(gòu)中的鋼梁結(jié)構(gòu)，在梁巖板上可采用扇形角構(gòu)件，端部連接形式為圓弧，并加入點(diǎn)焊；在設(shè)計(jì)規(guī)范中，以達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范為主導(dǎo)，促進(jìn)梁柱連接。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接，可以采用斜焊。當(dāng)鋼板厚度小于1.6mm 時(shí)，采用雙面膠焊，當(dāng)焊縫處的厚度超過(guò)5mm 時(shí)，就必須要達(dá)到鋼材的強(qiáng)度和硬度。在鋼板厚度達(dá)到1.6mm 后，再用K 形的切口進(jìn)行焊接。特別是在鋼板厚度達(dá)到3mm 的時(shí)候，需要對(duì)鋼材進(jìn)行預(yù)熱和后熱處理。

4 裝配式建筑施工技術(shù)存在的問(wèn)題

4.1 預(yù)制件堆放管理問(wèn)題

當(dāng)預(yù)制件制作完成后，會(huì)將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)存放，在此期間，如果出現(xiàn)堆放管理不到位情況，便會(huì)導(dǎo)致預(yù)制件質(zhì)量受到影響，甚至還會(huì)導(dǎo)致不同型號(hào)混合在一起，不利于后續(xù)施工工作的正常進(jìn)行。針對(duì)預(yù)制件堆放管理，部分預(yù)制件對(duì)存放環(huán)境具備一定要求，稍有不慎，便會(huì)導(dǎo)致預(yù)制件被氧化，無(wú)法保持原有的預(yù)制件性能。如果該類(lèi)預(yù)制件應(yīng)用到建筑工程之中，會(huì)增加安全隱患問(wèn)題的出現(xiàn)概率。受預(yù)制件型號(hào)混亂影響，施工人員容易拿錯(cuò)預(yù)制件，后續(xù)不得不重新進(jìn)行施工，工程建設(shè)成本大幅提升[5]。

4.2 不注重運(yùn)輸工作

預(yù)制件運(yùn)輸時(shí)，受不恰當(dāng)運(yùn)輸及放置方式影響，同樣會(huì)提升預(yù)制件發(fā)生損壞現(xiàn)象的概率。部分工作人員不注重預(yù)制件運(yùn)輸計(jì)劃制訂，更無(wú)法將不同預(yù)制件之間的差異性特點(diǎn)展示出來(lái)，單純采取統(tǒng)一運(yùn)輸模式，當(dāng)預(yù)制件達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)后，會(huì)出現(xiàn)部分損壞情況，不利于施工進(jìn)程的延續(xù)。例如，在樓梯預(yù)制件運(yùn)輸方面，為了降低其損壞問(wèn)題的發(fā)生概率，相關(guān)人員應(yīng)選擇平放形式。由于工作人員對(duì)此不夠重視，并沒(méi)有對(duì)樓梯預(yù)制件的運(yùn)輸注意事項(xiàng)進(jìn)行研究，致使部分樓梯預(yù)制件豎放，很容易引發(fā)預(yù)制件運(yùn)輸損壞現(xiàn)象，后續(xù)安裝操作很難及時(shí)進(jìn)行。

4.3 施工人員工作能力有限

將裝配式建筑施工技術(shù)應(yīng)用與工程管理，相關(guān)施工人員個(gè)人能力并不滿足施工要求。尤其是在現(xiàn)場(chǎng)裝配任務(wù)執(zhí)行時(shí)，施工人員應(yīng)做到裝配精確度的準(zhǔn)確把控，了解施工規(guī)范、安裝工藝等內(nèi)容。但從實(shí)際工作開(kāi)展中能夠看出，部分施工人員個(gè)人能力不足，經(jīng)常在施工時(shí)出現(xiàn)失誤情況，由于裝配式建筑施工技術(shù)各個(gè)程序之間的聯(lián)系性緊密，一個(gè)程序出現(xiàn)問(wèn)題，容易引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整個(gè)建筑工程施工管理工作無(wú)法正常進(jìn)行，為企業(yè)帶來(lái)不必要的損失。

5 裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工管理措施

5.1 提升管理質(zhì)量

施工人員必須嚴(yán)格遵守相關(guān)建筑規(guī)范和指令，在合理的誤差范圍內(nèi)進(jìn)行嚴(yán)格控制，認(rèn)真負(fù)責(zé)地對(duì)待每一項(xiàng)任務(wù)。如果測(cè)量結(jié)果的誤差比較大，施工人員必須在既定時(shí)間內(nèi)分析誤差原因，糾正誤差方向才能制定出科學(xué)有效的解決方法。為此，施工人員在生產(chǎn)中還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：如果發(fā)現(xiàn)局部缺陷，必須在規(guī)定的范圍內(nèi)盡快糾正。在施工質(zhì)量方面，更需要嚴(yán)格控制，并對(duì)施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)一些不必要的問(wèn)題。此外，施工人員還應(yīng)參考檢查說(shuō)明，按圖紙上的標(biāo)記進(jìn)行檢查。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)必須及時(shí)加以解決。應(yīng)立即向責(zé)任部門(mén)報(bào)告，并在相關(guān)部門(mén)進(jìn)行整改，施工方可繼續(xù)。

5.2 完善裝配式建筑配套產(chǎn)業(yè)鏈

總的來(lái)說(shuō)，目前我省的建筑工程招投標(biāo)模式、施工許可制度以及驗(yàn)收管理等各個(gè)環(huán)節(jié)還是不符合裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑管理的模式。因此，要綜合裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑需求以及技術(shù)要求，制定完善的管理制度，保障整體的協(xié)調(diào)性。政府部門(mén)要基于裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑發(fā)展趨勢(shì)，制定完善的施工標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范，制定相關(guān)法規(guī)要求。充分保障裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑項(xiàng)目有據(jù)可依。基于市場(chǎng)主體角度分析，將技術(shù)先進(jìn)化、專(zhuān)業(yè)配套性以及規(guī)范化管理作為主要內(nèi)容，重點(diǎn)推動(dòng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展，是推動(dòng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑良性發(fā)展的基礎(chǔ)保障。綜合裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑發(fā)展的不同階段對(duì)產(chǎn)業(yè)監(jiān)管模式進(jìn)行優(yōu)化完善，保障在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建的設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、施工運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)鏈進(jìn)行系統(tǒng)管理，協(xié)調(diào)各個(gè)環(huán)節(jié)以及企業(yè)，有效避免生產(chǎn)不足以及產(chǎn)能過(guò)剩等問(wèn)題的出現(xiàn)。我省相關(guān)部門(mén)要充分的意識(shí)到政府產(chǎn)業(yè)監(jiān)管的重要性，基于市場(chǎng)自我調(diào)節(jié)能力實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度培養(yǎng)技術(shù)先進(jìn)、專(zhuān)業(yè)配套以及規(guī)范化管理的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，通過(guò)產(chǎn)業(yè)監(jiān)管與市場(chǎng)自我調(diào)節(jié)的有效融合，構(gòu)建一個(gè)平衡的發(fā)展環(huán)境。

5.3 嚴(yán)格把控施工材料質(zhì)量

鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)發(fā)展迅速，使得鋼材的質(zhì)量越來(lái)越具有競(jìng)爭(zhēng)力。施工原材料是后期施工的基礎(chǔ)。因此，在選擇材料時(shí)，重要的是要確保材料強(qiáng)度達(dá)到工程要求的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)保證材料質(zhì)量符合資質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以利于裝配式建筑工程的良好進(jìn)行。相反，使用不合格的材料會(huì)給項(xiàng)目帶來(lái)許多潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在施工前必須嚴(yán)格挑選原材料。在保證材料質(zhì)量的同時(shí)，還需要考慮材料的價(jià)格，以確保能以盡可能低的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)到最好的施工材料。

5.4 可拆卸式、可升降式安全防護(hù)

現(xiàn)階段，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目施工過(guò)程中，存在兩大類(lèi)安全隱患。

（1）樓承板及疊合板施工完成后，在鋼筋綁扎及混凝土澆筑過(guò)程中，臨邊防護(hù)無(wú)法開(kāi)展，存在立面安全隱患。對(duì)此，可以采用懸掛式臨邊防護(hù)消除此安全隱患：在鋼柱外側(cè)焊接卡環(huán)（防火涂料作業(yè)時(shí)可切除），用于后期臨邊作業(yè)時(shí)鋼管豎向固定，再按照傳統(tǒng)臨邊搭設(shè)的方式進(jìn)行搭設(shè)（暫未實(shí)施）。

（2）解決了立面安全隱患，水平面安全隱患必須得到解決。最好的解決方式是制作可拆卸、可升降式水平防護(hù)網(wǎng)。目前，全國(guó)大力推廣運(yùn)用懸挑式鋼板網(wǎng)。但此防護(hù)網(wǎng)片，仍存在下列弊端：防護(hù)網(wǎng)片上的垃圾清理較為困難；在高層建筑施工中，遇大風(fēng)天氣易被破壞，恢復(fù)較為困難；現(xiàn)場(chǎng)存在二次加工情況等。相信隨著裝配式鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，此類(lèi)問(wèn)題均能得到解決。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑施工中，引入裝配式鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)技術(shù)存在較大意義。行業(yè)靈活運(yùn)用現(xiàn)代化施工技術(shù)，可以切實(shí)提高建設(shè)水平，推動(dòng)行業(yè)朝著更好的方向發(fā)展。目前，我國(guó)科技快速發(fā)展，在綠色環(huán)保建設(shè)技術(shù)視域下，應(yīng)該對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究，針對(duì)構(gòu)件分段、外圍集成等展開(kāi)分析，進(jìn)而切實(shí)提升裝配式施工水平，推動(dòng)行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。除此之外，建設(shè)高層建筑時(shí)引入該項(xiàng)技術(shù)，為行業(yè)持續(xù)發(fā)展的核心內(nèi)容之一，可以助力行業(yè)實(shí)現(xiàn)施工規(guī)范化與工業(yè)化。