淺析裝配式鋼結構關鍵技術

厲軍鵬

浙江省東陽第三建筑工程有限公司 浙江東陽 322100

1 裝配式鋼結構的優(yōu)勢

1.1 主體構件尺寸小

鋼結構材料具有輕質高強的特點，裝配式鋼結構相比傳統(tǒng)混凝土結構，鋼結構構件尺寸小，墻體、柱等構件占用空間位置少，從而可以大幅度提高建筑物的使用面積，通過查閱相關資料表明鋼結構建筑墻柱豎向構件占用面積大約為10%，遠小于混凝土建筑墻柱構件占用面積。

1.2 低碳環(huán)保

傳統(tǒng)的混凝土建筑在建造過程中，現(xiàn)場大量的濕作業(yè)，模板、木材、混凝土等消耗很大，施工中常常會產出大量的建筑廢棄物，若沒有對廢棄物進行有效的處理，會對項目周圍的土體、水體、空氣等自然環(huán)境產生嚴重的污染，這也是傳統(tǒng)建造方式的一個痛點。從節(jié)能環(huán)境的視角來看，這種高耗能高污染的現(xiàn)狀急需改善，基于此而采用裝配式鋼結構施工技術，能夠有效降低污染物數(shù)量，從而滿足建設行業(yè)的節(jié)能減排、保護環(huán)境的要求[1]。

1.3 工業(yè)化生產

鋼結構易于實現(xiàn)標準化、模數(shù)化、工業(yè)化生產，在流水線上生產效率更高更好，質量有保證。同時釆用智能化、信息化的流水線，避免了施工現(xiàn)場人為因素造成的質量隱患，從而使得質量得到有效控制。同時工廠化生產方式，將現(xiàn)場建筑工人轉變成裝配式鋼結構的產業(yè)工人，工人崗前培訓，執(zhí)證上崗，既改善了工作環(huán)境，又降低了的勞動強度及安全隱患。

2 裝配式鋼結構建筑的結構設計在工程中的應用

2.1 梁-柱節(jié)點設計

以某鋼結構大廈為例，如圖1所示。此建筑鋼結構梁-柱節(jié)點的主要設計內容包含以下幾方面。

（1）梁翼緣與柱的連接焊縫主要采用全熔透坡口形式進行焊接，焊縫連接點為主，應及時加設對應襯板結構，并在翼緣板口兩側處設置引弧板，同時在梁腹板結構的上下端中實現(xiàn)扇形切角，在鋼梁結構的翼緣板處，可通過與扇形切角結構建立端部連接形式，為實現(xiàn)圓弧過渡，適當?shù)卦黾狱c焊。在所有規(guī)定中，都應以滿足設計規(guī)范為主，實現(xiàn)梁翼緣與柱的有效連接。

圖1 某鋼結構大廈的梁柱深化設計節(jié)點模型

（2）梁腹部與鋼的連接針對焊縫的焊接，應全部選用坡口焊接方式，當鋼板的厚度＜16mm時，應選擇采用雙面角的形式進行焊接處理，焊縫結構的厚度應＞5mm，并需要滿足強度要求；鋼板的厚度應＞16mm，并選擇使用K字形坡口結構對焊縫進行焊接。需要特別注意的是，在裝配式鋼節(jié)點的節(jié)點區(qū)域，當板厚＞30mm時，焊接過程中要執(zhí)行預熱和后熱處理[2]。

2.2 連接深化設計

（1）梁-梁節(jié)點設計裝配式鋼結構的截面形式設計中，可設計為工字形或者H形。在梁-梁節(jié)點的設計中，要以剛性連接為主，其中主要的設計形式包括：利用高強度螺栓，實現(xiàn)翼緣與腹板連接的高效性；焊接縫的連接需要采用全焊透的坡口形式，腹板需要將摩擦型連接結構進行高強度的螺栓式連接；翼緣、腹板結構可均采用全焊透的方式，用以對接焊縫連接模式。

（2）柱-柱節(jié)點設計柱截面結構主要以H形為主，利用高強螺栓實現(xiàn)腹板連接，在翼緣間連接處主要使用全焊透的坡口結構，用以對接焊縫。在柱截面結構的形狀主要以H形為主時，腹板和翼緣板結構的連接主要以高強螺栓為主。在柱截面體系中，箱形截面和圓管形截面的焊縫主要以全焊接式來實現(xiàn)焊縫的焊接[3]。如某鋼結構大廈，柱-柱連接的設計要點主要包含：科學合理地設計箱形截面結構的鋼柱拼接位置，并在柱腳處進行承臺面的設計，主要設置在承臺面以上1.5m附近位置；在鋼柱的側板與節(jié)點位置處的連接設計，應以實現(xiàn)坡口的全焊接為主；在鋼柱結構的連接設計中，應以全熔透焊接縫為主，采用全焊或者栓焊的連接方式，將翼緣板結構采用坡口的全熔透焊接模式，實現(xiàn)焊接體系的高強度螺栓焊接。

（3）樓板、墻板與主體連接節(jié)點建筑圍護結構選擇中，應以輕質、均質結構為主，將墻板結構、主體結構進行有效連接，按照設計的要點，在一定的設計原則下，對樓板、墻板及主體的連接節(jié)點進行外延與變形控制，確保圍護體系在主體受力的情況下，在不同的方位層間產生位移的協(xié)調性與穩(wěn)定性，并以此條件滿足防震抗裂條件下的主體結構層間變形要求[4]。

（4）附屬結構設計在附屬結構的設計環(huán)節(jié)中，以加勁肋和補強板設計為例，在裝配式建筑結構設計的過程中，如果對應的梁、柱節(jié)點結構不滿足對應的結構抗剪設計要求，則需要在柱腹板的梁柱節(jié)點處進行加厚設計，并對H形鋼柱的截面體系進行加焊貼板的連接，并在貼板的邊緣結構處，伸出加勁肋外部＞150mm的長度，在連接貼板的焊接過程中，主要以＞5mm的角焊接縫為主，實現(xiàn)柱翼緣角焊縫的對接縫連接。此外，從成本控制的角度進行分析，在裝配式鋼結構設計要點中，應結合相關設計實踐思路，重點分析裝配式鋼結構的成本控制，并在設計、安裝施工環(huán)節(jié)中，采取有效措施，實現(xiàn)成本最優(yōu)化。尤其是裝配式結構構件的設計，應以預制鋼結構的設計水平、加工工藝、標準尺寸等的構件設計為主，以保障鋼結構構件尺寸的準確化、合理化和科學化。

3 結語

綜上所述，裝配式鋼結構基于具有主體構件尺寸小、低碳環(huán)保、可工業(yè)化生產等自身優(yōu)點，筆者對裝配式建筑鋼結構設計要點進行分析，結合具體項目的基本情況，精確控制鋼結構構件的設計思路、設計要點等，指出了未來我國裝配式鋼結構施工技術的方向發(fā)展。