裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層建筑施工技術(shù)應(yīng)用研究

王麒翔，雷坤明

（忠縣建設(shè)工程質(zhì)量中心，重慶404300）

1 引言

建筑工程中，預(yù)制構(gòu)件主要在工廠集中生產(chǎn)，生產(chǎn)完成后，將各個(gè)部分運(yùn)輸至施工地點(diǎn)進(jìn)行拼裝，因此，減少了原本構(gòu)件加工環(huán)節(jié)造成的污染。裝配式施工技術(shù)可用于鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)以及木結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)的施工中，具有高環(huán)保性、工期短、施工效率高等優(yōu)勢。作為一種新型的施工方式，裝配式施工技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。2020 年，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部提出相關(guān)規(guī)定和建設(shè)目標(biāo)，城市內(nèi)的裝配式建筑類型的比例要超過總體新建建筑比例的20%，并提出到2025 年，裝配式建筑的占比要達(dá)到最少50%。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：

首先，集成化特點(diǎn)。裝配式鋼結(jié)構(gòu)的各類預(yù)制構(gòu)件由專門的工廠進(jìn)行集中生產(chǎn)，且生產(chǎn)效率較高。各構(gòu)件能夠通過靈活的組裝方式進(jìn)行安裝，極大地減少了其他連接材料的應(yīng)用，節(jié)省了施工成本。與以往的混凝土施工技術(shù)相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體空間布局具有一定的自由性，并且相同尺寸的構(gòu)件可以進(jìn)行批量化生產(chǎn)，僅對(duì)特殊尺寸的構(gòu)件進(jìn)行單獨(dú)加工，可以加快生產(chǎn)進(jìn)度。

其次，鋼結(jié)構(gòu)建筑工程所用工期較短，并且相較于混凝土結(jié)構(gòu)施工，縮減了施工流程，更便于對(duì)施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效管控，提高了施工現(xiàn)場的有序性，可以有針對(duì)性地提高施工效率。

再次，構(gòu)件安裝過程中不會(huì)產(chǎn)生大量的工程廢棄物，整體能耗較低，噪聲也較小，有助于實(shí)現(xiàn)綠色施工。

最后，在鋼結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件制作方面，有較強(qiáng)的專業(yè)性，可以減少因構(gòu)件尺寸、質(zhì)量不合格造成的返工，促使整個(gè)裝配式工程的施工效率提升。

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層建筑施工技術(shù)的應(yīng)用

裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用對(duì)施工環(huán)境的影響較小，同樣，其施工過程也不會(huì)受到來自自然環(huán)境的影響。另外，裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的施工效果更加突出，可以提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且抗震效果非常好，使建筑在后續(xù)的使用過程中穩(wěn)定性更加突出。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)高層建筑，使用裝配式施工技術(shù)能夠促使結(jié)構(gòu)傳力途徑簡單，充分利用各個(gè)節(jié)傳遞各構(gòu)件之間的作用力，使建筑的穩(wěn)定性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，從而使建筑更好地抵御各種外力的影響[1]。

3.1 預(yù)制構(gòu)件的分段施工

在鋼結(jié)構(gòu)建筑的裝配式施工過程中，若預(yù)制構(gòu)件的長度、寬度、高度分別超出12 m、2.8 m、4.5 m，施工人員需要分段進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的安裝，從而提高施工效率以及起吊、安裝過程的安全性，這也是施工企業(yè)常用的施工方法之一。

3.2 預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸與吊裝

預(yù)制構(gòu)件制成后的運(yùn)輸過程中，管理人員要合理規(guī)劃運(yùn)輸過程，如距離、運(yùn)輸車輛的選擇等。另外，需要確保構(gòu)件的完整性，要采取保護(hù)措施避免構(gòu)建出現(xiàn)損壞現(xiàn)以及未經(jīng)允許私自切割改造等情況。

施工人員對(duì)構(gòu)件進(jìn)行吊裝作業(yè)時(shí)，首先，管理人員應(yīng)根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，合理規(guī)劃吊裝作業(yè)的流程，并確保各環(huán)節(jié)施工的安全性，施工人員要佩戴安全保護(hù)用具，如圖1 所示。其次，在吊裝之前，技術(shù)人員還要對(duì)吊裝方案進(jìn)行全面的分析，從而合理選擇施工設(shè)備，包括起重裝置的規(guī)格、型號(hào)等，確保起重裝置能夠滿足施工需求，并且操作范圍要能覆蓋整個(gè)吊裝施工區(qū)域，如圖1 所示。施工人員還要對(duì)即將使用的吊架、吊索、起重設(shè)備等進(jìn)行承載力等參數(shù)的計(jì)算，確保其符合對(duì)預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)力要求。吊裝過程中，應(yīng)將起重構(gòu)件的質(zhì)量控制在設(shè)備參數(shù)允許范圍內(nèi)。

圖1 預(yù)制構(gòu)件吊裝施工現(xiàn)場

3.3 建筑外墻安裝

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的施工過程中，建筑外墻及相關(guān)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)構(gòu)件要預(yù)先在特定的加工廠進(jìn)行集中生產(chǎn)，制作完成后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。在施工人員安裝外墻板過程中，首先將分塊的外墻板進(jìn)行連接，并且此環(huán)節(jié)的連接方式為全熔透焊接法。

在對(duì)外墻的安裝過程中，施工人員要嚴(yán)格按照施工圖中的具體參數(shù)進(jìn)行作業(yè)，確保安裝誤差符合標(biāo)準(zhǔn)范圍。同時(shí)，完成一個(gè)環(huán)節(jié)就要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，避免質(zhì)量隱患的形成。參數(shù)確定后，可對(duì)墻板的垂直度進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整，保證其垂直度符合要求。由于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)制外墻單塊墻板的自重較大，其安裝施工過程的操作難度也較大，施工人員在起吊墻板的過程中，需要單軌吊車的輔助，并根據(jù)施工現(xiàn)場情況適時(shí)進(jìn)行移動(dòng)操作。在預(yù)制墻板成功起吊后，可將其置于平穩(wěn)區(qū)域，并使用撬棍工具對(duì)墻板的具體置入位置進(jìn)行調(diào)整，確保墻板與建筑物之間的水平、垂直度均能夠達(dá)到質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。外墻構(gòu)件成功置入建筑中后，施工人員應(yīng)對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行焊接作業(yè)，使各構(gòu)件連接穩(wěn)固[2]。圖2 為裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑預(yù)制外墻吊裝過程。這種安裝方式能夠有效提高施工效率，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)裝配施工技術(shù)的作用，提高建筑物整體的穩(wěn)定性和安全性。

圖2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑預(yù)制外墻

3.4 節(jié)能環(huán)保方面

目前，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各類施工技術(shù)不斷得到創(chuàng)新，并研發(fā)了許多新型施工技術(shù)，例如，當(dāng)前還處在發(fā)展階段的鋼結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的施工技術(shù)，極大地提高了施工效率，在保證施工質(zhì)量與建筑使用質(zhì)量的基礎(chǔ)上、縮短了工期，并隨之減少了施工成本。構(gòu)件的截面相對(duì)較小，但是在穩(wěn)定性和安全性的方面有足夠的保障，所以，能夠在施工材料方面節(jié)約一部分的資金投入，進(jìn)而達(dá)到提高施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

傳統(tǒng)的建筑施工技術(shù)在應(yīng)用過程中通常會(huì)在施工現(xiàn)場產(chǎn)成一定量的建筑垃圾和污染物，若沒有對(duì)其進(jìn)行處理，會(huì)對(duì)施工區(qū)域周邊的生態(tài)環(huán)境造成不同程度的破壞。對(duì)于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，其最主要的優(yōu)勢是施工過程對(duì)環(huán)境的污染較少，相較于其他施工方式較為環(huán)保，不論是構(gòu)件預(yù)制過程，還是后續(xù)的安裝過程，都極大地減少了粉塵污染、噪聲污染等問題，有利于全面貫徹并落實(shí)綠色施工理念，符合當(dāng)前建筑行業(yè)的環(huán)保需求。

3.5 鋼梁、鋼柱的安裝

在鋼梁、鋼柱的安裝過程中，施工人員應(yīng)對(duì)現(xiàn)場的施工順序進(jìn)行調(diào)整，此安裝環(huán)節(jié)在整個(gè)流程中非常的重要，所以，需要對(duì)鋼立柱的具體尺寸以及置入位置的準(zhǔn)確度進(jìn)行反復(fù)調(diào)整、核驗(yàn)，以減少重復(fù)作業(yè)次數(shù)。在鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工過程中，梁與柱的承重作用非常關(guān)鍵，一旦出現(xiàn)自然災(zāi)害或火災(zāi)事故，整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性將發(fā)揮重要作用，而建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性主要體現(xiàn)在梁和柱這2 種結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量上?；诖?，施工人員應(yīng)在安裝梁、柱結(jié)構(gòu)之前，提前對(duì)此類預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量進(jìn)行全面核查，避免因材料質(zhì)量不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生安裝質(zhì)量問題。核實(shí)完成后，可正式安裝梁柱，吊裝過程中，施工人員應(yīng)將主梁進(jìn)行綁扎，這種方式能夠有效避免錯(cuò)位現(xiàn)象，然后可按照設(shè)計(jì)方案中的吊裝順序進(jìn)行作業(yè)。為提高施工效率可在環(huán)節(jié)提高安裝速度，減少施工時(shí)間，若在此安裝環(huán)節(jié)，施工人員通過對(duì)施工現(xiàn)場的判斷選擇一鉤多吊的方式，那么需要對(duì)梁、柱構(gòu)件的起吊質(zhì)量進(jìn)行控制，單次起吊質(zhì)量避免超過5 t。

4 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)的優(yōu)勢

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)的應(yīng)用還能高效結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)——BIM 技術(shù)，在雙重技術(shù)的支持下，可以快速發(fā)現(xiàn)和處理施工問題及質(zhì)量隱患，為保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用期間，建筑工程的各個(gè)施工工藝較為簡便，有利于在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上縮短工期，提高施工效率?；诖?，相關(guān)技術(shù)人員和管理人員需要明確裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，嚴(yán)格把控各個(gè)施工環(huán)節(jié)，保證施工質(zhì)量能夠達(dá)到相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

目前，逐步完善的裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)能夠建筑整體的空間性和功能性進(jìn)一步增強(qiáng)。同時(shí)，該技術(shù)能夠保障高層建筑的戶型設(shè)計(jì)具有一定的靈活性。最后，通過裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)，建筑物容易出現(xiàn)的梁體外露問題也會(huì)大大減少[3]。

5 結(jié)語

在我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，各類新型施工技術(shù)獲得了更大的發(fā)展空間，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)雖然在我國的發(fā)展時(shí)間較短，但隨著該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其施工優(yōu)勢和建設(shè)效果愈加得到人們的認(rèn)可。高層建筑工程的高效建設(shè)與裝配式結(jié)構(gòu)相結(jié)合起到的雙重作用下，能夠在很大程度上改善我國土地資源緊張的問題。