高層裝配式建筑施工中全鋼結構施工工藝分析

岑 暉

（廣西壯族自治區(qū)建設監(jiān)理有限責任公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

在現代建筑行業(yè)中，裝配式建筑結構得到了廣泛性的應用，對高層建筑物發(fā)展產生了巨大影響，從我國目前高層裝配式建筑結構特點來看，主要以鋼筋混凝土結構為主，雖然在成本以及施工效率方面得到一定控制，但是在長時間的影響下，其施工質量無法得到保障。而西方發(fā)達國家在高層裝配式建筑方面，大量采用了全鋼結構工藝，不僅建筑質量得到提升，同時在抗震性方面有著充足保障，同時符合現代建筑施工的工藝理念。為此需要全面提高對全鋼結構工藝的重視程度，提高應用范圍。

文獻[1]主要對鋼結構節(jié)點抗震性展開實驗，驗證鋼結構節(jié)點良好的抗震性。文獻[2]簡要闡述了全鋼結構技術流程，敘述內容比較簡單。文獻[3]主要對鋼結構使用的吊裝設備以及吊裝流程進行講解。本文研究內容與現有同行相比，提出了一種新的鋼導墻安裝方式，對鋼構件測量定位方式提出不同的見解，具有一定的創(chuàng)新性。

1 全鋼結構在高層裝配式建筑的優(yōu)勢分析

1.1 抗震性

全鋼結構與傳統(tǒng)混凝土結構相比，在抗震性方面有著良好的優(yōu)勢。在全鋼結構中，主要材料是以鋼材為主，不僅有著良好的抗壓性，同時延展性方面更加突出，在面對外部強烈沖擊時，能夠將產生的壓力直接擴散出去，從而減少對表面結構的損傷，再加上鋼架結構自身重量較輕，能夠有效減少基礎豎向荷載受到地震的作用力，使建筑物在面對地震時所產生的作用力進一步降低，減輕地震的反應現象，從而保持良好的抗震性[1]。

1.2 效率性

全鋼結構工藝能夠對建筑空間進行充分利用，通常在超高層建筑中，其支體結構表面存在較多的橫截面，這種橫截面占據了很大一部分的建筑空間，導致建筑空間利用效率降低。而通過對全鋼結構工藝的應用后，能夠使建筑橫截面面積進一步縮減，使建筑空間面積得到進一步節(jié)約，不僅有效縮減了建筑周期，同時也使建筑效率進一步提高，保證了對建筑成本的控制。

1.3 防火性

良好防火性也是全鋼工藝結構比較突出的優(yōu)勢特點，在全鋼工藝結構中，其主要構成部分是以梁柱為基礎，這些構件在建設的過程中，根據有關要求規(guī)定必須在表面涂抹一層防火涂料，從而起到良好的防火保護作用，當發(fā)生火災事故時，能夠在最大程度上減少建筑物的損失情況，保證居民的安全。

2 工程概況

以某城市小區(qū)為例，該小區(qū)高層建筑物為裝配式鋼結構住宅，建筑面積超過5 000m2，共有樓層24 層，建筑高度為85.4m，該小區(qū)全鋼構件主要以寬鋼管混凝土柱、窄翼緣型H型鋼梁、鋼板剪力墻以及可拆卸底膜鋼筋架所構成，而在全鋼結構的外圍中，主要是采用蒸壓加氣混凝土以及外墻大板相組合的形式，以保證建筑物全鋼結構能夠穩(wěn)定突出。而在內部結構中，其內墻采用300mm 厚的鋼結構稻草板墻，采用龍骨承重體系的設計形式使鋼結構強度以及穩(wěn)定性得到提升，而在抗側力結構體系中，主要是由帶斜拉條的輕鋼龍骨所構成的墻體結構組成，建筑物頂部采用帽型鋼梁的鋼筋混凝土板進行設計，防止在后續(xù)施工中發(fā)生變形現象。

3 高層裝配式全鋼結構施工難點分析

3.1 工期性問題

該工程項目在前期施工過程中，由于施工場地規(guī)模較小，導致單個建筑物的塔吊設備無法進行布置，鋼結構吊裝工作無法持續(xù)進行。根據標準建筑物的進度統(tǒng)計，鋼結構吊裝時間通常需要3d、鋼梁結構吊裝時間需要4d 左右，由于吊裝時間較長，使后續(xù)主體結構施工進度進一步下降。為有效解決該問題現象，該工程項目后續(xù)采用汽車吊和塔吊不間斷的吊裝方式，使鋼梁和鋼柱吊裝時間縮短了1d 以上，大大提高了施工質量[2]。

3.2 后期質量保障

任何裝配式建筑結構在長時間的影響下，其內部結構質量會受到一定影響，而在面對不同類型建筑物時，所開展的質量檢查難度性存在較大差異。例如在公共建筑以及大型廠房當中，由于建筑物整體高度較低，結構性比較簡單，因此在后續(xù)維修以及質量檢查方面比較簡單，而在高層建筑當中，由于建筑物整體高度較高，內部結構中的鋼梁腹板處存在較多水電管線，導致維修過程中很容易與水電管線產生接觸，引起安全事故問題。因此在面對該施工難點時，需要在鋼結構設計階段中進行強化，提前在鋼梁腹板處設置一些預留孔，將水電管線套入在其中。

3.3 吊裝精度性問題

當鋼管混凝土柱與鋼梁處于吊裝的過程中，受本身結構的影響，導致實際吊裝精度與設計吊裝精度存在一些誤差，使鋼管混凝土柱與鋼梁在吊裝過程中容易處于不穩(wěn)的狀態(tài)。而為了保證其精度性，一些施工單位會在模板與鋼梁的縫隙處添加一些不同規(guī)格的模板條進行填充，這種處理措施不僅會造成施工成本的增加，同時也會導致施工效率降低。因此需要采用其他方式保證鋼結構吊裝的精準度[3]。

3.4 澆筑問題

全鋼結構由于本身材料的特殊性，很容易受到外部水環(huán)境的侵蝕，導致構件表面出現明顯的被腐蝕現象。該工程項目在前期建設過程中，由于設計的鋼梁翼緣板寬度過寬，導致一些設計粒徑范圍較大的粗骨料無法進入到鋼梁腹板中心處，對后續(xù)振搗工作造成很大影響。為有效解決該問題類型，可以選擇直接距離較小的振搗棒進行施工，在開始對樓層混凝土進行澆筑的過程中，可以將一小部分的骨料澆筑到鋼梁截面處，對整體澆筑效果進行檢測，防止鋼結構表面出現大量的蜂窩麻面現象，影響了鋼結構的整體質量[4]。

4 高層全鋼結構裝配式建筑施工工藝分析

4.1 鋼導墻安裝技術

鋼導墻材料一般選擇防腐蝕性較高的空心方鋼，在前期制作的過程中，需要提前畫好空心方鋼的基礎支撐結構軸線，根據軸線位置對材料切割，在切割過程中必須按照相關的標準進行，具體尺寸標準如表1 所示。

表1 鋼導墻切割尺寸標準表

在完成對鋼導墻的切割后，需要根據基礎支撐結構軸線對鋼導墻外邊線進行安裝，在對鋼導墻進行固定的過程中，需要按照1:4 的比例配制好水泥砂漿，完成對水平標志點的設置。其次在確定好鋼導墻外邊線的位置后，需要以水平標志點為基礎點，對鋼導墻進行安裝，在后續(xù)固定處理的過程中，可以利用鐵片對基礎支撐結構的軸線進行調整，盡可能使基礎支撐軸線與鋼導墻基礎埋件保持同一水平線上，最后將其焊接，焊縫厚度要求保持在3mm 左右。為了使鋼導墻安裝能夠更加合理，需要對鋼導墻的對角線處進行重新設置，盡量將誤差范圍控制在4mm 左右，鋼導墻標準高度允許偏差為3mm[5]。

4.2 鋼構件測量定位

鋼構件測量定位通常是在鋼結構起吊階段中實現，在鋼構件起吊過程中，需要提前對接觸地面進行清理，防止其他物質沾附在鋼結構表面處出現氧化現象，之后通過墊圈的添加以及高程槍機的調整，使鋼結構吊裝高度能夠與實際工程要求相符合，保證測量定位的精準性。在進行測量的過程中，主要是對鋼筋直徑距離以及鋼結構表面尺寸進行測量，利用PE 線以及膠條對產生的誤差進行調整。一旦鋼結構吊裝高度能夠達到規(guī)定要求，需要在原有結構基礎上建立起支撐體系。在建立支撐體系的過程中，要求每個鋼結構構件有三個或三個以上的支撐柱進行支撐，以便鋼構件在放置過程中能夠更加穩(wěn)定，支座與基座之間的結構寬度更加吻合。當完成對支撐體系的建立后，需要對鋼構件的垂直角度重新調整，盡量與吊裝角度保持一樣的形狀，使施工要求更加吻合?；蛘呃矛F代信息技術，對鋼構件進行3D 建模，以此來保證定位的準確性[6]。

4.3 鋼構件生產

在對鋼構件進行生產的過程中，必須嚴格按照施工標準進行設計，根據高層建筑設計階段所提供的設計圖紙，提前對需要的材料準備好，具體生產流程如圖1 所示。

圖1 鋼構件生產流程圖

從圖1 中可以看出，全鋼構件生產過程中主要工作方向側重于鋼材制造以及其他零部件的制造，并做好質量測試等等，質量測試主要包括對鋼構件的硬度以及性能進行測試，保證鋼構件生產質量能夠符合標準。而在完成對鋼構件的質量檢測后，需要利用其他設備完成對構件的組裝，利用焊接技術將鋼構件進行固定。在進行焊接的過程中，需要做好相關的防護措施，盡量避免與氧氣產生直接接觸，防止出現氧化現象，導致鋼構件表面腐蝕更加嚴重。

4.4 鋼構件吊裝

鋼構件吊裝是全鋼工藝中比較重要的施工工藝，對整個工藝實施產生了重要作用。在利用起重機進行吊裝之前，需要提前尋找出合適的吊裝方法，需要對整個吊裝施工流程進行嚴格控制。在鋼構件吊裝過程中一般以分段技術為主，如果鋼構件長度與寬度符合施工要求，那么可以通過對分段技術的應用使整個吊裝過程能夠更加合理，保證施工的安全性。另外為了使吊裝過程更加順利，更加具有效率性，在進行施工的過程中，需要提前確定正確的安裝順序，并以此為基礎進行施工，在吊裝過程中可以設置好防風繩，以此保證吊裝過程更加順利。如果吊裝過程中存在的助力性較大，那么可以利用低座位機構實現對鋼構件的緩慢下降[7]。

4.5 節(jié)點施工工藝

4.5.1 墻板節(jié)點施工

墻板節(jié)點施工一般應用于半結構的墻板中，在高層建筑建設過程中，通常會根據不同建筑項目的實際施工情況進行選擇，而在高層裝配式建筑中，全鋼結構構件主要是以蒸壓輕質加氣混凝土為主要原料，通過一系列的施工步驟后，制作成全鋼結構施工的墻板。蒸壓輕質加氣混凝土是一種比較新型的建筑材料，主要是由混凝土以及各種砂土所構成，由于混凝土與砂土本身質量較輕，因此蒸壓輕質加氣混凝土所制造的墻板重量更輕，內部結構更加密集，并且防水保暖效果更加突出，在全鋼結構工藝中發(fā)揮了突出性作用。

另外在對墻板結構進行節(jié)點施工管理的過程中，如果該墻板是以雙層蒸壓輕質加氣混凝土為原料，則需要提前完成對外墻側梁的設置，將墻板懸掛于高處。為防止懸掛過程中出現不穩(wěn)定的現象，可以通過對纜風繩的使用進行固定，同時對外墻板的特定移動方向進行引導，當外墻板移動到指定位置后，在利用鉤頭對其進行固定，保證外墻板與建筑保溫層之間更加的牢固，從而完成對內層板墻的施工。如果鉤頭與墻體之間進行結合的話，需要通過利用水泥砂漿進行回填，使黏合效果能夠更加突出。

4.5.2 梁、柱構件節(jié)點施工工藝

在高層裝配式建筑全鋼結構中，其梁、柱節(jié)點主要以H 的形式為主，因此根據梁柱構件的具體形式，可以采用高強度的螺栓方式進行連接，摒棄掉以往所使用的焊接方式，因此傳統(tǒng)焊接方式在梁柱構件節(jié)點施工中所產生的應力較低，容易使鋼構件在焊接過程中出現明顯的變形現象。因此需要采用高強度的螺栓連接方式，保證鋼結構建筑整體荷載能力較強，能夠符合施工標準。如果是對全鋼結構懸臂中的梁柱結構進行施工，則需要做好現場的銜接工作，采用預制拼裝的方式進行組裝，使梁柱構件節(jié)點設計更加合理。在預制拼裝的過程中，需要對梁柱構件的邊緣進行調整，與拼合板之間保持高度統(tǒng)一，最后再采用高強度螺栓進行連接[8]。

5 結論

綜上所述，本文以某工程項目為例，對全鋼結構工藝在高層裝配式建筑施工應用進行分析研究。為解決高層裝配式全鋼結構施工問題，提升施工質量，需要重視對鋼導墻安裝技術、鋼構件測量定位方式、鋼構件生產工藝、節(jié)點施工工藝等技術的應用，在此堅持上不斷創(chuàng)新，使高層裝配式建筑施工質量不斷提升，最終促進我國建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。