高层建筑钢结构装配式施工技术研究

2018-08-09张猛毕对玲

中国设备工程 2018年14期

张猛，毕对玲

（威海建设集团股份有限公司，山东威海 264200）

所谓的装配式建筑就是将工程建设当中用到的楼梯、楼板以及墙体等可以在企业车间进行批量生产的构件运到工程建设所在地当中去进行装配的建筑。在其形式方面主要有装配式钢结构、混凝土以及现代木结构建筑等，该类建筑具有绿色环保、安全可靠、缩短工期等优势，下面我们主要对钢结构装配式建筑进行简单的介绍。

1 钢结构装配式建筑特点

装配式钢结构建筑体系是由各种钢构件构成的装配式建筑组成的完整体系，但不是所有的钢结构建筑就是钢结构装配式建筑，一定要是内装系统、钢结构、设备和管线以及围护系统等多方面的和谐统一，才可以说是装配式钢结构建筑。我们对其优点进行了如下总结。

（1）具有高度集成化的结构且构件布置灵活。较传统的砖混或框架式建筑而言，钢结构装配式建筑在空间布置方面具有更大的灵活性和自由性，同时模数化的构件尺寸使用能够让用户在开展布置工作的时候更加自由，并且对于结构的可靠性基本不造成影响。

（2）施工周期短。钢结构装配式建筑对于工厂预制构件以及现场的施工安全更为强调，同时对于设计与施工之间的配合也更为看重，从而大大提高了施工的效率。

（3）综合性能较高。在装配式钢结构建筑当中主要是由以轻质高强的钢构件较多，如型钢柱、薄壁钢管依旧轻型热轧型钢等，在装配式建筑当中这些能够进行批量生产的构件对其提供了强有力的保障。再者，和传统构件截面相比，钢结构构件截面更小，能够节省一部分的材料；在生产方式上主要为工厂流水线式为主，如此以来就节省了一大部分的现场人工费和模板费；在具体施工的时候对环境造成的污染也相对较少，和绿色建筑标准相符。所以，和传统砖混结构住宅和混凝土框架结构住宅相比，无论是在环境效益方面还是在经济效益方面，装配式钢结构建筑都更为突出。

2 高层建筑钢结构装配式施工技术的应用

威海创新经济产业园一期工程，是由威海建设集团建恒建设投资公司投资兴建，由杭州城建设计研究院有限公司进行设计，位于威海市临港区。建筑面积 90963.15m2，其中 A1# 塔楼 24744.35m2，A2# 塔楼32520.32m2，裙房面积14929.48m2，地下车库面积16239m2，地下设备房面积2530m2。建筑高度：地下两层，建筑高度9.8米；裙房三层，建筑高度15.1米；塔楼地上24层，建筑高度104米。钢结构防腐涂装要求：环氧富锌底漆两道（室外90μm，室内80μm），环氧云铁中间漆两道（室外70μm，室内60μm），但用于带底模楼承板下方钢梁的顶面，仅涂刷25μm的无机富锌底漆一道。钢结构防火涂刷要求：钢柱、钢板墙采用厚涂型防火涂料，耐火极限3.0h；钢梁采用薄涂型防火涂料，耐火极限2.0h；楼板应采用自防火楼盖，耐火极限1.5h。结构类型：A1、A2塔楼为钢框架—钢板剪力墙结构，裙房为钢框架结构。主要结构构件类型：核心筒剪力墙构件多采用L型、一字型箱型构件；周边钢柱采用方管柱、圆管柱、一字型钢柱；钢梁采用成品H型钢梁或焊接H型钢梁、箱型钢梁等。

（1）结构布置要和高层建筑功能相配合。对建筑品质要求高，通过采用装配式钢结构体系，提高了建筑使用品质，满足项目建筑功能的高标准要求，主要体现于以下三点：一是外立面通透性。支撑、黏滞阻尼墙主要布置于公共交通区域的隔墙位置，以保证建筑外立面视觉通透。二是户型灵活划分。在各户型整个室内空间中，框架柱极少，户型划分灵活。三是露梁露柱问题。结构设计中通过将钢管混凝土柱扁长化，减小隔墙厚度，同时借助内部装修技术，可有效解决室内露梁露柱的问题。

（2）楼板体系。在高层建筑工程建设当中所采用的楼板体系通常有两种，分别是钢筋桁架楼承板以及预制混凝土叠合楼板。首先钢筋桁架楼承板在施工操作方面十分简单且质量较轻、刚度大。在进行钢筋桁架板加工的时候，需要严格按照施工现场的实际尺寸来进行，在完成制作之后，只需要在施工现场进行简单铺装并将板材与钢梁用栓钉焊接连接即可。在铺好了板材之后，需要对分布筋进行简单的绑扎就可以对混凝土进行浇筑，没有进行满堂脚手架的搭设，也不用支模，施工的时候只需要利用三脚架进行简单的支撑就可以了，在一定程度缩短了施工工期，同时也使人工成本得到了节约。而预制混凝土叠合楼板在进行施工的过程中则是利用 BIM技术进行模型模拟，所有预留预埋工作在工厂当中完成，只需板材强度满足设计标准后就可直接在现场进行吊装。

（3）墙板体系。在装配式钢结构建筑中，为满足住宅的使用功能要求，符合人们的居住体验，楼板体系及维护体系的选择极为重要。基于调研和分析对比，对该项目三板体系(楼板、外墙、内墙)的选型提出建议。

①楼板体系。装配式建筑中通常采用的楼承板主要有压型钢板组合楼板和钢筋桁架楼承板、叠合楼板，共 3种。对以上3种楼承板从受力性能、施工速度、管线穿越、二次装修等方面进行综合对比，结果见表1。压型钢板组合楼板施工中需设置临时支撑，且板底需做吊顶；叠合楼板目前主要应用于装配式混凝土建筑中；针对项目特点，建议采用钢筋桁架楼承板。

表1 3种楼板体系对比

②外墙体系。目前外墙体系主要有ALC板、PC板、金属幕墙、内嵌式窗系统。根据调研分析，从施工难度、墙体自身性能、立面造型等方面对以上外墙体系进行对比分析，结果见表2。由于该项目为超高层高档住宅，而ALC板建筑造型较单一，美观度较差；PC板自重较大，对结构受力不利；同时内嵌式窗系统主要应用于办公建筑。综合比较，建议采用金属幕墙。

表2 外墙体系对比

③内墙体系。常用内墙体系主要有砌块墙、ALC板、轻钢龙骨隔墙3种。调研分析以上3种内墙体系的各自优点和存在的主要问题如表3所示。由于超高层钢结构在水平荷载下侧向变形较大，采用砌块墙易产生裂缝；轻钢龙骨隔墙舒适性较差，不符合人们常规的居住体验；而ALC板内墙与传统砖墙相似，整体性好，在钢结构住宅中应用广泛。针对该项目，建议选用ALC板。

表3 内墙体系对比

（4）设备体系。在对该项目进行设备体系设计的过程中，其内容主要包括有设备安装、建筑的主体结构以及建筑装饰装修，通过BIM三维软件的应用，对装饰装修、水暖电位以及主体装配式结构进行集成一体化的设计。再者一定要在安装工作正式进行之前，对装配施工过程当中各专业在设计、施工当中进行协同工作而碰撞产生的问题进行有效的解决，确保该工程建设能够在规定的时间内完成，防止因为出现返工的问题而导致的延误工期、浪费成本的情况发生。