柳州市莲花城保障性住房项目装配式高层钢结构住宅施工技术控制要点

吴嘉琦 高志鹏 黄祺合 周率 莫德荣

【摘 要】柳州市莲花城保障性住房项目是广西首个装配式钢结构住宅工程，广西重点装配式示范项目。文章通过对该工程装配式高层钢结构施工过程中的施工技术难点进行分析，针对这些技术难点所采取的施工关键策略进行阐述，为装配式高层钢结构住宅项目现场施工提供良好的借鉴实例。

【关键词】装配式高层钢结构住宅;垂直度及精度控制技术;混凝土浇筑技术;水电管线布设;安全保障

【中图分类号】TU71：TU758.11【文献标识码】A【文章编号】1674-0688（2019）10-0095-05

1 工程概况

柳州市莲花城保障性住房项目位于广西柳州市鱼峰区柳石路，处于莲花立交桥匝道与柳石路的交叉处西北面，距离莲花客运站约1 km。建筑单体包括2幢23层高层住宅，3幢18层高层住宅，3幢14层高层住宅，1幢11层高层住宅，以及1幢6层的多层住宅;整体设置2层（部分1层）地下室（如图1所示）。建筑高度为71.08 m，总建筑面积为130 387.25 m2，地上为102 326.04 m2，地下为38 061.21 m2。建筑单体地上部分主体结构采用钢结构，1～9号楼的结构体系采用扁柱—“H”形钢梁框架+支撑结构体系;10号楼的结构体系采用扁柱—“H”形钢梁框架结构体系，本工程钢结构总重量约10 000 t。

2 重点难点分析

（1）构件截面小、用钢量轻，制作安装过程中构件变形大，且梁柱节点采用新型栓焊混合连接节点，对构件制作安装等的垂直度及精度控制提出了很高的要求。因为本工程为高层住宅，为了提高用户得房率及居住的舒适性，提高用户满意度，要求确保钢柱、钢梁全隐藏于墙体内，所以本工程在结构上采用了扁平钢管变截面劲性柱—“H”形钢梁框架+支撑结构体系，建筑平面布置灵活，使空间使用率提高近5.8%，构件截面小、用钢量少，钢柱钢梁均隐藏于墙体内。作为高层建筑，构件截面小，用钢量轻，在施工过程中必须采取有效的措施对钢柱钢梁的垂直度及精度进行控制，才能保证钢梁穿孔率100%实现。

（2）扁钢管柱混凝土浇筑难。为了控制用钢量，降低工程造价，同时避免出现凸梁、凸柱等问题，每栋楼钢柱从下往上采用变截面的扁钢管柱，内灌无收缩自密实混凝土。因扁柱截面小且存在变截面，最大扁钢管柱截面为200 mm×600 mm，最小扁钢管柱截面为160 mm×300 mm，在施工过程中必须制订切实可行的施工方案保证混凝土灌注的流畅性与密实性，避免存在堵塞和空鼓等问题。

（3）施工现场水电管线多，交叉多，布设复杂，而且上部主体为钢结构，还存在卫生间、楼梯等预制构件，同时为了提高装修效果、用户舒适度及体验满意度，要求管线布设不能外露于钢梁外侧，所以在施工过程必须精心组织，做好策划，确保管线合理布置，满足各项要求。

3 针对重点难点的施工解决方案

3.1 钢柱钢梁垂直度及精度控制

（1）项目实施前，组织各方技术力量主编广西壮族自治区工程建设地方标准《钢结构住宅技术规程》（如图2所示），解决了广西装配式建筑设计施工验收没有统一技术标准的难题，为本项目各项工序验收提供了可行的依据。

（2）根据设计及工程验收标准分别制定详细的扁钢管柱质量检测项目及允许偏差、“H”形钢梁质量检测项目及允许偏差，对扁钢管柱及钢梁在制作过程中各项质量检测项目及标准进行了明确，做到有据可依，清晰明了。

（3）针对钢柱钢梁构件截面小，制作过程中焊接扭曲变形大等因素，对于扁柱壁厚≤16 mm的截面采用冷弯成型高频焊接矩形管，扁柱壁厚>16 mm的截面采用焊接组合箱型截面;对于钢梁截面高度在300 mm以下及“H”形钢梁翼缘及腹板厚度分别在10 mm以下的均采用冷弯成型高频焊接“H”形钢。这样大大降低了因构件截面高度小、构件翼缘腹板薄等原因造成主材在组立埋弧焊焊接时产生的扭曲变形等。

（4）对于非冷弯成型高频焊接构件存在构件薄、轻、数量多，以及常规组立、翼缘矫正设备应用不了等特点，对加工设备进行技术更新改造，例如对“H”形钢组立机、翼缘矫正设备翼板夹紧轮极限距离、腹板夹紧装置高度、定位轮高度、矫正上轴轮尺寸等进行技術上的改进，以提高构件加工精度要求，加工过程中对于变形超标的扁柱及钢梁及时采用火焰进行矫正，所有构件采用数控切割下料，扁柱端头进行端面铣，所有钢梁采用三维数控锯床进行裁头，采用三维数控钻床进行端部螺栓孔钻孔，对于现场栓焊连接的主梁统一采用三维数控锁口机进行端部坡口的开设，从设备上保障了构件加工的精度。

（5）严格按照制作工艺要求进行构件加工，为本项目专门成立质量检验小组，检验小组严格按照指定的梁柱质量检测标准进行100%检测，保证构件各项质量达标后才出厂。

（6）现场吊装时柱的定位轴线以地面轴线控制网为基准进行各个柱的控制轴点放样、设桩点，再采用前、后通视方法进行各个柱的轴线控制。吊装校正过程控制流程如图3所示。

3.2 扁钢管柱混凝土浇筑方案的选择与制订

（1）扁钢管柱混凝土的浇筑的方法通过实验确定，选择最优方案。

（2）浇筑试验：选用本工程扁柱截面最小的一种规格，模拟施工现场在扁钢柱设置内隔板，按照3层一段高度进行试验（如图4所示）。

（3）方案确定：通过两种浇筑试验，结合最终浇筑质量及浇筑进度，选定高位抛落无振捣法最为本工程扁钢管柱混凝土浇筑方案（如图5、图6、图7、图8所示）。

（4）混凝土浇筑注意事项：①混凝土浇筑宜连续进行，需留施工缝时，应将管口封闭，以免水、油、杂物落入。②同一根扁钢管柱（特别是上下变截面通过锥头对接的扁钢管柱）的内隔板孔必须保证统一中心线，便于混凝土从上向下浇筑施工（如图9所示）。③扁钢管柱变截面处钢柱外侧壁一定要设置透气孔，孔径约20 mm，对称开设。便于空腔内的空气排出，以免混凝土在变截面处堵塞（如图10所示）。④结构采用新型梁柱连接节点，在梁柱连接对接扁柱位置不需设置内隔板，进一步保障了混凝土从上向下浇筑的顺畅性（如图11所示）。⑤为了便于混凝土浇筑的顺利进行，扁钢管柱分段不宜太长，一般以3层一段为宜。⑥在扁钢管柱混凝土浇筑前一定要确保与之相连接的所有钢构件全部焊接完成，不能出现钢管柱混凝土浇筑后再在钢柱柱身上焊接的现象，防止焊接高温造成钢管与混凝土之间的胶结脱离情况。⑦扁柱内部一定注意构件加工时不能留有施工垃圾，临时支撑等构件，避免影响混凝土的浇筑密实。

（5）扁钢管混凝土柱质量检测方法：采用超声波检测法为主，人工敲击法为辅。超声波检测法委托有资质的实验室进行。检测钢管内自密实混凝土浇筑后的密实度、均匀性、钢管与混凝土之间的胶结脱离情况（如图12、图13所示）。

3.3 施工现场水电管线布设方案措施

（1）BIM技术的应用：利用BIM技术将建筑模型、钢结构与机电多专业模型整合，对管线综合进行排布，解决机电与机电、机电与结构、机电与建筑的碰撞，做到百分百零碰撞，实现根据深化之后的模型查找出净高不符合设计规范的区域位置，分析净高不合理的因素，利用软件三维功能进行二次优化，有效避免了管道与钢构件及预制构件安装时出现的碰撞问题，为业主创造更多的效益和更完美的空间，同时也为项目降低了成本（如图14、图15所示）。

（2）BIM技术与Tekla Structures钢结构深化软件结合：为了提高装修效果提高用户舒适度及体验满意度，按照要求管线布设不能外露于钢梁外侧的原则，把BIM优化后的水电管线，导入Tekla Structures软件钢结构深化设计的模型中，再在钢梁上对应管线位置对钢梁进行开设穿管孔洞，并同时对钢梁进行补强，有效避免了管道与钢梁安装时出现的碰撞及管线外露于钢梁外侧影响装修效果问题（如图16所示）。

现场水电管线安装图如图17所示。

4 安全保障措施

（1）在外围钢梁每个楼层层高为1 200 mm左右的位置的钢柱上拉设生命线用于保证高空作业的安全（如图18、图19所示）。

（2）楼承板铺设完成后，用钢管搭设临边防护，涂刷警戒色（如图20所示）。

（3）混凝土楼板浇筑完成后，所有临边设置装配式临边防护（如图21所示）。

（4）在钢结构建筑外围设置水平悬挑防护棚，预防高处坠落（如图22所示）。

（5）所有预留洞口采用安全兜网封闭，并在洞口四周设置封闭的临边防护（如图23所示）。

（6）焊接过程中使用接火盆，作为钢结构装配式焊接时火星溅射的主要防护用品（如图24所示）。

（7）现场所有气瓶采用工具式推车，方便气瓶的移动和防倾倒（如图25所示）。

（8）所有电缆拉设，通过可移动式电缆挂钩实现线缆悬空作业（如图26所示）。

（9）钢梁安装完成后，放置可移动式工具箱用于存放工具、气瓶等，防止工具、气瓶掉落（如图27所示）。

（10）钢柱钢梁安装完成后，设置可移动式操作平台，用于测量定位及钢柱对接焊接等（如图28所示）。

5 结语

装配式高层钢结构住宅施工技术主要解决装配式高层钢结构施工过程中钢柱钢梁垂直度及精度偏差，通过实验选择最优方案保证扁钢管柱混凝土浇筑质量，利用BIM技术结合Tekla Structures钢结构深化软件进行施工现场水电管线布设，等等，在安全措施保障到位的情况下，给装配式高层钢结构住宅项目现场施工提供良好的借鉴实例。

参 考 文 献

[1]GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[2]JGJ 59—2011，建筑施工安全检查标准[S].

[3]GB 50755—2012，钢結构施工规范[S].

[4]王珮云，肖绪文.建筑施工手册[M].第5版.北京：中国建筑工业出版社，2012.

[5]广西建工集团第五建筑工程有限责任公司.钢结构工程设计图纸（WJS1—16099）[Z].2017.