浅析装配式钢结构关键技术

2019-07-22厉军鹏

商品与质量 2019年50期

厉军鹏

浙江省东阳第三建筑工程有限公司浙江东阳 322100

1 装配式钢结构的优势

1.1 主体构件尺寸小

钢结构材料具有轻质高强的特点，装配式钢结构相比传统混凝土结构，钢结构构件尺寸小，墙体、柱等构件占用空间位置少，从而可以大幅度提高建筑物的使用面积，通过查阅相关资料表明钢结构建筑墙柱竖向构件占用面积大约为10%，远小于混凝土建筑墙柱构件占用面积。

1.2 低碳环保

传统的混凝土建筑在建造过程中，现场大量的湿作业，模板、木材、混凝土等消耗很大，施工中常常会产出大量的建筑废弃物，若没有对废弃物进行有效的处理，会对项目周围的土体、水体、空气等自然环境产生严重的污染，这也是传统建造方式的一个痛点。从节能环境的视角来看，这种高耗能高污染的现状急需改善，基于此而采用装配式钢结构施工技术，能够有效降低污染物数量，从而满足建设行业的节能减排、保护环境的要求[1]。

1.3 工业化生产

钢结构易于实现标准化、模数化、工业化生产，在流水线上生产效率更高更好，质量有保证。同时釆用智能化、信息化的流水线，避免了施工现场人为因素造成的质量隐患，从而使得质量得到有效控制。同时工厂化生产方式，将现场建筑工人转变成装配式钢结构的产业工人，工人岗前培训，执证上岗，既改善了工作环境，又降低了的劳动强度及安全隐患。

2 装配式钢结构建筑的结构设计在工程中的应用

2.1 梁-柱节点设计

以某钢结构大厦为例，如图1所示。此建筑钢结构梁-柱节点的主要设计内容包含以下几方面。

（1）梁翼缘与柱的连接焊缝主要采用全熔透坡口形式进行焊接，焊缝连接点为主，应及时加设对应衬板结构，并在翼缘板口两侧处设置引弧板，同时在梁腹板结构的上下端中实现扇形切角，在钢梁结构的翼缘板处，可通过与扇形切角结构建立端部连接形式，为实现圆弧过渡，适当地增加点焊。在所有规定中，都应以满足设计规范为主，实现梁翼缘与柱的有效连接。

图1 某钢结构大厦的梁柱深化设计节点模型

（2）梁腹部与钢的连接针对焊缝的焊接，应全部选用坡口焊接方式，当钢板的厚度＜16mm时，应选择采用双面角的形式进行焊接处理，焊缝结构的厚度应＞5mm，并需要满足强度要求；钢板的厚度应＞16mm，并选择使用K字形坡口结构对焊缝进行焊接。需要特别注意的是，在装配式钢节点的节点区域，当板厚＞30mm时，焊接过程中要执行预热和后热处理[2]。

2.2 连接深化设计

（1）梁-梁节点设计装配式钢结构的截面形式设计中，可设计为工字形或者H形。在梁-梁节点的设计中，要以刚性连接为主，其中主要的设计形式包括：利用高强度螺栓，实现翼缘与腹板连接的高效性；焊接缝的连接需要采用全焊透的坡口形式，腹板需要将摩擦型连接结构进行高强度的螺栓式连接；翼缘、腹板结构可均采用全焊透的方式，用以对接焊缝连接模式。

（2）柱-柱节点设计柱截面结构主要以H形为主，利用高强螺栓实现腹板连接，在翼缘间连接处主要使用全焊透的坡口结构，用以对接焊缝。在柱截面结构的形状主要以H形为主时，腹板和翼缘板结构的连接主要以高强螺栓为主。在柱截面体系中，箱形截面和圆管形截面的焊缝主要以全焊接式来实现焊缝的焊接[3]。如某钢结构大厦，柱-柱连接的设计要点主要包含：科学合理地设计箱形截面结构的钢柱拼接位置，并在柱脚处进行承台面的设计，主要设置在承台面以上1.5m附近位置；在钢柱的侧板与节点位置处的连接设计，应以实现坡口的全焊接为主；在钢柱结构的连接设计中，应以全熔透焊接缝为主，采用全焊或者栓焊的连接方式，将翼缘板结构采用坡口的全熔透焊接模式，实现焊接体系的高强度螺栓焊接。

（3）楼板、墙板与主体连接节点建筑围护结构选择中，应以轻质、均质结构为主，将墙板结构、主体结构进行有效连接，按照设计的要点，在一定的设计原则下，对楼板、墙板及主体的连接节点进行外延与变形控制，确保围护体系在主体受力的情况下，在不同的方位层间产生位移的协调性与稳定性，并以此条件满足防震抗裂条件下的主体结构层间变形要求[4]。

（4）附属结构设计在附属结构的设计环节中，以加劲肋和补强板设计为例，在装配式建筑结构设计的过程中，如果对应的梁、柱节点结构不满足对应的结构抗剪设计要求，则需要在柱腹板的梁柱节点处进行加厚设计，并对H形钢柱的截面体系进行加焊贴板的连接，并在贴板的边缘结构处，伸出加劲肋外部＞150mm的长度，在连接贴板的焊接过程中，主要以＞5mm的角焊接缝为主，实现柱翼缘角焊缝的对接缝连接。此外，从成本控制的角度进行分析，在装配式钢结构设计要点中，应结合相关设计实践思路，重点分析装配式钢结构的成本控制，并在设计、安装施工环节中，采取有效措施，实现成本最优化。尤其是装配式结构构件的设计，应以预制钢结构的设计水平、加工工艺、标准尺寸等的构件设计为主，以保障钢结构构件尺寸的准确化、合理化和科学化。