装配式轻型钢结构工程施工关键技术研究

曹乐轩

摘要：随着生态环保理念逐渐深入人心，建筑业为了更好地进行发展，必须重视低碳化装配式建筑的发展和应用。本文论述了装配式轻型钢结构施工特点和优势、施工体系分类以及如何提升施工关键技术。

关键词：装配式;轻型钢结构;施工;关键技术

装配式钢结构建筑就是按照使用标准与建造规定，将预先在工厂制作完成的钢构件、墙梁与墙柱构件、内外墙构件等材料运输至现场进行施工安装。装配式钢结构相对于传统的框架结构具有更加集成化的特点。在构件按照尺寸制作好后，在现场安装是可以更加灵活地展开，可以保证建筑的使用面积的最大空间率，同时模块化的构件还可以保障建筑的高可靠性。由于钢结构构件都是在工厂预制完成，在现场安装时，可以缩短工期，更加注重建筑设计与施工的配合，降低施工噪声，同时引入BIM技术，施工速度大大加快，可大幅度提高施工效率。为了提高建造的综合性能，采用轻型钢结构构件，其特点是轻质、强度高，例如轻型冷弯薄壁型钢、轻型热轧钢、薄钢管与薄钢板等，而且轻型钢结构另一大优点是截面积更小，节省资源，并且主要是新型节能材料。流水线式的装配方式减少了人工成本。由此可以看出采用装配式轻型钢结构的建筑在经济效益和环保效益上表现都很优秀。

1 装配式钢结构施工特点和优势分析

1.1 提升了建筑设计的准确性

装配式钢结构建筑的施工策略与传统的混凝土建筑有明显的差别，在建筑施工前，要对钢结构的主体结构进行整体设计，并对各个重要的钢结构部件进行拆分设计，这些关键部件都是在钢结构生产工厂预制完成，在工地施工时，需要将这些部件进行拼装连接，形成完整的建筑框架。这种施工方式在建筑设计时通常都采用3D模型对结构部件进行了模拟化拼装，在设计软件的支持下，建筑的各个结构细节都能充分的展现出来，能够有效的提升设计施工图纸的准确性。

1.2 提高建筑工程施工效率

装配式钢结构建筑需要采用大量的工厂预制件，这些钢结构预制件通常都是批量化生产的标准件，在现代化工厂中，预制件的生产效率非常高，现场施工只需要依据总装图纸进行安装拼接施工，有效降低了工地现场施工量。

1.3 稳定性较强

传统的混凝土建筑容易受到环境的影响出现墙体变形、出现裂缝等各种问题，特别是在冬夏温差较大的北方地区，温度疲劳很容易造成混凝土的开裂，而装配式钢结构建筑机械性能更好，且具有良好的弹性和延展性，并且具有较强的抗震性能，从使用安全性和建筑寿命来讲都要优于传统的砖混结构建筑。

2 装配式钢结构施工体系技术分类

装配式钢结构体系的技术要点主要有标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、智能化应用、信息化管理为六大典型特征。钢结构住宅施工技术按照不同的划分方式，可划分为“三大体系”，即结构支撑体系、外围护体系和内装体系。

2.1 结构支撑体系

钢结构住宅的结构体系可划分为：钢框架体系、钢框架混凝土剪力墙结构体系、钢框架—钢支撑结构体系、钢框架—核心筒体系等，随着技术进步，会出现更新型的结构体系。钢框架体系和钢框架—混凝土剪力墙结构体系较为常见。钢框架结构体系建筑平面布置灵活，可做成需要大空间的会议室、餐厅、办公室等。钢框架—混凝土剪力墙结构体系有效的将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点结合起来。变形较小，舒适性好，且造价较低，易于推广。

2.2 外围护系统

在装配式建筑外围护系统设计中，需要能够充分联系地区使用功能需求以及气候条件情况对抗震性能、防火性能、气密性能、隔声性能及抗风性能等进行确定，同时屋面系统也需要满足建筑的结构性要求。

在外围护系统选型方面，也需要能够根据建筑的具体结构形式以及类型进行确定。在结构以及外墙系统连接方面，主要方式有嵌挂结合式、内嵌式以及外挂式，适合以分层悬挂或者承托处理。处理方式主要有以下4种：①砌块墙、外墙面层及保温层组合，能够有效降低施工成本;②保温层、砌块墙装饰一体化板，该材料具有便捷的施工操作特点，能够有效解决墙体渗漏以及开裂问题;③外墙面层、砌块墙同保温层的外挂墙板形式，能够有效解决墙体外部存在的黏砖问题;④使用建筑幕墙，该结构在装饰性方面具有较好的表现，具有节能、美观及易于维护的优点。在接缝、接缝材料及接缝宽度方面，需要能够根据温度变形、立面分格、墙板材料及结构层间位移综合确定。在保证外墙板同接缝材料间在相容性方面具有较好的表现，正常使用时，外墙板接缝的弹性密封材料具有完好的特点。同时，连接设计也是外围护中的重要内容，对于钢结构主体同外围护系统的连接点，需要满足承载力方面的要求。

2.3 内装体系

目前内装体系与结构体系不分离的特点，严重制约着钢结构装配式产业现代化工业化的发展;而装配式建筑设备管线分离，水电管线埋在装饰层中，同时还应进一步加强研发一体化产品及其与钢结构的连接技术。

3 装配式轻型钢结构建筑施工技术深化探讨

3.1 构件分段技术

采用构件分段技术时，首先要注意施工現场使用的塔式起重机的吊装重量能力，应确保钢结构构件质量在起重机起重极限以内。在钢结构运输过程中，如果构件截面长度超过12m，宽度超过2.8m，高度超过4.5m，可采用构件分段技术来处理外形尺寸过大的钢结构构件，保证构件能够顺利运输。

3.2 整体安装技术

整体安装技术包括钢结构构件的整体提升、整体顶升、整体吊装。由于施工中机械设备及吊装位置的不同，可分为提升安装技术和顶升安装技术。所谓提升安装技术是指将起重设备放在结构顶部和屋顶上进行起重过程，而顶升安装技术是指采用能承受较大载荷的地面起重设备，如千斤顶、液压支杆等，将其放在屋顶下和结构内部，进行顶升安装的过程。提升安装技术更适用于屋面面积小、重量轻的装配式钢结构建筑施工，而顶升安装技术主要用于大型装配式钢结构施工，该施工技术减少了高空安装多个部件的高空作业工作量和由此造成的各种安全隐患。更重要的是它能保证下部主体结构的施工，同时实施主屋面的拼装，加快工程进度，降低工程造价，保证工程的施工周期。由于钢结构构件在地面组装完成，减少了临时支架的使用，避免了设置临时支架而增加工作量的问题，同时也节省了这方面的成本。

4 结语

装配式建筑是一种新型的建筑建造方式，是集标准化的施工方式、工业化的装配方式、预制构件模块化为一体。相比于以往传统的高耗能、工期长、劳动密集的建造方式，装配式建筑更加注重资源的循环利用、建筑的质量与环保、建设的技术含量。装配式建筑主要分为三种结构：第一种是装配式钢筋混凝土结构，具有代表性的是法国的装配式建筑，主要是以大跨度的板柱结构为基础，且其中的构件以焊接方式连接;第二种是装配式钢结构，其中又以轻钢结构最为突出第三种是预制集装箱式建筑。

综上，轻型钢结构在装配式建筑中的有效应用，具有诸多优势。因此，装配式建筑施工期间，需结合具体工程，综合考虑相关技术、安全等方面的需求，加强钢结构的推广应用，以此推动绿色建筑事业的发展，实现建筑行业的可持续发展。

参考文献：

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