装配式钢结构高层建筑施工技术应用研究

2021-11-19王麒翔雷坤明

工程建设与设计 2021年18期

王麒翔，雷坤明

（忠县建设工程质量中心，重庆404300）

1 引言

建筑工程中，预制构件主要在工厂集中生产，生产完成后，将各个部分运输至施工地点进行拼装，因此，减少了原本构件加工环节造成的污染。装配式施工技术可用于钢结构、混凝土结构以及木结构等结构的施工中，具有高环保性、工期短、施工效率高等优势。作为一种新型的施工方式，装配式施工技术的应用前景非常广阔。2020 年，我国住房和城乡建设部提出相关规定和建设目标，城市内的装配式建筑类型的比例要超过总体新建建筑比例的20%，并提出到2025 年，装配式建筑的占比要达到最少50%。

2 装配式钢结构施工的特点

装配式钢结构施工技术主要有以下特点：

首先，集成化特点。装配式钢结构的各类预制构件由专门的工厂进行集中生产，且生产效率较高。各构件能够通过灵活的组装方式进行安装，极大地减少了其他连接材料的应用，节省了施工成本。与以往的混凝土施工技术相比，装配式钢结构建筑的整体空间布局具有一定的自由性，并且相同尺寸的构件可以进行批量化生产，仅对特殊尺寸的构件进行单独加工，可以加快生产进度。

其次，钢结构建筑工程所用工期较短，并且相较于混凝土结构施工，缩减了施工流程，更便于对施工过程中的各个环节进行有效管控，提高了施工现场的有序性，可以有针对性地提高施工效率。

再次，构件安装过程中不会产生大量的工程废弃物，整体能耗较低，噪声也较小，有助于实现绿色施工。

最后，在钢结构建筑的构件制作方面，有较强的专业性，可以减少因构件尺寸、质量不合格造成的返工，促使整个装配式工程的施工效率提升。

3 装配式钢结构高层建筑施工技术的应用

装配式钢结构施工技术的应用对施工环境的影响较小，同样，其施工过程也不会受到来自自然环境的影响。另外，装配式钢结构施工技术的施工效果更加突出，可以提高建筑结构的稳定性，并且抗震效果非常好，使建筑在后续的使用过程中稳定性更加突出。对于钢结构高层建筑，使用装配式施工技术能够促使结构传力途径简单，充分利用各个节传递各构件之间的作用力，使建筑的稳定性达到标准，从而使建筑更好地抵御各种外力的影响[1]。

3.1 预制构件的分段施工

在钢结构建筑的装配式施工过程中，若预制构件的长度、宽度、高度分别超出12 m、2.8 m、4.5 m，施工人员需要分段进行预制构件的安装，从而提高施工效率以及起吊、安装过程的安全性，这也是施工企业常用的施工方法之一。

3.2 预制构件的运输与吊装

预制构件制成后的运输过程中，管理人员要合理规划运输过程，如距离、运输车辆的选择等。另外，需要确保构件的完整性，要采取保护措施避免构建出现损坏现以及未经允许私自切割改造等情况。

施工人员对构件进行吊装作业时，首先，管理人员应根据建筑的结构设计方案，合理规划吊装作业的流程，并确保各环节施工的安全性，施工人员要佩戴安全保护用具，如图1 所示。其次，在吊装之前，技术人员还要对吊装方案进行全面的分析，从而合理选择施工设备，包括起重装置的规格、型号等，确保起重装置能够满足施工需求，并且操作范围要能覆盖整个吊装施工区域，如图1 所示。施工人员还要对即将使用的吊架、吊索、起重设备等进行承载力等参数的计算，确保其符合对预制构件的应力要求。吊装过程中，应将起重构件的质量控制在设备参数允许范围内。

图1 预制构件吊装施工现场

3.3 建筑外墙安装

在装配式钢结构高层建筑的施工过程中，建筑外墙及相关构件和节点构件要预先在特定的加工厂进行集中生产，制作完成后运输至施工现场进行后续作业。在施工人员安装外墙板过程中，首先将分块的外墙板进行连接，并且此环节的连接方式为全熔透焊接法。

在对外墙的安装过程中，施工人员要严格按照施工图中的具体参数进行作业，确保安装误差符合标准范围。同时，完成一个环节就要对其进行质量检验，避免质量隐患的形成。参数确定后，可对墙板的垂直度进行细节调整，保证其垂直度符合要求。由于装配式钢结构建筑的预制外墙单块墙板的自重较大，其安装施工过程的操作难度也较大，施工人员在起吊墙板的过程中，需要单轨吊车的辅助，并根据施工现场情况适时进行移动操作。在预制墙板成功起吊后，可将其置于平稳区域，并使用撬棍工具对墙板的具体置入位置进行调整，确保墙板与建筑物之间的水平、垂直度均能够达到质量验收标准。外墙构件成功置入建筑中后，施工人员应对预埋件进行焊接作业，使各构件连接稳固[2]。图2 为装配式钢结构建筑预制外墙吊装过程。这种安装方式能够有效提高施工效率，充分发挥钢结构装配施工技术的作用，提高建筑物整体的稳定性和安全性。

图2 装配式钢结构建筑预制外墙

3.4 节能环保方面

目前，随着建筑行业的快速发展，各类施工技术不断得到创新，并研发了许多新型施工技术，例如，当前还处在发展阶段的钢结构装配式施工技术，相对于传统的施工技术，极大地提高了施工效率，在保证施工质量与建筑使用质量的基础上、缩短了工期，并随之减少了施工成本。构件的截面相对较小，但是在稳定性和安全性的方面有足够的保障，所以，能够在施工材料方面节约一部分的资金投入，进而达到提高施工企业经济效益的目的。

传统的建筑施工技术在应用过程中通常会在施工现场产成一定量的建筑垃圾和污染物，若没有对其进行处理，会对施工区域周边的生态环境造成不同程度的破坏。对于装配式钢结构建筑，其最主要的优势是施工过程对环境的污染较少，相较于其他施工方式较为环保，不论是构件预制过程，还是后续的安装过程，都极大地减少了粉尘污染、噪声污染等问题，有利于全面贯彻并落实绿色施工理念，符合当前建筑行业的环保需求。

3.5 钢梁、钢柱的安装

在钢梁、钢柱的安装过程中，施工人员应对现场的施工顺序进行调整，此安装环节在整个流程中非常的重要，所以，需要对钢立柱的具体尺寸以及置入位置的准确度进行反复调整、核验，以减少重复作业次数。在钢结构建筑的施工过程中，梁与柱的承重作用非常关键，一旦出现自然灾害或火灾事故，整个建筑的结构的稳定性将发挥重要作用，而建筑结构的稳定性和安全性主要体现在梁和柱这2 种结构的安装质量上。基于此，施工人员应在安装梁、柱结构之前，提前对此类预制构件的质量进行全面核查，避免因材料质量不符合规范标准而产生安装质量问题。核实完成后，可正式安装梁柱，吊装过程中，施工人员应将主梁进行绑扎，这种方式能够有效避免错位现象，然后可按照设计方案中的吊装顺序进行作业。为提高施工效率可在环节提高安装速度，减少施工时间，若在此安装环节，施工人员通过对施工现场的判断选择一钩多吊的方式，那么需要对梁、柱构件的起吊质量进行控制，单次起吊质量避免超过5 t。

4 装配式钢结构建筑施工技术的优势

装配式钢结构建筑施工技术的应用还能高效结合现代技术——BIM 技术，在双重技术的支持下，可以快速发现和处理施工问题及质量隐患，为保证钢结构建筑的稳定性打下坚实的基础。在装配式钢结构施工技术的应用期间，建筑工程的各个施工工艺较为简便，有利于在保证施工质量的基础上缩短工期，提高施工效率。基于此，相关技术人员和管理人员需要明确装配式钢结构建筑施工技术的关键点，严格把控各个施工环节，保证施工质量能够达到相关建设标准。

目前，逐步完善的装配式钢结构建筑施工技术能够建筑整体的空间性和功能性进一步增强。同时，该技术能够保障高层建筑的户型设计具有一定的灵活性。最后，通过装配式钢结构建筑施工技术，建筑物容易出现的梁体外露问题也会大大减少[3]。