建筑装配式钢结构施工技术探讨

摘 要：近些年，建筑业取得突飞猛进的发展，民用建筑的功能、外观日渐多元化。现浇砼结构形式也面临转型，未来的方向是装配式建筑。相较于传统结构，装配式钢结构响应了“四节一环保”政策，也更符合可持续发展规划。从短期内看，装配式将会成为建筑结构今后的转型方向，装配式钢结构也将成为最核心的类型之一。本文结合某装配式钢框架高层厂房工程，探讨了钢框架、叠合板、墙板节点以及设备固定等施工技术，以期为行业人员提供借鉴。

关键词：装配式建筑;钢结构;施工技术

2016年，在《建筑产业现代化发展纲要》中提出，截至2020年在我國的新建建筑中，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%的具体目标。预计到2025年，装配式建筑的比例还会增加至50%以上。我国倡导要推广和使用钢结构、混凝土这类典型的装配式建筑，提高建筑行业的安全水平，更好地解决和消化过剩钢铁产能。装配式钢结构适应了新时代的潮流，符合国家的政策方向，其发展前景十分可观。

1 装配式钢结构的优势

1.1 空间布置灵活

对装配式钢结构来说，它的开间尺寸相对偏大，墙体多数为非承重墙。而平面空间又比较自由，用户入住后结合个人的需求完全可以二次布置，对结构安全性几乎没有影响。钢材的强度高，故相比钢筋栓结构，钢结构构件在截面尺寸上也要小得多。经设计，暖通设备、吊顶和水电管线都可以融入楼板中，构建智能化的布线系统，提高空间布局的灵活性。

1.2 自重轻，抗震性能优越

装配式钢结构，其承重构件都是选择轻型热轧型钢以及薄壁钢管，其截面受力相对较为合理，且没有很高的自重。墙体、楼面均是选择轻质材料，在同等的设计条件下，装配式钢结构的自重要明显低于现浇砼结构。凭借强度高、延性好，装配式钢结构表现出卓越的抗震性能。另外，自重较轻有助于节约运输、安装成本，适合在地耐力差、运输不发达的地区进行推广使用。

1.3 绿色、节能、可持续发展

装配式钢结构，即在工厂内进行加工、装配，降低工作量和噪声。因此，施工中也体现较高的环保优势。不论改建还是拆迁，装配式钢结构住宅都要简单得多，材料可以回收和再利用，促进异地再生，被称为真正的绿色建筑。

1.4 建造周期短、产品质量高

装配式钢结构呈现了工厂预制的特征，将计算机与数控机床进行融合。室内设计时，设计人员根据生产线来制作和生产产品，其效率和精度都比较高。施工时，装配式钢结构多属于干作业，这就提升了效率。另外，无须支模养护，也就不存在自然因素的干扰。机械化安装，操作上更为快速、便捷，减少了建设周期。

2 建筑装配式钢结构关键的施工技术

2.1 项目概况

某装配式钢结构项目，其装配式钢结构多为1#建筑、2#建筑。同时2#、1#建筑镜像是保持对称的，均属于钢框架结构。它的钢框架，涵盖了劲性柱、方管、箱型柱以及楼层H型钢梁。结构部分：地下和地上分别为1层、21层，标准层高度4.2m，主体塔楼高度89.6m。

2.2 钢结构施工工艺

2.2.1 钢柱施工

2.2.1.1 钢柱分段

钢结构施工中，钢构件分段是十分重要的一道工序。科学分段，有助于减少施工周期，改进安装质量。钢结构分段需坚持下列几项原则：（1）钢柱重量不能超出塔吊最大的起重能力;（2）构件分段后需要符合运输的尺寸要求，最佳的尺寸：长度≤13m，宽度≤2.4m，高度≤2.8m;（3）适合长途运输，不会出现永久变形。在作业半径内，该工程钢柱选择了两层1分段，分段点选址为楼层面上1.2m处。倘若分段重量已高于塔吊极限，建议改为汽车吊。

2.2.1.2 钢柱构件堆场

构件堆放同样也要遵从特定的规范和要求，一切要以方便安装为基准，依次堆放。与此同时，要显露出构件的信息，基本标识，便于后期查找。最重要的一点，做好分类堆放，结合H型钢梁或是箱型柱维度依次完成分类。主构件应当单层摆放，间隔大约100cm，次构件需要铺设一个木支垫，分两层有序地堆放。需要说明的是，在构件堆放场地，应结合现场的实况进行堆放。需支垫的地方，严格设置支垫，防止由于变形而耽误进度。除构件堆放符合行业标准外，相关人员还要控制好场地排水性，防止渗水阻碍构件的正常使用。

2.2.1.3 钢柱安装

对钢柱构件进行吊装，钢柱吊点需要在连接耳板处进行预先焊接。安装前，要在上下节柱上弹出一根定位线，使其和端口对接，将它视为安装基准线。连接板要用螺栓进行固定，将上柱四面上的中心线逐一和下柱中心线进行对齐。焊接结束后，将临时连接板予以割除。钢柱垂直度，需以千斤顶进行调整和校正对中，并用经纬仪来测定钢柱的垂直度。结束后，将连接板上的螺栓予以拧紧，随即焊接。钢柱4个面上均可使用螺栓来对垫板进行锚固，在四个侧面上有序安装千斤顶，以校正对接接头。吊装就位后，开始调整钢柱的标高，临时螺栓需要利用连接板来对上下耳板予以固定，并借助撬棒或是千斤顶对钢柱间隙进行调节。

2.2.1.4 钢柱焊接

钢柱的截面一般是箱型，以分段的方式输送至现场，进行高空焊接，整个工作量较大。从框架来看，钢柱焊接应当从中间构件开始，建立框架后再往左、右两个方向上扩展，进行焊接。方法建议选择根部手工焊打底、盖面焊接等。如果焊件本身带衬板，则一律选择半自动焊接。焊接时，作业的两个人要保持对向同速。否则，可以从一侧转入另外的一侧来实施焊接，确保操作的规范性。雨季时，应当避免雨水渗透到钢柱中导致腐蚀，或是焊接时滴下雨水影响焊接质量。在雨季到来之际，相关人员要选择恰当的防雨措施，方便后续的焊接工作。

2.3 钢梁施工

2.3.1 钢梁吊装

吊点和钢梁两端之间相隔的距离，通常是构件总长的1/4，上翼缘吊点同样也要焊接吊耳。

2.3.2 钢梁连接

大跨度或是吨位较高的钢梁吊装。在上翼缘焊接吊耳再开始吊装，针对自重不大的钢梁，可考虑一次多吊。钢梁需按下列顺序进行安装，先主梁后次梁。每根构件都已经校正并且得到了稳固焊接后，才能开始其他层面的安装和作业。

2.3.3 钢构件防火措施

施工准备时，应当及时对涂层表面进行清理。结合规范开始涂装，以涂层表面绝对的整洁、干燥为准。检测方法：目测，或是用干净软纸进行擦拭。涂装前，需要检查钢构件表面的防锈涂层是否存在破损。倘若钢构件外表黏附浮锈、油渍或是灰尘，需要立即清除。同时，用稀释剂或清洗剂将上面的油脂、溶剂等各类残留物予以清除干净，焊接处破损的油漆涂层也要及时补涂。用水擦除灰尘和泥土，并用压缩空气来将浮尘、浮锈予以彻底清除，用动力砂轮片有效地去除焊渣和上面的氧化皮黏合剂要优先选择用全树脂型的，黏结防锈以及防火涂料也是如此。黏结剂最好是涂装于防锈涂料或是钢结构防火涂料二者的中间，增加黏结强度和减少空鼓。黏结剂配合防火涂料，可以为钢结构防火提供持久的保护。另外，对一些防火涂料来说，它的黏接强度也不能低于0.04MPa。

2.4 叠合板施工工艺

2.4.1 工艺流程

2.4.1.1 叠合板的运输

叠合板在运输时应当考虑它的特性，通常会设定较高的标准性要求。例如，堆载高度不能超出6层，每层叠合板中间均要摆放一个小木方，用于垫木。由于板块面积相对偏大，整体看上去有些薄，所以在运输时更要引起重视。一是运输前应仔细勘查全线的运输路径，了解厂区附近的道路交通情况。这是由于，道路的曲折程度和宽度，包括它的转弯半径，均可能会对叠合板的运输产生影响。根据道路的通行情况，我们可以预判出实际的运输数量。若有必要，请运输厂家事先标注出详细的路线，提出确切的运输方案。

2.4.1.2 叠合板的吊装

对叠合板进行起吊时，先要选择垂直起吊，控制好速度，达到某个高度后，转为水平吊运。由于叠合板本身有“大而薄”的特点，起吊应减少动作和速度过激，防止磕碰。匀速起吊，确保叠合板的综合性，吊运直至某个位置后，需选择垂直降落，速度同样要慢。到最后，调整原来的位置。

2.4.2 叠合板安装流程

叠合板下临时支撑——叠合板吊装——上部现浇层钢筋绑扎——上部现浇层砼浇筑、养护——对叠合板板下支撑进行拆除。

2.4.3 叠合板的验收

有关叠合板，在验收时要做好下列三点，一是构件厂家的初步验收，如制作模具或是材料检验，尺寸和外观质量，同样也属于构件厂家日常要验收的重点。二是现场验收。除检验尺寸以及观感质量外，进入现场还应当查看各类合格证件，这项工作也是关键点。三是安装结束后的验收，由施工单位内部专业的质量检验人员负责对施工质量进行验收。

2.5 装配式钢结构叠合板施工临时支撑安装

图纸设计时，叠合板需要搭设在钢梁上15mm，下方则要和钢梁上翼缘之间留出10mm左右的间隙，用于放置PE棒，最后用流水砂浆将整个间隙予以填满。施工中，考虑到叠合板尺寸和跨度相对偏大，叠合板搭设时，仅为15mm，很难确保叠合板可以完全、平稳地搭设在整个钢梁上。为了在钢梁上对叠合板进行规范施工，完成施工工序，最初建议选择独立支撑，将其当作叠合板吊装完毕后的一种临时支撑。不过，根据装配式钢结构自身的形式，钢结构钢梁大多属于H型，因而需要设计一个临时支撑，使其能够和H型钢梁自身的上下翼缘进行结合。和落地支撑架相比，这种方式十分便捷，不仅节约了落地支撑架耗费的搭设时间，同时也减小了搭设难度，降低了失稳的风险。

2.6 装配式钢结构外墙板施工工艺

本工程中，外墙板使用的都是轻骨料混凝土板，其强度为C25。要搜集项目的概况资料，各楼层外墙分别安装在哪、什么高度、数量以及尺寸大小。结合图纸来查验安装垂直度和钢结构的平整度。对预制墙板进行起吊前，需要检查构件型号是不是正确，等到没有问题后才能使用电动葫芦开始吊装。（吊装重量上限为1500kg），单块重量最高为350kg。电动葫芦需要在操作架上进行固定，操作架是可以自由移动的。安装时，需要先将支架推送到楼层边缘，借助电动葫芦将板材成功吊起，安全落入对应位置，再利用撬棍来对墙板位置进行调整，使其垂直度以及平整度都能够符合要求。构件调整完毕后，要焊接好整个埋件，将预制构件以及柱上埋件依次连接固定，也可以用斜拉撑将整个预制构件撑牢。操作架主龙骨，尽量选择80×40×3镀锌方管，而次龙骨则要改为80×50×5角铁进行焊接。操作架双侧均要设置一个斜撑，长度大概80×40×3镀锌方管，它的斜撑角度最好是和地面夹角之间呈45°。操作架底部，应当预留一定的配重，沙袋或是预制混凝土块均可。对操作架进行使用前，应当由项目技术、质量、施工还有监理单位一起验收，达标后才能正式施工。将板材稳固完毕，及时修补它的破损处，材料最好选择专用砂浆。此外，要检查外墙板自身的安装垂直度、板间缝处理以及焊接焊缝，确保各项质量达标。

3 重难点分析与解决措施

高层钢结构施工中的变形协调问题。对钢结构主体进行安装时，由于结构高度在持续地增长，其自重荷载也在加大，如何防止框架变形阻碍结构的安全，影响竣工的使用，这是施工的关键点。解决办法：一是要在现浇楼板上设置一个后浇带。二是对钢柱的安装长度加以调整，这对焊接质量控制十分不利。对钢结构主体来说，它的施工周期相对偏长。加上建筑高度大，风荷载同样也会影响建筑物的安全。结合四季的环境属性，需针对焊接质量推出科学的控制方案。为更好地提高焊接效率，我们在结构低层需要选择气保焊，而高层可以搭建一个焊接防风棚。除上述外，尽量考虑电弧焊，以保证焊接质量。

对工程测量有严格的控制要求。测量无疑是工程質量十分重要的一个控制阶段，关系到钢结构整体的安装质量。若不考虑测量精度，工程进度必定会受到影响。相较于普通结构，高层建筑对控制精度也更加的严格，这就给测量实施增加了难度。本工程楼层多，测量强度大、精度高，结合工程的概况和背景，运用“地下室外控法+上部内控法”的测量思路，按“从整体到局部”的顺序进行测量。

高空作业时如何做好安全防护。针对一些高层钢结构，我们在安装时需要推出统一的安全防护方案。在安装作业时，安全施工同样也是本工程应当思考的重点。当有人在钢主梁上行走时，需要在两根钢柱中间留出一根安全绳。同时，钢柱上还需安装钢爬梯，方便人员作业，操作平台也要焊接一根防护栏。针对装配式钢结构，它的外立面每间隔一层就要顺着钢构外围开始布设挑网，并在钢梁上依次地焊接耳板，使挑网架能够和耳板进行铰接，上、下层挑网之间也要用钢丝绳进行拉结。

结语

装配式已成为工程建设的转型趋势，以集成化、信息化为前提，建立一套集设计、生产和施工为一体的建筑构件联动性体制。尽管装配式钢结构有显著的优势，但国内建筑业还是更倾向于传统建筑形式，人力、物力耗费多，生产效率不高，浪费很多宝贵的资源。希望未来更多地推广装配式钢结构，推动建筑业迈入技术含量多、施工速度快、建筑质量好、建筑成本省的进程。在社会化生产的形势下加快建筑商品化，提高综合效益和增加主体结构的安全性。

参考文献：

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作者简介：吴建聪，男，福建仙游县人，高级工程师，研究方向：建设工程施工管理与技术。