浅谈装配式异型钢木结构的施工技术

文义勇

0 引言

钢木混合结构指由木材与钢材共同形成受力体系的结构工程[1]。这种结构体系比传统的木结构体系更加坚固耐用，又比现代的纯钢结构更丰富多彩，耐火性能更好，可以广泛地运用于建筑与风景园林设计实践中。随着建筑业的发展，绿色建筑要求提升，相较混凝土结构，木材、钢材都是更为环保的材料，钢木组合结构兼有装配式的优势，应用前景非常广阔，但目前仍处于起步阶段。本文通过具体项目分析，对装配式异形钢木结构的施工技术进行探讨，希望能为类似工程提供参考。

1 项目简介

项目位于国内著名的5A 级风景区的游客集散中心，由两个罩棚组成，其中入口罩棚跨度34.5m，宽度18.9m，检票口罩棚跨度40.3m，宽度12.3m，胶合木梁总量约为240m³。

建筑希望罩棚材质采用木材，一方面木材承载了当地的文化传承和积淀，另一方面罩棚呈拱形，起伏如山形的屋面形态与材质自然契合，与周边环绕的山水相连，相互衬托。

最终入口罩棚采用了钢木组合结构。由封边钢结构曲线梁、胶合木梁、连接件、拉杆、撑杆等构件组成，如图1、图2 所示；胶合木梁的连接方式包含螺栓连接、销钉连接和植筋连接三种。

图1 封边钢梁与胶合木梁交接示意图（一）

图2 封边钢梁与胶合木梁交接示意图（二）

2 施工技术概述

2.1 施工思路

钢结构、胶合木在工厂加工，胶合木生产企业应配备一定的生产设备、检验设备、人力及配套的环境资源，以满足稳定生产的要求[2]。完成后运至施工现场。首先对胶合木梁连接件进行组装，然后根据设计图纸以及施工方案对胶合木梁按工厂编号进行吊装，吊装完成后对木结构梁进行临时固定，待整体安装完成后再将螺栓拧紧进行最终固定，同时将木结构两侧连接件焊接至钢梁上，最后将拉杆和撑杆与钢木结构连接紧固，形成完整的受力体系。本文主要阐述木结构的施工技术。

2.2 工艺流程

钢结构、木结构加工→钢结构安装→连接件安装→测量定位→胶合木梁吊装→螺栓连接→埋件与钢梁焊接→拉杆与撑杆焊接→拉杆紧固→螺栓眼封堵→吊顶施工以及屋面施工。

2.2.1 木结构加工

根据工艺要求选择进口花旗松，树种级别为SZ1，将原木通过锯材、窑干、应力分级、指接、刨光、涂胶、施压胶合、压刨等工序制作成胶合木，如图3 所示。

图3 胶合木生产线工艺流程

2.2.2 主要构件的吊装

本项目胶合木和连接件最大重量不超过1t，故吊装统一采用3t 合成纤维扁平吊带（吊带安全系数大于8 倍）。连接件单件重量较轻，可直接放置在吊篮或托架中吊至脚手架平台，通过人工搬运的形式直接安装固定于胶合木上。

2.2.3 固定及校正方法

吊装前，首先核查木网架两端与钢结构连接位置的钢连接板坐标，对不满足安装要求的钢连接板进行调整。支撑架搭设好后，在胶合木梁两端的支撑立杆上设置可调撑托，安装时通过调整撑托高度，调整胶合木梁安装标高和角度来控制定位。

2.2.4 胶合木梁与钢结构结合工艺

2.2.4.1 植筋连接

在木结构工厂将M20 螺杆使用环氧树脂胶植入胶合木梁中，如图4、图5 所示，并将其对应的连接件安装好[3]。

图4 胶合木连接件节点图

图5 胶合木连接件示意图

2.2.4.2 销钉连接

胶合木梁运至施工现场后，将销钉连接的连接件装入已加工好的胶合木梁中，使连接件孔洞与胶合木梁预先开好的孔洞对齐，然后使用榔头将φ16 的销钉钉入对应位置，销钉没入木梁表面1cm，如图6、图7 所示。

图6 销钉连接件节点图

图7 销钉连接件示意图

2.2.4.3 连接件隐蔽

为保证木结构梁整体效果，所有木结构梁在加工时预留连接件槽和螺栓孔，在胶合木梁安装完成后，连接件底部胶合木梁位置使用相同材质的木板进行封闭，所有螺栓眼使用专用圆木盖封堵。

2.2.4.4 木构件的防腐处理[4]

胶合木结构构件与混凝土基础采用预埋钢板和T 型连接板连接，辅以抗拔连接件提供稳定措施，采用防腐木结合隔汽膜将混凝土基础与上部胶合木构件隔开，可阻断基础潮气向上蔓延，避免连接处胶合木柱端部腐蚀。

2.2.5 木梁与钢结构的连接

（1）将木结构梁两侧的连接件与钢梁进行焊接，所有焊接完成后，再将拉杆与撑杆焊接至连接件对应位置；

（2）紧固拉杆。所有焊接、螺栓节点全部完成后作全面检查，确认无误后，紧固拉杆，拉杆紧固从一端向另一端顺次进行，全部结束后检查螺栓是否有松动、两连接板间是否出现张口，如有，重新紧固螺栓，随后紧固拉杆，循环往复，直至达到紧密状态。

2.3 结构体系变形观测

在木结构连接完成后，依据图纸在木结构梁上安装变形观测反光贴，在架体卸载前进行一次坐标测量（包括Z 向），然后按方案进行卸载，每次降低可调托撑1cm，待沉降半天后进行变形观测，将测量数据反馈给设计单位，重复上述步骤直到所有观测点变形趋于稳定后，即可停止观测，并拆除所有架体，如图8、图9 所示。

图8 检票口罩棚沉降观测点布设图

图9 入口罩棚变形观测点布设图

3 钢木结构注意事项

3.1 焊接要点

本工程主要采用二氧化碳气体保护药芯焊丝半自动焊，部分条件不允许的情况下可采用手工电弧焊。Q345 钢材焊接节点的预热，除钢管立柱采用电加热以外，其余部位均采用火焰加热。钢桁架、钢柱、钢梁应对其焊接部位进行探伤工作。焊透对接焊为二级焊缝，需要20%超声波探伤；角焊缝为三级焊缝，只做外观检查，不做超声波检验。

3.2 质量控制细节

木结构的变色与开裂直接影响钢木结构建筑物的最终效果，在保存过程中采取遮盖措施，严禁胶合木构件长时间暴露在室外环境中[5]。对木结构构件使用雷玛仕水性或油性溶液进行维护，防止木结构变色。控制胶合木加工精度和出厂检查，尽量避免在现场施工过程中进行二次开槽调整，尽量缩短胶合木安装工期及上部屋面防水施工工期，使胶合木在雨水环境中暴露的时间尽可能短，防止在施工过程中变形，提高木结构整体效果。

3.3 安全保证措施

为了有条不紊地组织安全生产，必须组织所有的施工人员学习和掌握安全操作规程和安全生产、文明施工条例；成立以项目经理为首的安全保证体系。施工现场应设置明显的警示标志和防火措施。施工人员必须戴好安全帽，穿好工作服，严禁无防护措施的违章作业。

4 结论

钢木组合结构的优越性显著，材料更为绿色环保，全装配的建造过程更为高效，能使建筑品质提升。随着国家的不断发展，追求人与自然和谐相处，钢木组合结构的应用推广顺应这一趋势，对我国建筑业发展具有重要意义。本项目在钢木结构的建造过程中，采用新材料、新工艺，降低材料成本和人工成本，提高施工质量，对一些疑难问题提出了解决方案，为今后类似工程的建设积累了宝贵经验。