高层装配式建筑施工中全钢结构施工工艺分析

岑 晖

（广西壮族自治区建设监理有限责任公司，广西 南宁 530000）

0 引言

在现代建筑行业中，装配式建筑结构得到了广泛性的应用，对高层建筑物发展产生了巨大影响，从我国目前高层装配式建筑结构特点来看，主要以钢筋混凝土结构为主，虽然在成本以及施工效率方面得到一定控制，但是在长时间的影响下，其施工质量无法得到保障。而西方发达国家在高层装配式建筑方面，大量采用了全钢结构工艺，不仅建筑质量得到提升，同时在抗震性方面有着充足保障，同时符合现代建筑施工的工艺理念。为此需要全面提高对全钢结构工艺的重视程度，提高应用范围。

文献[1]主要对钢结构节点抗震性展开实验，验证钢结构节点良好的抗震性。文献[2]简要阐述了全钢结构技术流程，叙述内容比较简单。文献[3]主要对钢结构使用的吊装设备以及吊装流程进行讲解。本文研究内容与现有同行相比，提出了一种新的钢导墙安装方式，对钢构件测量定位方式提出不同的见解，具有一定的创新性。

1 全钢结构在高层装配式建筑的优势分析

1.1 抗震性

全钢结构与传统混凝土结构相比，在抗震性方面有着良好的优势。在全钢结构中，主要材料是以钢材为主，不仅有着良好的抗压性，同时延展性方面更加突出，在面对外部强烈冲击时，能够将产生的压力直接扩散出去，从而减少对表面结构的损伤，再加上钢架结构自身重量较轻，能够有效减少基础竖向荷载受到地震的作用力，使建筑物在面对地震时所产生的作用力进一步降低，减轻地震的反应现象，从而保持良好的抗震性[1]。

1.2 效率性

全钢结构工艺能够对建筑空间进行充分利用，通常在超高层建筑中，其支体结构表面存在较多的横截面，这种横截面占据了很大一部分的建筑空间，导致建筑空间利用效率降低。而通过对全钢结构工艺的应用后，能够使建筑横截面面积进一步缩减，使建筑空间面积得到进一步节约，不仅有效缩减了建筑周期，同时也使建筑效率进一步提高，保证了对建筑成本的控制。

1.3 防火性

良好防火性也是全钢工艺结构比较突出的优势特点，在全钢工艺结构中，其主要构成部分是以梁柱为基础，这些构件在建设的过程中，根据有关要求规定必须在表面涂抹一层防火涂料，从而起到良好的防火保护作用，当发生火灾事故时，能够在最大程度上减少建筑物的损失情况，保证居民的安全。

2 工程概况

以某城市小区为例，该小区高层建筑物为装配式钢结构住宅，建筑面积超过5 000m2，共有楼层24 层，建筑高度为85.4m，该小区全钢构件主要以宽钢管混凝土柱、窄翼缘型H型钢梁、钢板剪力墙以及可拆卸底膜钢筋架所构成，而在全钢结构的外围中，主要是采用蒸压加气混凝土以及外墙大板相组合的形式，以保证建筑物全钢结构能够稳定突出。而在内部结构中，其内墙采用300mm 厚的钢结构稻草板墙，采用龙骨承重体系的设计形式使钢结构强度以及稳定性得到提升，而在抗侧力结构体系中，主要是由带斜拉条的轻钢龙骨所构成的墙体结构组成，建筑物顶部采用帽型钢梁的钢筋混凝土板进行设计，防止在后续施工中发生变形现象。

3 高层装配式全钢结构施工难点分析

3.1 工期性问题

该工程项目在前期施工过程中，由于施工场地规模较小，导致单个建筑物的塔吊设备无法进行布置，钢结构吊装工作无法持续进行。根据标准建筑物的进度统计，钢结构吊装时间通常需要3d、钢梁结构吊装时间需要4d 左右，由于吊装时间较长，使后续主体结构施工进度进一步下降。为有效解决该问题现象，该工程项目后续采用汽车吊和塔吊不间断的吊装方式，使钢梁和钢柱吊装时间缩短了1d 以上，大大提高了施工质量[2]。

3.2 后期质量保障

任何装配式建筑结构在长时间的影响下，其内部结构质量会受到一定影响，而在面对不同类型建筑物时，所开展的质量检查难度性存在较大差异。例如在公共建筑以及大型厂房当中，由于建筑物整体高度较低，结构性比较简单，因此在后续维修以及质量检查方面比较简单，而在高层建筑当中，由于建筑物整体高度较高，内部结构中的钢梁腹板处存在较多水电管线，导致维修过程中很容易与水电管线产生接触，引起安全事故问题。因此在面对该施工难点时，需要在钢结构设计阶段中进行强化，提前在钢梁腹板处设置一些预留孔，将水电管线套入在其中。

3.3 吊装精度性问题

当钢管混凝土柱与钢梁处于吊装的过程中，受本身结构的影响，导致实际吊装精度与设计吊装精度存在一些误差，使钢管混凝土柱与钢梁在吊装过程中容易处于不稳的状态。而为了保证其精度性，一些施工单位会在模板与钢梁的缝隙处添加一些不同规格的模板条进行填充，这种处理措施不仅会造成施工成本的增加，同时也会导致施工效率降低。因此需要采用其他方式保证钢结构吊装的精准度[3]。

3.4 浇筑问题

全钢结构由于本身材料的特殊性，很容易受到外部水环境的侵蚀，导致构件表面出现明显的被腐蚀现象。该工程项目在前期建设过程中，由于设计的钢梁翼缘板宽度过宽，导致一些设计粒径范围较大的粗骨料无法进入到钢梁腹板中心处，对后续振捣工作造成很大影响。为有效解决该问题类型，可以选择直接距离较小的振捣棒进行施工，在开始对楼层混凝土进行浇筑的过程中，可以将一小部分的骨料浇筑到钢梁截面处，对整体浇筑效果进行检测，防止钢结构表面出现大量的蜂窝麻面现象，影响了钢结构的整体质量[4]。

4 高层全钢结构装配式建筑施工工艺分析

4.1 钢导墙安装技术

钢导墙材料一般选择防腐蚀性较高的空心方钢，在前期制作的过程中，需要提前画好空心方钢的基础支撑结构轴线，根据轴线位置对材料切割，在切割过程中必须按照相关的标准进行，具体尺寸标准如表1 所示。

表1 钢导墙切割尺寸标准表

在完成对钢导墙的切割后，需要根据基础支撑结构轴线对钢导墙外边线进行安装，在对钢导墙进行固定的过程中，需要按照1:4 的比例配制好水泥砂浆，完成对水平标志点的设置。其次在确定好钢导墙外边线的位置后，需要以水平标志点为基础点，对钢导墙进行安装，在后续固定处理的过程中，可以利用铁片对基础支撑结构的轴线进行调整，尽可能使基础支撑轴线与钢导墙基础埋件保持同一水平线上，最后将其焊接，焊缝厚度要求保持在3mm 左右。为了使钢导墙安装能够更加合理，需要对钢导墙的对角线处进行重新设置，尽量将误差范围控制在4mm 左右，钢导墙标准高度允许偏差为3mm[5]。

4.2 钢构件测量定位

钢构件测量定位通常是在钢结构起吊阶段中实现，在钢构件起吊过程中，需要提前对接触地面进行清理，防止其他物质沾附在钢结构表面处出现氧化现象，之后通过垫圈的添加以及高程枪机的调整，使钢结构吊装高度能够与实际工程要求相符合，保证测量定位的精准性。在进行测量的过程中，主要是对钢筋直径距离以及钢结构表面尺寸进行测量，利用PE 线以及胶条对产生的误差进行调整。一旦钢结构吊装高度能够达到规定要求，需要在原有结构基础上建立起支撑体系。在建立支撑体系的过程中，要求每个钢结构构件有三个或三个以上的支撑柱进行支撑，以便钢构件在放置过程中能够更加稳定，支座与基座之间的结构宽度更加吻合。当完成对支撑体系的建立后，需要对钢构件的垂直角度重新调整，尽量与吊装角度保持一样的形状，使施工要求更加吻合。或者利用现代信息技术，对钢构件进行3D 建模，以此来保证定位的准确性[6]。

4.3 钢构件生产

在对钢构件进行生产的过程中，必须严格按照施工标准进行设计，根据高层建筑设计阶段所提供的设计图纸，提前对需要的材料准备好，具体生产流程如图1 所示。

图1 钢构件生产流程图

从图1 中可以看出，全钢构件生产过程中主要工作方向侧重于钢材制造以及其他零部件的制造，并做好质量测试等等，质量测试主要包括对钢构件的硬度以及性能进行测试，保证钢构件生产质量能够符合标准。而在完成对钢构件的质量检测后，需要利用其他设备完成对构件的组装，利用焊接技术将钢构件进行固定。在进行焊接的过程中，需要做好相关的防护措施，尽量避免与氧气产生直接接触，防止出现氧化现象，导致钢构件表面腐蚀更加严重。

4.4 钢构件吊装

钢构件吊装是全钢工艺中比较重要的施工工艺，对整个工艺实施产生了重要作用。在利用起重机进行吊装之前，需要提前寻找出合适的吊装方法，需要对整个吊装施工流程进行严格控制。在钢构件吊装过程中一般以分段技术为主，如果钢构件长度与宽度符合施工要求，那么可以通过对分段技术的应用使整个吊装过程能够更加合理，保证施工的安全性。另外为了使吊装过程更加顺利，更加具有效率性，在进行施工的过程中，需要提前确定正确的安装顺序，并以此为基础进行施工，在吊装过程中可以设置好防风绳，以此保证吊装过程更加顺利。如果吊装过程中存在的助力性较大，那么可以利用低座位机构实现对钢构件的缓慢下降[7]。

4.5 节点施工工艺

4.5.1 墙板节点施工

墙板节点施工一般应用于半结构的墙板中，在高层建筑建设过程中，通常会根据不同建筑项目的实际施工情况进行选择，而在高层装配式建筑中，全钢结构构件主要是以蒸压轻质加气混凝土为主要原料，通过一系列的施工步骤后，制作成全钢结构施工的墙板。蒸压轻质加气混凝土是一种比较新型的建筑材料，主要是由混凝土以及各种砂土所构成，由于混凝土与砂土本身质量较轻，因此蒸压轻质加气混凝土所制造的墙板重量更轻，内部结构更加密集，并且防水保暖效果更加突出，在全钢结构工艺中发挥了突出性作用。

另外在对墙板结构进行节点施工管理的过程中，如果该墙板是以双层蒸压轻质加气混凝土为原料，则需要提前完成对外墙侧梁的设置，将墙板悬挂于高处。为防止悬挂过程中出现不稳定的现象，可以通过对缆风绳的使用进行固定，同时对外墙板的特定移动方向进行引导，当外墙板移动到指定位置后，在利用钩头对其进行固定，保证外墙板与建筑保温层之间更加的牢固，从而完成对内层板墙的施工。如果钩头与墙体之间进行结合的话，需要通过利用水泥砂浆进行回填，使黏合效果能够更加突出。

4.5.2 梁、柱构件节点施工工艺

在高层装配式建筑全钢结构中，其梁、柱节点主要以H 的形式为主，因此根据梁柱构件的具体形式，可以采用高强度的螺栓方式进行连接，摒弃掉以往所使用的焊接方式，因此传统焊接方式在梁柱构件节点施工中所产生的应力较低，容易使钢构件在焊接过程中出现明显的变形现象。因此需要采用高强度的螺栓连接方式，保证钢结构建筑整体荷载能力较强，能够符合施工标准。如果是对全钢结构悬臂中的梁柱结构进行施工，则需要做好现场的衔接工作，采用预制拼装的方式进行组装，使梁柱构件节点设计更加合理。在预制拼装的过程中，需要对梁柱构件的边缘进行调整，与拼合板之间保持高度统一，最后再采用高强度螺栓进行连接[8]。

5 结论

综上所述，本文以某工程项目为例，对全钢结构工艺在高层装配式建筑施工应用进行分析研究。为解决高层装配式全钢结构施工问题，提升施工质量，需要重视对钢导墙安装技术、钢构件测量定位方式、钢构件生产工艺、节点施工工艺等技术的应用，在此坚持上不断创新，使高层装配式建筑施工质量不断提升，最终促进我国建筑行业的可持续性发展。