高層建筑鋼結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)研究

張猛，畢對玲

（威海建設(shè)集團股份有限公司，山東 威海 264200）

所謂的裝配式建筑就是將工程建設(shè)當中用到的樓梯、樓板以及墻體等可以在企業(yè)車間進行批量生產(chǎn)的構(gòu)件運到工程建設(shè)所在地當中去進行裝配的建筑。在其形式方面主要有裝配式鋼結(jié)構(gòu)、混凝土以及現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等，該類建筑具有綠色環(huán)保、安全可靠、縮短工期等優(yōu)勢，下面我們主要對鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑進行簡單的介紹。

1 鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑特點

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系是由各種鋼構(gòu)件構(gòu)成的裝配式建筑組成的完整體系，但不是所有的鋼結(jié)構(gòu)建筑就是鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑，一定要是內(nèi)裝系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備和管線以及圍護系統(tǒng)等多方面的和諧統(tǒng)一，才可以說是裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑。我們對其優(yōu)點進行了如下總結(jié)。

（1）具有高度集成化的結(jié)構(gòu)且構(gòu)件布置靈活。較傳統(tǒng)的磚混或框架式建筑而言，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑在空間布置方面具有更大的靈活性和自由性，同時模數(shù)化的構(gòu)件尺寸使用能夠讓用戶在開展布置工作的時候更加自由，并且對于結(jié)構(gòu)的可靠性基本不造成影響。

（2）施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑對于工廠預制構(gòu)件以及現(xiàn)場的施工安全更為強調(diào)，同時對于設(shè)計與施工之間的配合也更為看重，從而大大提高了施工的效率。

（3）綜合性能較高。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑當中主要是由以輕質(zhì)高強的鋼構(gòu)件較多，如型鋼柱、薄壁鋼管依舊輕型熱軋型鋼等，在裝配式建筑當中這些能夠進行批量生產(chǎn)的構(gòu)件對其提供了強有力的保障。再者，和傳統(tǒng)構(gòu)件截面相比，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面更小，能夠節(jié)省一部分的材料；在生產(chǎn)方式上主要為工廠流水線式為主，如此以來就節(jié)省了一大部分的現(xiàn)場人工費和模板費；在具體施工的時候?qū)Νh(huán)境造成的污染也相對較少，和綠色建筑標準相符。所以，和傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)住宅和混凝土框架結(jié)構(gòu)住宅相比，無論是在環(huán)境效益方面還是在經(jīng)濟效益方面，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑都更為突出。

2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)的應(yīng)用

威海創(chuàng)新經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園一期工程，是由威海建設(shè)集團建恒建設(shè)投資公司投資興建，由杭州城建設(shè)計研究院有限公司進行設(shè)計，位于威海市臨港區(qū)。建筑面積 90963.15m2， 其 中 A1# 塔 樓 24744.35m2，A2# 塔樓32520.32m2，裙房面積14929.48m2，地下車庫面積16239m2，地下設(shè)備房面積2530m2。建筑高度：地下兩層，建筑高度9.8米；裙房三層，建筑高度15.1米；塔樓地上24層，建筑高度104米。鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝要求：環(huán)氧富鋅底漆兩道（室外90μm，室內(nèi)80μm），環(huán)氧云鐵中間漆兩道（室外70μm，室內(nèi)60μm），但用于帶底模樓承板下方鋼梁的頂面，僅涂刷25μm的無機富鋅底漆一道。鋼結(jié)構(gòu)防火涂刷要求：鋼柱、鋼板墻采用厚涂型防火涂料，耐火極限3.0h；鋼梁采用薄涂型防火涂料，耐火極限2.0h；樓板應(yīng)采用自防火樓蓋，耐火極限1.5h。結(jié)構(gòu)類型：A1、A2塔樓為鋼框架—鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，裙房為鋼框架結(jié)構(gòu)。主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型：核心筒剪力墻構(gòu)件多采用L型、一字型箱型構(gòu)件；周邊鋼柱采用方管柱、圓管柱、一字型鋼柱；鋼梁采用成品H型鋼梁或焊接H型鋼梁、箱型鋼梁等。

（1）結(jié)構(gòu)布置要和高層建筑功能相配合。對建筑品質(zhì)要求高，通過采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，提高了建筑使用品質(zhì)，滿足項目建筑功能的高標準要求，主要體現(xiàn)于以下三點：一是外立面通透性。支撐、黏滯阻尼墻主要布置于公共交通區(qū)域的隔墻位置，以保證建筑外立面視覺通透。二是戶型靈活劃分。在各戶型整個室內(nèi)空間中，框架柱極少，戶型劃分靈活。三是露梁露柱問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計中通過將鋼管混凝土柱扁長化，減小隔墻厚度，同時借助內(nèi)部裝修技術(shù)，可有效解決室內(nèi)露梁露柱的問題。

（2）樓板體系。在高層建筑工程建設(shè)當中所采用的樓板體系通常有兩種，分別是鋼筋桁架樓承板以及預制混凝土疊合樓板。首先鋼筋桁架樓承板在施工操作方面十分簡單且質(zhì)量較輕、剛度大。在進行鋼筋桁架板加工的時候，需要嚴格按照施工現(xiàn)場的實際尺寸來進行，在完成制作之后，只需要在施工現(xiàn)場進行簡單鋪裝并將板材與鋼梁用栓釘焊接連接即可。在鋪好了板材之后，需要對分布筋進行簡單的綁扎就可以對混凝土進行澆筑，沒有進行滿堂腳手架的搭設(shè)，也不用支模，施工的時候只需要利用三腳架進行簡單的支撐就可以了，在一定程度縮短了施工工期，同時也使人工成本得到了節(jié)約。而預制混凝土疊合樓板在進行施工的過程中則是利用 BIM技術(shù)進行模型模擬，所有預留預埋工作在工廠當中完成，只需板材強度滿足設(shè)計標準后就可直接在現(xiàn)場進行吊裝。

（3）墻板體系。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中，為滿足住宅的使用功能要求，符合人們的居住體驗，樓板體系及維護體系的選擇極為重要。基于調(diào)研和分析對比，對該項目三板體系(樓板、外墻、內(nèi)墻)的選型提出建議。

①樓板體系。裝配式建筑中通常采用的樓承板主要有壓型鋼板組合樓板和鋼筋桁架樓承板、疊合樓板，共 3種。對以上3種樓承板從受力性能、施工速度、管線穿越、二次裝修等方面進行綜合對比，結(jié)果見表1。壓型鋼板組合樓板施工中需設(shè)置臨時支撐，且板底需做吊頂；疊合樓板目前主要應(yīng)用于裝配式混凝土建筑中；針對項目特點，建議采用鋼筋桁架樓承板。

表1 3種樓板體系對比

②外墻體系。目前外墻體系主要有ALC板、PC板、金屬幕墻、內(nèi)嵌式窗系統(tǒng)。根據(jù)調(diào)研分析，從施工難度、墻體自身性能、立面造型等方面對以上外墻體系進行對比分析，結(jié)果見表2。由于該項目為超高層高檔住宅，而ALC板建筑造型較單一，美觀度較差；PC板自重較大，對結(jié)構(gòu)受力不利；同時內(nèi)嵌式窗系統(tǒng)主要應(yīng)用于辦公建筑。綜合比較，建議采用金屬幕墻。

表2 外墻體系對比

③內(nèi)墻體系。常用內(nèi)墻體系主要有砌塊墻、ALC板、輕鋼龍骨隔墻3種。調(diào)研分析以上3種內(nèi)墻體系的各自優(yōu)點和存在的主要問題如表3所示。由于超高層鋼結(jié)構(gòu)在水平荷載下側(cè)向變形較大，采用砌塊墻易產(chǎn)生裂縫；輕鋼龍骨隔墻舒適性較差，不符合人們常規(guī)的居住體驗；而ALC板內(nèi)墻與傳統(tǒng)磚墻相似，整體性好，在鋼結(jié)構(gòu)住宅中應(yīng)用廣泛。針對該項目，建議選用ALC板。

表3 內(nèi)墻體系對比

（4）設(shè)備體系。在對該項目進行設(shè)備體系設(shè)計的過程中，其內(nèi)容主要包括有設(shè)備安裝、建筑的主體結(jié)構(gòu)以及建筑裝飾裝修，通過BIM三維軟件的應(yīng)用，對裝飾裝修、水暖電位以及主體裝配式結(jié)構(gòu)進行集成一體化的設(shè)計。再者一定要在安裝工作正式進行之前，對裝配施工過程當中各專業(yè)在設(shè)計、施工當中進行協(xié)同工作而碰撞產(chǎn)生的問題進行有效的解決，確保該工程建設(shè)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成，防止因為出現(xiàn)返工的問題而導致的延誤工期、浪費成本的情況發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上所述，在高層建筑當中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)是今后建筑行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一，其可以更好地完成建筑標準化以及工業(yè)化的發(fā)展目標。