高層裝配式鋼結構住宅結構優化

徐素芳 高權澤 胡晨 龍睿

浙江東南鋼結構有限公司 浙江杭州 311209

隨著城市化建設的推進，高層住宅建筑工程日益增多，裝配式鋼結構體系成為建筑工程的首要選擇，其施工技術對整個工程的質量起著十分關鍵的作用。也正因為如此，如何提高對高程裝配式鋼結構住宅施工工程的監督管理優化工作，成為工程長久發展面臨的挑戰。高層裝配式鋼結構住宅建筑工程施工控制也成為時下的熱門話題[1]。

1 裝配式鋼結構建筑施工技術的特征

對于裝配式鋼結構建筑而言，其主要作為一種施工模式進行運用，在整個工程中，涉及范圍廣闊，涵蓋了施工、組裝、生產等環節，在工程的使用中較為廣泛，得到許多施工單位的認可和應用。

（1）操作簡單，便于生產。在建筑工程施工的過程中，通過預制墻板以及鋼構件，實現了裝配式鋼結構的現場安裝，大大提高了安裝的精準度和匹配度，避免了施工中的誤差，為各個環節的有效協作運轉打下堅實的基礎，為構件的生產和制造提供了有力保障。

（2）具有較短的設計期限。對于裝配式鋼結構建筑工程而言，其結構尺寸的設計，需要借助于相應的結構軟件以及建模軟件，也正因為如此，為提高結構模型的匹配度以及精準度，可通過直接使用生產線進行模型生產，這種大規模標準化的生產方式在一定程度上能夠提高模型的精準度，加快鋼結構生產的效率，大大縮短了模型的設計以及生產周期。

（3）抗震能力強，重量輕。鋼結構裝配式建筑的主要施工材料是較輕的材料。例如在建筑承重墻方面，選用的材料是經過復雜的材料力學計算，既滿足承重要求，又能使自重盡可能低的薄壁鋼管和高強度角鋼。正是由于使用了自重輕、高強度、塑性和韌性好的材料，才能使房屋在地震中保持穩定，才能最大限度發揮鋼結構裝配式建筑抗震能力強的優勢。

（4）環保。鋼結構裝配式建筑的施工材料大部分在工廠加工完成，在施工現場只需將預制品部件按照要求進行連接、裝配即可。這種方式不僅能夠降低施工現場的噪聲、粉塵污染，環保節能，也方便后期用戶根據自己的喜好進行改造和維修。由于很多預制品部件以鋼材作為主要材料，在回收和二次利用方面也非常有優勢。

2 高層裝配式鋼結構住宅結構優化措施分析

2.1 工程概況

本文所涉及的二十八層高層鋼結構住宅，由梁柱相互支撐形成框架結構體系。上部結構頂層標高81.2m，設計使用年限50年，結構安全等級為二級。建筑面積12595.03m2，柱網尺寸均為3.3m至3.9m。其標準層平面圖如圖1。

圖1 標準層平面圖

2.2 構件制作加工

裝配式鋼結構體系當中的構建都是提前在工廠當中預制好的，再運輸到施工場地，依照圖紙要求進行裝配建設，在此過程中一定要注意嚴格依照圖紙要求制作加工構件。在加工好之后，委派專門的人員進行檢查，判斷鋼結構構件是否有質量缺陷，尺寸是否準確，如果發現問題一定要及時進行控制和處理。構件制作好之后一定要妥善存放，確保質量合格，存放時保證鋼結構和地面有一定的距離，以避免銹蝕、受潮。

2.3 組裝拼接

完成鋼結構構件的加工后，統一運輸到施工現場，進行后續的拼接和組裝。這也是該體系實際應用過程中需要重點進行質量管控的環節。在組裝鋼構件時需要以圖紙為基礎，依照拼裝順序完成拼裝，防止后續出現返工重做等情況，導致施工工期的延誤。在拼裝時需要注意先進行基礎的施工，再對上部結構進行拼裝，在上一階段工程完工后，固定構件，并確保構件穩定的條件下為后續組裝提供便利，比如說基礎構件拼裝結束之后，需要通過連接件固定鋼構件。

2.4 外墻板的選擇

外墻板的選擇很重要，既要能適應鋼框架在水平荷載作用下比混凝土結構較大的變形，同時還要滿足抗凍融、耐火、保溫、隔聲、防水、環保等建筑使用功能。經過考察和對比多家外墻板材，選用ECP擠出成型水泥板。它是以水泥、纖維以及硅質材料為主要原料，通過真空高壓擠出成型設備制造生產出來，然后通過高溫高壓蒸汽養護而成的新型水泥板，該板材在日本建筑界也是很受歡迎的。ECP擠出成型水泥板，用于工程工廠一次成型，現場安裝成活，做成免刷外墻涂料，美觀、持久的清水混凝土外墻面。不僅可以滿足高層建筑裝配率的要求，還可降低高層建筑生命周期內成本。它強度高，性能穩定，表面吸水率低，是一種具有中空結構的隔聲板材，不含石棉、甲醛，且放射量低于國家標準10倍的環保制品。

2.5 內隔墻板的選擇

根據本地現有資源，內墻部分采用硫氧鎂水泥制成的中空水泥條板，部分采用ALC蒸壓輕質混凝土加氣條板，部分采用FPB輕質隔墻條板，三種墻板都為工廠制作完成，現場卡具安裝固定，內飾面不需抹灰，直接粘貼網格布、刮膩子成活。輕質隔墻條板強度適中，安裝方便，裝配化率高，并且滿足住宅內隔墻所需要的隔聲要求。高層建筑上采用了這三種內墻板做實驗，如果以后的工程需要提高裝配率的話，我們可以根據經驗選用。

2.6 測試及防滲漏

在鋼構件施工時，每個環節都需要進行測試，除了拼裝完畢后需要進行測試外，在建筑精裝前也需要全面系統地進行測試，以鋼結構的穩固性為基礎。如果在測量過程中出現質量缺陷，一定要采取合理的措施進行控制。在測量合格之后，需要檢查連接部件，如果出現縫隙可能會導致滲漏，此時可以使用環氧樹脂來封堵縫隙，進行防滲測試，判斷防滲的效果，如果依然有漏點，需要重復進行封堵。

3 結語

總之，當前由于缺乏標準鋼結構建設的計算體系和裝配式鋼結構的相關標準，民用住宅方面高層裝配式鋼結構建筑的應用還不多，但是隨著技術快速發展，近年來建筑行業越來越重視裝配式鋼結構，高層裝配式鋼結構建筑在居民住宅當中的應用將成為未來一個重要的發展趨勢。