裝配式輕型鋼結構工程施工關鍵技術研究

張增強

內蒙古中科裝備有限公司 內蒙古烏海 016000

裝配式輕鋼結構主要是指用鋼制材料構建出建筑結構，具有施工簡便、自重較輕等優(yōu)勢，在超高建筑、大型廠房等工程建設中被廣泛應用。因此，為了達到更好的鋼結構建設效果，施工方應深入分析裝配式輕型鋼結構施工的關鍵技術，并理順各項技術環(huán)節(jié)的具體操作方法，以強化技術落實的有序性和規(guī)范性。

1 項目概況

根據地塊規(guī)劃條件，三個住宅項目均要求裝配式建筑不少于總建筑面積（地上計容面積）的15%。三項目位于河北省滄州市，滄州市附近無大型PC預制構件廠。若采用預制混凝土剪力墻結構，存在異地運輸?shù)炔焕麠l件。且三項目體量均較小，無法形成規(guī)?；可a，因此，通過調研PC方案和鋼結構方案，最終采用裝配式鋼結構住宅。

鋼結構方案采用鋼框架+鋼支撐結構體系，結構體系的組成和標準層的結構布置如圖1所示，少量支撐布置在隔墻位置，梁柱截面寬度均控制在200mm以內，不存在外露情況。

圖1

2 裝配式輕型鋼結構施工技術分析

2.1 過程中前期體系完善設計準備工作

在前期設計建筑建造過程中按照建筑功能和抗震設防烈度，有這些不同結構，如鋼框架、鋼框架－延性墻板、鋼框架－支撐、門式鋼架、交錯桁架、低層冷彎薄壁型鋼等。前期的完善過程中，首先要符合建筑的相關要求和使用需要，達到功能性第一位。其次，在進行鋼材料結構的使用設計中，考慮其美觀性的同時，要同時考慮鋼材料的特性和建筑的相關沉降性、伸縮性等技術需要，更好地發(fā)揮最大價值。再者，在中間的鑒證環(huán)節(jié)中，由結構工程師認真分析，電腦計算模擬受力情況，做到有備無患，很好地預防可能出現(xiàn)的不好的薄弱環(huán)節(jié)和問題。

2.2 鋼結構部件焊接加工環(huán)節(jié)

（1）部件焊接操作。焊接加工是裝配式輕鋼結構工程施工中的一項關鍵技術環(huán)節(jié)，直接影響著鋼結構的穩(wěn)定性。因此，施工方應當做好焊接操作，以及后續(xù)的檢查、矯正、變形控制等質量控制措施，增強該項技術環(huán)節(jié)的落實效果。在此過程中，首先，校核各項部件的尺寸、節(jié)點板質量、合格印跡后，才能開展部件焊接操作。其次，應對需要焊接的部件進行100-500℃的預熱，并用測溫筆測量其溫度，待其溫度超過100℃之后，再嚴格按照設計方案提出的焊縫要求、焊接工藝要求、焊接技術參數(shù)進行焊接操作。再次，焊接操作完畢后，需要立刻對焊接部位進行后熱，并將后熱溫度設置在150-250℃。最后，施工者可以使用烘槍對鋼部件焊縫、熱影響區(qū)進行加熱，并結合測溫筆測量，以保證焊接加工的準確度[1]。

（2）部件焊接質量控制。待焊接及其后續(xù)加工完畢后，施工者還要采取矯正、檢查、變形控制等質量控制措施，以保證焊接效果順利達到預期效果，為后續(xù)的裝配式輕型鋼結構施工奠定基礎。在矯正工作中，主要是針對節(jié)點板、牛腿板等連接點處的小型部件進行，施工者需要采用機械矯正或火焰矯正，修復這些小型部件的變形位置，保證其后續(xù)的鋼結構成型效果。在檢查工作中，施工方需采用100%超聲波探傷措施，檢驗結構部件的焊接效果并確認合格后，再對其進行表面處理。在變形控制中，常用的控制措施為層狀撕裂防止，其中，層狀撕裂是指部件在焊接過程中形成的冷裂紋、熱裂紋，常見于十字形、T字形焊接頭的熱影響區(qū)。在防治過程中，施工者一旦發(fā)現(xiàn)了該種情況，應立刻采取措施調整其他鋼材的含硫量，并增強其Z向性能，或者適當縮小后續(xù)焊接工作的焊縫截面積，以降低鋼材所承受的應力，達到防止層狀撕裂的效果，提升部件焊接質量水平。

2.3 節(jié)點的構造形式

（1）節(jié)點構造類型。鋼結構梁柱節(jié)點根據構造形式分為加強型節(jié)點和削弱型節(jié)點，加強型節(jié)點的加強位置分為柱端加強和梁端加強，削弱型節(jié)點的削弱位置則集中在梁端。傳統(tǒng)加強型節(jié)點主要分為梁端加腋板型、梁端加肋板型、梁端板式加強型、梁端翼緣擴大型等；削弱型節(jié)點構造形式主要分為翼緣削弱型、腹板處開孔型、梁端腹板處切縫型。而新型節(jié)點是在傳統(tǒng)節(jié)點的基礎上進行組件和連接方式的改造創(chuàng)新。新型節(jié)點可以增加節(jié)點的延性，實現(xiàn)塑性鉸外移，從而進一步提高節(jié)點的抗震耗能能力[2]。

（2）加強型節(jié)點構造。外套筒－加強式新型裝配式節(jié)點是通過設置外套筒將上、下柱拼接，同時外套筒會增加節(jié)點域的剛度；在梁端設置端板并通過高強螺栓與外套筒連接；為了保證節(jié)點良好的傳力能力，設置了高強對拉螺栓。通過試驗對新型節(jié)點的破壞方式、承載能力、傳力機制、延性及抗震耗能能力等進行分析。研究結果表明：隨著外套筒筒壁的增厚，節(jié)點的初始轉動剛度也會增大，試驗中當筒壁厚度由12mm增加到14mm時，初始轉動剛度提高約17%；外伸端板組件可以增加梁端的初始轉動剛度，且增加節(jié)點延性并增加節(jié)點的抗震耗能能力；高強對拉螺栓的設置可以容許梁柱相對轉角增大，提高節(jié)點的轉動變形能力；加載后期由于對拉螺栓的較大塑性變形，使節(jié)點產生滑移現(xiàn)象，導致滯回曲線由“弓形”轉變?yōu)椤胺碨形”。

3 結語

綜上所述，增強關鍵施工技術的實施效果，能夠提高鋼結構工程的建設質量。在工程建設中，有效實施各項技術操作可以增強結構部件的質量、保證工程施工的準確性、優(yōu)化防腐措施效果、防止鋼結構成品損壞，從而充分發(fā)揮輕型裝配式鋼結構的優(yōu)勢，提高工程整體使用性能。