裝配式鋼結構辦公樓施工技術

楊 濤 （北京城建十六建筑工程有限責任公司，北京 100083）

目前，我國建筑發展正處于轉型的關鍵時期，現代化建筑的開發與設計既要滿足群體基本需求，又要兼顧建筑整體的品質與質量，因此，如何在施工中實現對工程場地的合理使用、節省施工材料與工程資源，成為工程方的關注重點?，F階段，以鋼結構為代表的建筑行業發展正逐步趨向由粗放式向集約化方向遞進，而裝配式建筑的開發與建造已經成為市場經濟建設的一個重要需求。隨著能源成本、勞動力成本和環境保護成本的持續上升，綠色建筑、智能建筑和工廠化建筑將會是一股不可逆轉的趨勢。

1 裝配式鋼結構辦公樓概況

1.1 基本概況

表1 裝配式鋼結構辦公樓概況

1.2 施工重難點

（1）建筑層數較高，組合柱的深化設計困難、空間位置關系復雜、截面形狀復雜、零件數量多、施工要求高等，因此，在施工中不僅需要考慮裝配節點之間的碰撞設計需求，還需要做好前期基于輔助工具的復雜組合節點設計出圖工作。

（2）裝配式鋼結構內部構造縱橫，構件斷面形狀復雜，形狀不規則，下料困難，裝配密度大，為了確保全部構件的裝配能順利進行，并盡量減小施工中的裝配誤差，選擇合理的裝配順序顯得尤為重要。

（3）由于裝配式鋼結構節點空間形態多變，位置多變，加之工程業主方對于構件的安裝精度有很高的要求，而采用傳統的施工方法進行超高層建筑構件的拼接，存在一定的施工安全隱患。

2 裝配式鋼結構辦公樓施工

2.1 裝配式鋼結構設計

針對上述辦公樓施工基礎信息，為滿足施工設計要求，首先在原有裝配式鋼結構基礎上進行優化設計。在裝配式鋼結構上包含柱結構、板結構以及起到支撐作用的斜支撐結構[1]。將主板與主柱相連接，分別在立柱的上端和下端各設置一個斜支撐結構[2]。各個結構之間通過高強螺栓進行連接，以此構成一個具有穩定性的結構傳力體系，如圖1所示。

圖1 裝配式鋼結構優化設計示意圖

圖1中所示的鋼結構具有良好的抗剪性能，并且將這一結構應用到后續施工當中能夠提升施工效率，同時也能夠在一定程度上確保施工精度[3]。

2.2 鋼結構吊裝盒與辦公樓幕墻埋件深化設計

在完成對主體鋼結構的設計后，還需要對鋼結構的吊裝盒以及辦公樓幕墻埋件進行優化設計。在對辦公樓梁板進行吊裝時，要求具備極高的穩定性和安全性，因此吊裝盒的設計采用預埋式方式，在每塊板中設置四個吊裝盒，四個吊裝盒構成矩形結構。圖2為吊裝盒的布置方式示意圖。

圖2 吊裝盒布置方式示意圖

圖2中，H代表吊裝時吊鉤與板結構之間的高度，a和b分別代表板結構的長度和寬度。結合下述公式，確定具體的吊裝位置：

式中a1、a2、a3均代表板結構平均等分長度；b1、b2、b3均代表板結構平均等分寬度。

根據上述公式，確定吊裝盒安裝的具體位置。在此基礎上，還需要對辦公樓幕墻埋件進行深化設計，確定幕墻埋件的材質、規格，根據辦公樓每一樓層板邊緣塊的排布確定其埋設位置[5]。埋件可選擇“U”型或“M”型兩種形式，將其分別用于對辦公樓主樓立面中部和角部幕墻玻璃的固定[6]。圖3 為“U”型（左）和“M”型（右）兩種形式幕墻埋件示意圖。

圖3 “U”型（左）、“M”型（右）幕墻埋件示意圖

2.3 吊裝施工

在完成對各個主要構件的結構設計以及安裝位置定位后，需要對各個構件進行吊裝。在對主板結構和立柱結構吊裝時，根據塔吊的作業面積，從辦公樓樓層中間開始，對稱地設置并固定[7]。在辦公樓主樓和樓臺構成穩固的框架后，再進行吊車安裝。遵循吊重和載荷計算的原則，計算起重鋼絲繩直徑。在確定上述參數后，采用高空拼裝的方式進行吊裝。采用這種吊裝方式進行辦公樓中各個鋼結構的裝配，首先在預設的部位設置裝配支架，再用吊車將結構部件上吊到指定的位置，在其上進行裝配。這種方法通常不需要大規模的吊裝設備，但是安裝支架的使用量很大。同時，在固定各個結構時，可采用高強度螺栓或球形螺栓接頭實現對鋼結構的固定[8]。若在施工過程中需要對規模較大的結構進行吊裝，則還可采用整體吊裝方式。采用這種方法需要先將各個構件在地面上完成拼接，這種吊裝方式高空作業少，需要起重量更大的起重設備。

2.4 構件安裝

在確定吊裝方案后，對各個構件進行安裝。底柱和鋼柱墩由高強度螺栓連接，鋼柱墩和預埋鋼板結構采用全熔透的全焊接方式連接，并按全熔透焊接的標準進行超聲波檢驗，保證鋼筋的材質和尺寸符合設計要求。在對底層柱結構進行修正或對第一節鋼架進行校正后，將地腳螺栓擰緊后，進行柱底注漿。注漿材料可采用膨脹型或灌漿材料，其灌漿質量要符合有關混凝土施工規程。針對立柱的定位軸設置，可以通過在辦公樓的外側或內側設置輔助線來進行。各個柱結構的定位軸必須從地面的控制軸上引出來，而不能從下面的柱子的軸線上引出。在相對高程下，建筑高度的總誤差不得超過每節立柱制造的容許偏差之和。在安裝時，可以使用可調節的支撐調整柱體的垂直度。主板結構在吊裝之前，必須檢查主板的型號、規格和吊裝次序，確認正確后，才能進行吊裝。在起吊之前，應先對機器進行檢驗，確保機器的工作狀況良好，以防帶病操作。在起重前，先將吊索吊具安裝好，在檢驗確認無誤后，先緩慢抬升，等所有鋼絲拉緊后，檢查各鋼絲繩受力情況，確保每條鋼絲繩受力均勻后，再開展后續吊裝。在吊裝的過程中，持續地將主板和小車提升，使機器的活動半徑不斷減??；在主機離地2m～3m 處停止起吊，隨著起重操作逐步搖晃大臂，直到主板接近在建筑物后開始垂直升鉤。

3 實證分析

3.1 施工準備

為保證工程施工順利實施，在正式施工前，需進行場地施工臨時用水、用電、設施區域的布置。施工現場內的輔助區域包括生活區、服務區、辦公區、構件堆放區域等。

施工場地的圍墻構成材料為磚墻，地基采用M7.5灰泥磚砌筑，墻厚37cm，墻高2.5m，凈間隔5m。在此基礎上，設置兩條縱向通道、三條橫向通道，在堆放區設計兩個入口，以便于在施工現場對物料的運輸。設計運輸路面寬度為15m～20m，路面為20cm 厚的C25 混凝土，下鋪20cm厚的碎石墊層。

在施工場地的居住區和工廠周邊設置排水管，施工中產生的廢水需要經過處理后再流入城市管網。

臨時用電設計：計劃將高壓供電引至部件廠電力集中的場所，本次規劃將配置250kVA變壓器1臺。

臨時用水設計：為確保施工期間供水不中斷，滿足施工現場的基本生活、施工用水需要，選用市政給水的方式進行臨水設計。攪拌站內有一個蓄水量80m3的蓄水池，保證每天的混凝土用水量。

養生設施：在預制件車間中，采用自然養生法進行養護，并將其引入蒸汽養生室，其供氣容量可同時滿足600m2左右的蒸汽養護室需要。在此基礎上，投入2t鍋爐，用于供應預制件的保溫。

3.2 裝配施工驗收通過率對比

將每層作為一個驗收單元，對鋼結構辦公樓施工質量進行驗收。驗收結果見表2。

表2 裝配施工質量驗收通過率

3.3 鋼結構立柱安裝偏差檢驗

為進一步實現對建筑立柱安裝質量的驗收，對其立柱安裝偏差進行檢驗，其允許偏差與質量驗收方式見表3。

表3 鋼結構立柱安裝允許偏差與質量驗收方式

完成質量驗收標準的設計后，進行質量驗收，將其驗收項目編號為①～⑤，統計質量驗收結果，見表4。

表4 鋼結構立柱安裝偏差質量驗收結果

4 結語

通過上述研究，得到以下幾個方面的結論：

（1）根據表2裝配施工質量驗收通過率結果，建筑中所有層數的裝配施工質量驗收通過率均在98%以上，滿足工程施工方提出的質量方面要求。

（2）根據表4 鋼結構立柱安裝偏差質量驗收結果，①～⑤項目的質量驗收結果為“通過”，說明設計的裝配施工方法在實際施工中具有較高的精度，可以提高裝配成果的質量。