裝配式鋼結構住宅建筑發展的制約因素及可行性建議

劉 超，皇甫呈文

（信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司山東分公司，山東濟南 250101）

0 引言

從當前建筑領域發展環境角度來說，人們對裝配式建筑的重視程度越來越高，這也促使該技術得到了大范圍推廣和應用。所謂裝配式建筑，主要是在施工現場預先執行各種配套設施的布置任務，并做好組裝工作，打造新的建筑物類型。相比于傳統施工技術，裝配式建筑施工技術不容易受到周圍環境因素影響，能夠幫助企業提升施工效率。在諸多優勢的幫助下，建筑企業紛紛選擇引入裝配式建筑形式，在綠色建筑領域中的應用價值尤為突出[1]。

1 裝配式鋼結構施工技術的價值

1.1 提升建筑設計精準性

當開展施工設計時，因為當設置一樣模型時，不同人員會設置出有所差異的建筑模型，進而達到各個專業之間的互動。所以，施工團隊可借鑒這種設計方式，提升項目設計準確性，還可以盡可能體現裝配式鋼結構特點，避免發生建筑設計錯誤。另一方面，對項目引入3D 模型，可以把建筑結構特征有效彰顯出來，能夠更好觀察設計細節，盡可能促使裝配式設計更為合理。借助模擬軟件輔助，對建筑項目相關的內容進行分析，檢查設計技術能不能符合建筑項目的需求，促進建筑項目的正常進行。顯而易見，裝配式鋼結構施工對行業存在著較大意義，除了可以減小設計中發生的誤差，也可以借助模擬軟件加強施工建設效果。

1.2 提升建設施工效率

該項技術一般是借助BIM 促使建筑設計更加準確與可靠，進而在建設中彰顯出建筑連續性，盡可能提高施工進展與建設效果。施工團隊具體施工中，應該科學安排施工中有關的環節且對其開展全面監督及把控，提升施工操作技術。此外，該項技術不被天氣環境所干擾，還可以有效體現技術優勢彰顯其建設效果[2]。

2 裝配式鋼結構體系的優勢

2.1 自重輕、抗震性能良好

裝配式建筑鋼結構建筑為輕質熱軋型鋼，而樓板與墻面用材也是輕質材料。這樣能夠明顯減輕建筑物構件的自重，并且使截面受力比較平衡。裝配式建筑鋼構件比較輕巧，所以抗震效果比較良好，提高了建筑的抗震性能，而且在一定程度上保證了裝配式建筑的安全性和穩定性。

2.2 節能降耗

由于我國建筑業發展比較快速，現在裝配式鋼結構在實踐中得到了廣泛的應用，對此的研究也取得了明顯的成果。在用混凝土施工預制裝配式鋼構時，最主要的施工方式為整體鋼筋混凝土澆筑法。與常規施工方法比較，使用該種方式的裝配式建筑鋼材構節約減排，效益更加突出。其建設廢物的排放量可降低大約80%，促進了生態環境的和諧發展，對國內建筑業持續健康發展起了舉足輕重的影響。正是因為它在建筑行業中的突出效果，這類建筑結構又被稱之為綠色建筑。推廣鋼結構建筑技術在建設生產過程中的運用，在節能降耗方面發揮著積極的促進作用。

2.3 節省成本、縮減工期

裝配式鋼結構工程的主要生產活動都是在工廠完成的，這樣就大大減少了在施工現場的工程量。同時，由于有效地進行了節能減排，大大降低了各類建筑的耗能，因此，也在一定程度上減少了建筑工程的生產成本。另外，新生產方式在廠房和傳送帶上的實現，也不易受氣候等外部因素的影響，從而極大地提高了產量效益，也進一步減少了施工時間，有效提高施工時間的管理效率，促使裝配式建筑施工保質保量的完成[3]。

3 高層建筑裝配式鋼結構施工技術要點

3.1 防火防腐技術

通常情況下，鋼結構的耐火、耐腐蝕能力較差，需要涂料進行保護，而涂料的保質期通常只有10 年左右，與建筑物的結構壽命相去甚遠。公共建筑由于使用條件的不同而允許事后檢查和維護，這是毋庸置疑的。然而，住宅鋼結構在使用過程中無法在室內進行檢查和維護，因此這個問題顯得很致命。事實上，住宅建筑鋼結構的腐蝕在正常的室內條件下是極其有限的。即使第一層涂層在更長的時間內變質，腐蝕仍在受控區域內，對鋼結構的安全性影響也較小。美國前些年對鋼結構的使用就很好地印證了這一點，目前大多數國家在建的鋼結構已不再使用防腐涂料。

3.2 外圍集成技術與外圍墻施工技術

首先，外圍集成技術。施工團隊在具體建設中，因為被建筑高度限制，為了盡可能體現該項技術的作用，可通過外圍集成繼續施工，有效解決墻體間的銜接點，進而提升建設效率同時提升具體施工效果。其次，外圍墻施工技術。鋼結構建設中，外圍墻建設也屬于相當關鍵的內容，以生產實踐特征來分析，所借助的外墻板與節點銜接件，一般源于流水生產線，建設中常常選擇上限點和下托點全方位銜接的方法，在此之中，一般通過全熔透焊手段進行焊接。實際的流程是，需根據圖紙要求來標注參數，特別應該根據具體的施工狀況，科學調節安裝垂直度與平整度，在起吊前，需要認真核對型號與安裝處，在確保無誤的前提下方可開展后續操作。以實踐結果來分析，對于預制外墻板，它的單塊質量應該在400kg 上下，安裝中可結合施工需要對吊車開展移動。全部構件調好后，就應該開展固定與焊接操作，同時把埋件進行連接，進而提高構件系統的安全性和穩定性[4]。

3.3 多專業協同設計要點

預制件的制造水平要求較高，例如內部鋼筋、雨水管道等都是按照項目的要求在工廠內提前進行制作。而對于預制件的深入設計，則要求建筑、結構、機電等專業的專業人士共同合作，才能有效地解決各個專業之間的矛盾，從而保證工程的正常進行。在多專業協作設計中，BIM 技術可以靈活運用，通過模型分析，更直觀地對各個專業進行評估，能直觀地發現問題，并進行有效的協調。當某個專業的參數發生變化時，可以根據這些參數的變動進行相應的調整，從而減少設計者的工作量。在各個專業協作的基礎上，設計單位要主動與施工方、構件生產方等參與方進行協調。設計者要深入工廠進行現場調查，了解生產情況，并結合當前的發展情況，進行合理的資源分配和設計。例如，工廠的吊裝埋件采用帶螺紋的套管，在設計中盡量避免使用吊環、吊釘作為吊件，否則會導致廠家重新進行招標、采購工作，使工程造價增高，工期延長，影響裝配工程的順利實施。

3.4 梁柱節點設計要點

焊接或采用完全熔融的坡口，根據節點、襯砌結構，在翼緣的兩邊分別設置支護；在梁的腹板下面，上部、中部和下部會呈現出一個扇形的角。然后，依據結構中的鋼梁結構，在梁巖板上可采用扇形角構件，端部連接形式為圓弧，并加入點焊；在設計規范中，以達到設計規范為主導，促進梁柱連接。對鋼結構的焊縫連接，可以采用斜焊。當鋼板厚度小于1.6mm 時，采用雙面膠焊，當焊縫處的厚度超過5mm 時，就必須要達到鋼材的強度和硬度。在鋼板厚度達到1.6mm 后，再用K 形的切口進行焊接。特別是在鋼板厚度達到3mm 的時候，需要對鋼材進行預熱和后熱處理。

4 裝配式建筑施工技術存在的問題

4.1 預制件堆放管理問題

當預制件制作完成后，會將其運輸到施工現場存放，在此期間，如果出現堆放管理不到位情況，便會導致預制件質量受到影響，甚至還會導致不同型號混合在一起，不利于后續施工工作的正常進行。針對預制件堆放管理，部分預制件對存放環境具備一定要求，稍有不慎，便會導致預制件被氧化，無法保持原有的預制件性能。如果該類預制件應用到建筑工程之中，會增加安全隱患問題的出現概率。受預制件型號混亂影響，施工人員容易拿錯預制件，后續不得不重新進行施工，工程建設成本大幅提升[5]。

4.2 不注重運輸工作

預制件運輸時，受不恰當運輸及放置方式影響，同樣會提升預制件發生損壞現象的概率。部分工作人員不注重預制件運輸計劃制訂，更無法將不同預制件之間的差異性特點展示出來，單純采取統一運輸模式，當預制件達到施工現場后，會出現部分損壞情況，不利于施工進程的延續。例如，在樓梯預制件運輸方面，為了降低其損壞問題的發生概率，相關人員應選擇平放形式。由于工作人員對此不夠重視，并沒有對樓梯預制件的運輸注意事項進行研究，致使部分樓梯預制件豎放，很容易引發預制件運輸損壞現象，后續安裝操作很難及時進行。

4.3 施工人員工作能力有限

將裝配式建筑施工技術應用與工程管理，相關施工人員個人能力并不滿足施工要求。尤其是在現場裝配任務執行時，施工人員應做到裝配精確度的準確把控，了解施工規范、安裝工藝等內容。但從實際工作開展中能夠看出，部分施工人員個人能力不足，經常在施工時出現失誤情況，由于裝配式建筑施工技術各個程序之間的聯系性緊密，一個程序出現問題，容易引發連鎖反應，導致整個建筑工程施工管理工作無法正常進行，為企業帶來不必要的損失。

5 裝配式鋼結構施工管理措施

5.1 提升管理質量

施工人員必須嚴格遵守相關建筑規范和指令，在合理的誤差范圍內進行嚴格控制，認真負責地對待每一項任務。如果測量結果的誤差比較大，施工人員必須在既定時間內分析誤差原因，糾正誤差方向才能制定出科學有效的解決方法。為此，施工人員在生產中還應考慮以下幾點：如果發現局部缺陷，必須在規定的范圍內盡快糾正。在施工質量方面，更需要嚴格控制，并對施工作業現場進行實時監控，避免施工過程中出現一些不必要的問題。此外，施工人員還應參考檢查說明，按圖紙上的標記進行檢查。當出現問題時必須及時加以解決。應立即向責任部門報告，并在相關部門進行整改，施工方可繼續。

5.2 完善裝配式建筑配套產業鏈

總的來說，目前我省的建筑工程招投標模式、施工許可制度以及驗收管理等各個環節還是不符合裝配式鋼結構住宅建筑管理的模式。因此，要綜合裝配式鋼結構住宅建筑需求以及技術要求，制定完善的管理制度，保障整體的協調性。政府部門要基于裝配式鋼結構住宅建筑發展趨勢，制定完善的施工標準以及規范，制定相關法規要求。充分保障裝配式鋼結構住宅建筑項目有據可依。基于市場主體角度分析，將技術先進化、專業配套性以及規范化管理作為主要內容，重點推動裝配式鋼結構生產企業發展，是推動裝配式鋼結構住宅建筑良性發展的基礎保障。綜合裝配式鋼結構住宅建筑發展的不同階段對產業監管模式進行優化完善，保障在鋼結構構建的設計、預制構件的生產、施工運營管理等各個方面實現標準化管理，對整個生產鏈進行系統管理，協調各個環節以及企業，有效避免生產不足以及產能過剩等問題的出現。我省相關部門要充分的意識到政府產業監管的重要性，基于市場自我調節能力實現資源優化配置，在經濟發展的角度培養技術先進、專業配套以及規范化管理的生產產業，通過產業監管與市場自我調節的有效融合，構建一個平衡的發展環境。

5.3 嚴格把控施工材料質量

鋼結構的生產發展迅速，使得鋼材的質量越來越具有競爭力。施工原材料是后期施工的基礎。因此，在選擇材料時，重要的是要確保材料強度達到工程要求的標準，同時保證材料質量符合資質標準，以利于裝配式建筑工程的良好進行。相反，使用不合格的材料會給項目帶來許多潛在的風險。因此，在施工前必須嚴格挑選原材料。在保證材料質量的同時，還需要考慮材料的價格，以確保能以盡可能低的價格購買到最好的施工材料。

5.4 可拆卸式、可升降式安全防護

現階段，裝配式鋼結構住宅項目施工過程中，存在兩大類安全隱患。

（1）樓承板及疊合板施工完成后，在鋼筋綁扎及混凝土澆筑過程中，臨邊防護無法開展，存在立面安全隱患。對此，可以采用懸掛式臨邊防護消除此安全隱患：在鋼柱外側焊接卡環（防火涂料作業時可切除），用于后期臨邊作業時鋼管豎向固定，再按照傳統臨邊搭設的方式進行搭設（暫未實施）。

（2）解決了立面安全隱患，水平面安全隱患必須得到解決。最好的解決方式是制作可拆卸、可升降式水平防護網。目前，全國大力推廣運用懸挑式鋼板網。但此防護網片，仍存在下列弊端：防護網片上的垃圾清理較為困難；在高層建筑施工中，遇大風天氣易被破壞，恢復較為困難；現場存在二次加工情況等。相信隨著裝配式鋼結構的發展，此類問題均能得到解決。

6 結語

綜上所述，高層建筑施工中，引入裝配式鋼結構建設技術存在較大意義。行業靈活運用現代化施工技術，可以切實提高建設水平，推動行業朝著更好的方向發展。目前，我國科技快速發展，在綠色環保建設技術視域下，應該對施工技術進行進一步研究，針對構件分段、外圍集成等展開分析，進而切實提升裝配式施工水平，推動行業穩健發展。除此之外，建設高層建筑時引入該項技術，為行業持續發展的核心內容之一，可以助力行業實現施工規范化與工業化。