钢结构装配式施工技术研究

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摘要：钢材作为一种拥有再循环使用价值极高的环保绿色建筑结构材料，其机械加工性能、抗震性能良好且钢结构强度高，适用于高层建筑的建造，同时将工业化生产的目的实现。使用现场螺栓连接可对拆卸和全装配提供便利，将施工工期缩短的同时有效降低劳动强度。高层钢结构建筑虽同传统钢筋混凝土建筑有相似的结构，但依然在后期使用优势材料选用方面完全不同。

关键词：高层建筑；钢结构；装配式施工技术；探究

高层建筑将不断加剧的城市土地供求矛盾在很大程度上缓解，而在高层建筑中占据很大比例的钢结构伴随不断增加的建筑层数面临着更高的施工难度，因此将钢结构施工质量水平进一步提高成为当前建筑行业发展急需解决的问题。装配式钢结构建筑因其一体化装修、信息化管理、装配化施工等特点，成为发达国家建筑的重要形式，也成为未来我国建筑发展的一种主要形式。本文针对钢结构装配式施工技术在高层建筑中的应用进行探究。

1高层建筑钢结构装配式施工技术的优势

使用软件AUTOCAD和TEKLA及BIM技术能够准确的模拟出现场施工的情况，将加工期间出现的错误降低的同时进一步提高钢构件加工的质量，在将加工时间大大节省的同时创造更多的经济效益给加工企业。准确的BIM技术现场构型模拟技术可将现场施工的错误规定，从而将现场对接安装修改的工程量间接减少，使施工效率大大提高并将整体的建筑工期缩短。比较简便的施工梁与柱的加工过程将传统装配式钢筋混凝土结构与木结构加工的繁琐程序大大缩减，这种简便的加工方法将加工期间所需的时间大大节省并有效降低了诸多麻烦。一钩多吊的方法可在结束吊装主梁后将吊装次梁的工作速度加快，工作时间能够极大节省，从而使建筑工程的整体工作量得到有效控制。

2装配式钢结构建筑体系发展

2.1装配式钢管混凝土框架结构模式。该结构体系的基础为钢管混凝土框架，对如核心筒、钢支撑混凝土剪力墙等传统抗侧力构件进行设置，围护结构为轻型建筑内外墙并使用部分装配化楼板，其他配套不减相配合构成钢结构住宅形式。由于钢管混凝土结构的。耐火、防火、抗震性能优良且承载能力好等诸多特点对高层建筑适用[1]。且与钢柱相比较能够将钢材更多的节约并将造价减少，相较于传统钢筋混凝土建筑拥有更短的工期和较快的建造速度。压型钢板组合板、混凝土叠合板等楼板形式是该体系经常使用的，楼板形式将部分装配化的支模工作量免去，但由于现浇层中需要敷设管线设备，与装配式建筑所提倡的设备管线和主体结构相分离的方式不相符。2.2结构模块化新型建筑体系。该体系可分成模块化结构模式和可建模式，其中模块化建筑的部品化率能够大于90%且拥有较高的装配率[2]。该模式有较高的材料利用率及较快的建造速度，进行现场安装时墙体门窗位置容易改变且不会有垃圾产生、噪音小等特点，但依然会出现隔音不好其裸露斜撑和立柱等问题。模块化模式是根据功能区域划分传统建筑房间，工厂将模块的楼板、墙体、立柱、装修等提前预制好，之后运输箱形模块到现场吊装，该模式有高的装配化程度且工期短，建筑自重轻。目前国内对模块化模式的应用不多，因其自身特点，建筑外户型、立面可能会受到限制，仍需完善构件吊装和运输，成本也是是该模式发展受到制约的原因。2.3钢管混凝土组合异形柱框架支撑体系。组合异形柱由单只矩形钢管混凝土柱竖向相互连接，并在一定间隔对横向加劲肋板焊接形成。借助连接板各单只柱可以有效的协同工作从而使格构式空间结构形式形成，使异形柱的抗侧力能力进一步提高。能够灵活布置且截面较小的异形柱钢管可在建筑墙体内部隐藏，方便房间布置。2.4整体式空间钢网格盒式结构体系。该结构体系主要使用钢框架-核心筒结构在高层建筑中，住宅建筑的楼板体系配合使用装配整体式钢空腹夹层板网络结构，施工现场住宅建筑的分户墙和承重外墙由脱硫石膏或磷石膏浇筑在装配整体式钢网络式框架中构成，竖向与横向钢网格墙架与楼盖的网格尺寸不大且拥有板的受力特点，连接两者便使三维受力的核式结构形成。

3高层建筑钢结构装配式施工技术

3.1加工制作高层建筑钢结构构件。加工制作高层建筑钢结构构建期间会用到TEKLA、AUTOCAD等多种三维模拟软件和BIM技术。其中BIM技术是指借助建立起来的三维物理模型串联起一切的建筑信息，将建筑的生产方式进行有效改变并合理管理[3]。尤其应当注意该技术因其虚拟建筑构型和资源设计层面的优势很大，在复杂程度较大建筑环境中应用能够准确的把控整体建筑，同时可利用建立起的三维物理模型从空间和时间顺序对建筑构件模拟。准确的建立三维物理模型能够讲很多方便提供给施工，将施工期间出现的各种差错减少的同时将施工效率有效提高。建造动态模拟三维建筑构型往往应用AUTOCAD和TEKLA等三维模拟软件。借助AUTOCAD软件可将建筑使用材料的详细图转换出来，而TEKLA软件可对建筑材料排版从而加工工艺。除了准确把控整体建筑外还可细分成两方面：一是制作加工柱，为了防止梁先到而柱子没到的情况在施工期间出现，应当先制作加工柱。工厂应当有定位、矫正、加工平台等硬件设施，从而及时的纠正存在缺陷的柱并使异形变截面钢立柱的加工质量得以保证，同时保证柱子弯曲变形不会影响施工并将施工原料大大节省。加大钢梁组装期间稳定性的定位顽板、刚性平台、平台基础与负责平面数控钻床制孔的相匹配模板是构成梁的加工制作平台的四方面，使界面不同的梁的加工制作得以确保。3.2安装钢立柱。制作梁、柱和建筑整体模型结束后便可安装施工现场的钢立柱，柱安装的三维模拟与碰撞检查依据以BIM技术模拟的现场施工顺序为准，从而获取最理想的钢立柱安装尺寸与位置。注意安装建筑节点位置期间对于临时安装钢立柱应当使用纵横梁平面试拼法[4]，从而保证差错不会在安装期间出现。3.3安装梁。梁与柱在建筑中都会起到承重作用，当自然灾害如地震发生时建筑整体是否能够在灾害中保存下来取决于这两者自身安装及质量的优良程度。在施工现场安装量前应对已经出厂的梁的质量及型号与施工要求是否相符合仔细检查[5]，完成检查后注意将安全扶手绳和扶手套上。完成前期准备工作后现场安装梁，为了防止错位、移位的情况在吊装主梁过程中出现应在扎绑吊装主梁两侧后再按照次序逐根吊装其余的梁。注意吊装次梁期间为了将施工速度加快并将施工时间大大节省应使用就近一钩多吊技术，该技术还可使用于单次起吊重量≥5t的次梁。

4结语

综上所述，高层建筑钢结构装配式施工技术拥有能耗低、高效、污染少等诸多优点，因此在当前的国内建筑企业发展中得到了高度重视。发展装配式钢结构高层建筑需要对建筑整体进行综合考虑，对装配式建筑和结构的差异把握好，建筑应是装配式发展的落脚点。也就是对传统钢结构建筑领域过度强调结构重要性进行改变，对其内装、外围护及设备管线系统的装配化重点发展，从而使居住者的居住体验及钢结构建筑的装配率大大提高。

参考文献

[1]王斌.谈高层建筑装配式钢结构关键施工技术[J].居舍，2018（23）：73+255.

[2]徐锐.新型装配式高层钢结构住宅体系抗震性与经济性研究[D].西安建筑科技大学，2018.

[3]李荷英.谈高层建筑装配式钢结构关键施工技术[J].山西建筑，2018，44（15）：86-87.

[4]晏金洲.100m装配式高层钢结构住宅关键施工技术[J].施工技术，2017，46（12）：102-106.

[5]肖时杰.装配式斜支撑节点钢框架顺风向舒适度研究[D].湖南大学，2014.

作者:林伟 席永慧 单位:1.同济大学土木工程学院 2.宁波建工工程集团有限公司