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装配式钢结构建筑安装的关键技术要点分析白帆

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：蔡星雨张亚楠白帆

[导读] 摘要：当前，我国城市化进程正处于加速发展阶段，对于建筑行业来说，施工周期、质量、成本要求越来越严格，特别是在材料成本和人力成本不断攀升的今天，建筑施工企业面临的竞争压力巨大，随着我国建筑工程行业的优化升级，新的建筑结构类型也在快速发展，其中，装配式钢结构建筑以其施工便捷、强度高、质量轻的特点得到了更为广泛的运用。

        北京建工集团有限责任公司北京市 100055
        摘要：当前，我国城市化进程正处于加速发展阶段，对于建筑行业来说，施工周期、质量、成本要求越来越严格，特别是在材料成本和人力成本不断攀升的今天，建筑施工企业面临的竞争压力巨大，随着我国建筑工程行业的优化升级，新的建筑结构类型也在快速发展，其中，装配式钢结构建筑以其施工便捷、强度高、质量轻的特点得到了更为广泛的运用。在这种前提下，建筑施工单位应不断优化装配式钢结构的安装技术和施工工艺，从而全面提升钢结构建筑的性能质量。
        关键词：装配式；钢结构；建筑安装；关键技术；要点
        1高层建筑装配式钢结构施工技术的主要优势
        1.1稳定性相对较强
        高层建筑的钢结构坚固耐用，施工不会受到天气和施工环境的影响。如果是普通的混凝土结构，则对天气和环境的变化极为敏感。另外，与混凝土建筑的结构相比，用于组装钢结构的材料具有更好的性能并且可以更好地抵抗各种因素的影响。可以大大提高建筑物的抗震性能，其均匀性可以大大提高建筑物的稳定性和安全性。
        1.2具有较强的空间感
        空间感是高层建筑的钢制安装结构的另一个优点。钢结构本身具有良好的耐久性和抗压强度，并且强度较高，因此可以占用较小的空间并获得较好的抗压强度。与混凝土结构相比，它占用的空间相对较小，在某种程度上改善了建筑物的内部空间。另外，安装钢结构的施工时间相对较短，不仅节省了施工时间，而且在很大程度上降低了工程成本。建筑装配式钢结构用于将加工后的原料运输到施工现场，通过适当的程序进行施工，从而大大加快了施工时间。
        1.3具有较好的环保效果
        随着我国建筑业的不断发展和建筑项目的不断增长，环境保护问题也已成为建筑过程中社会关注的焦点。在高层建筑中使用装配式钢结构可以达到更好的环保效果。传统的施工过程将受到各种因素的影响，例如，建筑中使用的原材料，选择的施工技术以及施工现场的自然环境。如果这些因素未得到适当控制，将导致施工产生大量的废物，在相关人员的陪同下，如果没有对这些废物进行良好的处理，将直接影响施工现场和周围环境。高层钢结构建筑技术的运用将避免此类现象的发生，达到环保，节能减排的目的。
        2装配式建筑发展受限的因素
        2.1装配式建筑成本较大
        装配式建筑的成本较高，并且制约率较低，对于中小型企业来说难以全面使用这种材料，其中成本问题属于中小型企业不选择装配式建筑的主要因素，并且建筑行业的领先企业项目涵盖率较小，装配式建筑很难保持一个良好的发展状态。
        2.2装配式建筑对于施工精度有着较高的需求
        其中装配式建筑属于混凝土结构，因此对于预留空洞位置的精度有着较高的需求，在这个时期，要是存在误差，就需要再次进行开槽以及开洞，施工难度较大，会给建筑结构造成一定的影响。因为属于工厂化的生产，因此预制构件的尺寸是固定的，要是放线的过程中存在偏小的问题，就难以顺利地安装预制构件，要是放线的过程中存在尺寸较大的情况，就会产生构件拼缝较大的问题。
        3装配式建筑的发展概述
        世界上发达国家的装配式建筑结构体系是比较成熟的，其中无论是在德国，还是在英国和美国等发达国家都有着较高的工业化程度，其中世界上工业化程度最高的国家是瑞典，工业化程度达到了百分之八十以上。现阶段我国开始积极地借鉴和学习发达国家的有关先进经验，全国都开始高度重视装配式建筑领域，建设中各省市区积极学习和总结节能环保型住宅施工安装关键技术的经验，如此可以促进装配式建筑的产业基地发展。在这种情况下，我国发展装配式建筑是具备比较可靠的基础，关于装配式建筑发展的政策也越来越多。
        4装配式钢结构施工的主要特点
        4.1提升建筑设计的准确性
        建筑装配式钢结构必须在设计过程中确保其协同作用，并且使用同一设计模型平台时，可以实现不同施工环节之间的交互，这种设计方法的使用主要是为了进一步提高设计的准确性，并充分展示建筑物钢结构的主要特征，以减少设计过程中的错误率，优化项目。使用3D模型可以进行建筑项目的模型施工，还可以更直观地显示设计细节，并提高预制建筑设计的科学性和合理性。借助仿真软件，可以对项目中涉及的详细部件，关键部件和施工困难进行仿真，以检查所使用的技术是否满足项目需求并促进项目的顺利实施。可以看出，建筑装配式钢结构在设计过程中可以有效降低错误率，并通过仿真软件可以提高施工效果。
        4.2可以更加有效的提升施工效率
        建筑装配式钢结构是通过BIM技术来提高设计的可靠性和准确性，并能充分反映建筑物在当前施工中的连续性，从而大大改善了施工计划和工程质量。在项目实施过程中，合理调整所涉及的连接并严格控制各种程序可以大大提高操作水平。另外，在使用建筑装配式的施工技术时，不受外界天气环境的影响，可以更好地突出施工效果。它具有非常集成的结构和灵活的组件表示形式。与传统的砖木结构建筑相比，钢结构建筑在进行调制时具有更大的灵活性和组件尺寸，用户在执行布局工作时具有更大的自由度，并且基本上不影响结构的可靠性。
        4.3综合性能较高
        在建筑装配式钢结构建筑物中，需要更多的轻质和高重量钢构件，例如异型钢柱和薄壁钢管、热轧钢。在预制建筑物中，这些大量生产的组件为其提供了有力的保证。另外，与传统构件的横截面相比，结构钢构件的横截面更小，可以节省一部分材料。生产方法主要是基于工厂组装，因此可以节省大量动力并节省模型成本。施工过程中造成的环境污染相对较小，符合绿色建筑标准。因此，与传统的混凝土结构房屋和具有混凝土框架结构的房屋相比，在环境效益和经济效益方面，建筑装配式钢结构建筑更为突出。
        5建筑装配式钢结构关键施工技术的应用
        5.1钢结构的制作
        钢结构制作首先需要设计好施工图纸，图纸完成后需要据此来制作钢结构，采购人员则是需要据此进行相关材料的采购，为了保证材料符合使用需求，需要对其进行相应的测试，保证其强度能够满足工程要求。其次，应当将施工图纸和相应的工艺方法结合起来，采用tekla等钢结构深化软件设计出合适的下料方案，之后进行原材料下料工作，从而得到各种半成品材料，为了保证这些半成品材料的质量，需要对其进行相应的质量测试，以及必要的钢结构组装测试。最后，在钢结构制作的过程中，需要利用焊接技术，焊接时要利用二氧化碳进行保护，防止其被氧化，同时还要对焊接缝隙进行检查和测量以确保其质量。钢结构制作完成后，需要对其进行相应的矫正和质量验收工作，并且对其进行除锈和涂装处理。
        5.2构件分段技术
        采用构件分段技术时，首先要注意施工现场使用的塔式起重机的吊装重量能力，应确保钢结构构件质量在起重机起重极限以内。在钢结构运输过程中，如果构件截面长度超过12m，宽度超过2.8m，高度超过4.5m，可采用构件分段技术来处理外形尺寸过大的钢结构构件，保证构件能够顺利运输。
        5.3钢柱定位
        在对钢结构框架进行定位时，必须保证第一节钢柱能够准确定位，这样才能保证后续钢柱定位不会出现较大的偏差。

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在对两个原始端点进行相应测试时，起点位置必须准确，并且还要依据现场情况来选择合适的位置作为第二测试点，应当尽量选择不易破坏、观察视野合适的位置，这样利用闭合的方法可以确定钢柱各点在各方向的相应数值。柱脚锚栓也是钢结构施工过程中非常重要的部分，需要保证其不会受到混凝土浇筑和其他相应工作的干扰，而为了做到这一点需要用到相应的锚柱支架平台，平台设计必须合理，且要保证周围支架都非常稳定，而利用角钢来当作平台的支撑物就能够做到这一点。利用相关设施来确定柱中心的相应方位，同时还要在锚柱的周围布置好相应的线路，线路布置必须准确，其偏差需要在规定范围内。锚栓支架安装完成后，需要利用全站仪来进行相应检测，保证方位的正确性，出现误差要及时调整，调整之后进行二次检查，确保方位数值精确。
        5.4整体安装技术
        整体安装技术包括钢结构构件的整体提升、整体顶升、整体吊装。由于施工中机械设备及吊装位置的不同，可分为提升安装技术和顶升安装技术。所谓提升安装技术是指将起重设备放在结构顶部和屋顶上进行起重过程，而顶升安装技术是指采用能承受较大载荷的地面起重设备，如千斤顶、液压支杆等，将其放在屋顶下和结构内部，进行顶升安装的过程。提升安装技术更适用于屋面面积小、重量轻的装配式钢结构建筑施工，而顶升安装技术主要用于大型装配式钢结构施工，该施工技术减少了高空安装多个部件的高空作业工作量和由此造成的各种安全隐患。更重要的是，它能保证下部主体结构的施工，同时实施主屋面的拼装，加快工程进度，降低工程造价，保证工程的施工周期。由于钢结构构件在地面组装完成，减少了临时支架的使用，避免了设置临时支架而增加工作量的问题，同时也节省了这方面的成本。由此可见，这种施工技术不仅优化了工程造价，节省了时间，而且降低了能耗。在具体的施工过程中，应该合理控制所有吊装设备或顶升设备的垂直度和上升速度，减少施工和安装误差，使屋面受力点分布均匀，从而保证钢结构构件在提升时更加平衡。
        5.5高空散装技术
        高空散装技术是指在钢结构安装施工过程中，根据钢结构中的钢筋和接头以及高空设计的位置，以设计图纸为参考，简单地完成高空各种散件或小组装件的安装。高空散装技术主要有两种方法，分别为全支撑安装法和悬臂安装法。全支撑安装方式是将散件组装安装在支撑梁架上进行拼装，而悬臂安装方式是将网架的一部分悬臂，完成高空小型组装单元的安装，高空散装施工需要临时支护或吊装设备协助完成，对于大体积悬臂结构，可直接选用起重设备完成高空组装。安装顺序是否正确是施工工艺的关键，在安装过程中，需要重点控制安装件的位置精度，减少累积误差，注意安装件的位置观测和检查，并做好相应的调整。对于大悬臂结构的施工，在分段施工完成后，必须保证悬臂部分的刚度和稳定性符合相关标准。在进行螺栓节点连接施工时，先将节点上的螺栓拧紧至设计扭矩值，再拧紧定位螺栓。
        5.6外围集成技术
        由于施工高度对装配式钢结构建筑的拼装施工工艺具有明显的影响，所以可以采用特殊的外围集成技术，保证钢结构拼装施工工艺能充分发挥其作用，运用外围集成技术能够更好好地处理墙体接缝，提高施工效率，提高装配式钢结构建筑的施工质量。
        5.7吊装技术
        在装配式建筑吊装作业中，要优先设置科学的吊装计划，赋予装配式建筑施工一定的安全性，深入研究施工期间涉及的塔吊型号以及布局。首先选取的吊装范围要在施工现场空间之内；其次塔吊具备的起重能力适应吊装现场的吊装需求；再次施工塔吊的实际数量适合施工标准；最后塔吊范围和吊装的实际高度要和吊装半径相适应，之后进行对应的建筑工作。
        5.8绿色施工技术
        现阶段，绿色建筑技术已成为人们关注的焦点，在建筑业中得到了广泛的应用。装配式钢结构建筑施工技术具有良好的环保性，在施工过程中建筑垃圾较少，且材料能够重复利用，可以满足绿色施工节能环保发展的现实要求。
        6提高钢结构在装配式建筑运用效果策略
        6.1 加强绿色原材料的推广
        针对于钢结构装配式建筑工程项目实施过程当中，应当加强绿色材料合理使用，同时也应该进一步加强节能门窗以及节能玻璃广泛推广，还应当保障临时搭建建筑、土地临时设施以及建筑区域道路等等质量得到提升，这样就可以促使钢结构装配式建筑工程项目整体施工效率、施工质量得到提升。
        6.2 切实加强建筑工程的质量管理
        针对建筑工程项目开展施工工作过程当中，需要相关工作人员能够构建起相对完善以及健全钢结构装配式监督体系，同时在建筑工程项目质量监督过程当中，要求相关工作人员能够进一步增强责任意识。工程项目实施过程当中，要贯彻落实各方面工作，端正好工作态度，具备较强安全意识和责任意识，这样才能够针对建设工程项目整体进行严格控制。除此之外对于当前建筑工程项目管理单位来讲，还需要进一步强化施工图纸的审核工作，需要构建起监督管理体系，这样才能够保障建筑工程项目安全稳定可靠。
        6.3 切实加强政策上的支持
        为了促使钢结构装配式建筑能够在全社会得到良好推广，这就需要进一步加强钢结构装配式建筑工程项目建设工作，要加强装配式建筑推广力度。通过钢结构装配式产业进一步的发展以及得到国家政策支持，促使钢结构装配式建筑工程项目在社会当中发挥更大的作用。另外，在保障住房以及基础设施建设过程当中，要尽可能采取做钢结构装配式建筑模式，促使钢结构装配式建筑模式能够得到良好应用。除此之外，在竣工、施工、建设、规划的过程当中，也需要根据钢结构装配式建筑工程项目整体特点，制定合理以及科学监督管理体系，保证钢结构装配式建筑实现健康、稳定、快速发展。
        7发展前景
        建筑生产方式正在进行着一场革命：新型装配式建筑的建设在逐步扩大，新型装配式建筑结构的应用重新成为当前研究热点之一；装配式建筑是解决建筑工程质量、安全、效率、效益、节能、环保等一系列重大问题的根本途径，是解决房屋建造过程中设计、生产、施工管理之间相互脱节、生产方式落后问题的有效途径，是解决当前建筑业劳动力成本高、劳动力和技术工人短缺问题，提高建筑工人素质的必然选择。
        我国装配式建筑的发展从20世纪50年代起步，经历过80年代的高潮和90年代的低谷。近些年，由于政府各部门的大力倡导，又迎来了新的发展时期。2016年2月6日，中共中央、国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，要求在10年之内使装配式建筑占新建建筑比例达到30%；2016年3月5号，李克强总理在《政府工作报告》中提出，要积极推广绿色建筑和建材，大力发展装配式建筑；2016年9月30日，国务院办公厅印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，提出：“发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进建筑业供给侧结构性改革的重要举措。”
        结束语
        总的来说，如今装配式钢结构建筑发展速度持续增快，相关的安装技术也变得越来越成熟，在开展装配式钢结构安装施工的时候关键性技术数量也在不断增多，相信在未来随着安装技术的发展和进步，装配式钢结构建筑施工质量也会得到显著的提升，而且可以更好地显示出装配式钢结构建筑的优势和价值。
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