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高层建筑钢结构装配式施工技术应用分析王宝辉

发表时间：2021/9/3 来源：《建筑科技》2021年9月中作者：王宝辉

[导读] 高层建筑作为目前城市建筑过程中的主要形式受到了社会各界人士的广泛关注，早在2018年年底，我国住建部开展了全国建筑行业的会议，在该会议中，住房和城乡建设部明确指出要在未来的装配式建筑建造过程中发展钢结构设计，并且进一步地完善装配式建筑的行业标准体系。

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摘要：高层建筑作为目前城市建筑过程中的主要形式受到了社会各界人士的广泛关注，早在2018年年底，我国住建部开展了全国建筑行业的会议，在该会议中，住房和城乡建设部明确指出要在未来的装配式建筑建造过程中发展钢结构设计，并且进一步地完善装配式建筑的行业标准体系。在这样的背景下，钢结构技术的发展已经成了当前建筑行业的主要发展方向，因此，研究高层建筑中钢结构的关键性施工技术对于高层建筑行业的发展有着非常积极的意义。
关键词：高层建筑；钢结构装配式；施工技术；应用分析
        1高层使用装配式钢结构的优势
        高层与超高层建筑往往具有成本投入大，建设周期长等特点，而且在施工时会消耗大量资源，产生垃圾污染、粉尘污染及噪音污染。近几年我国建筑行业劳动产能开始出现过剩趋势，高层与超高层建筑数量暴涨，伴随着智慧家居及新型技术的出现，建筑项目施工成本也在不断增加，采取传统的施工模式已经无法满足社会发展需求。因此，应用绿色环保的施工技术已经成为行业实现可持续发展的必然选择。装配式住宅在节能减排方面有良好表现，工厂按照建筑特征提前预制结构配件，运输到现场进行组装，施工现场如图1所示。从而实现预制与施工同时进行的生产模式，提高施工效率，缩短高层项目的建设周期。另外，装配式施工模式，主要是将钢结构构件提前在工厂完成生产，减少现场工序，劳动成本也相应降低。目前，我国装配式住宅按照材料，可分为：混凝土结构；木结构；钢结构三种。由于钢结构的用料特点及加工模式符合工业化生产要求，生产质量与效率都更加有保障，所以已经成为我国最适宜产业化发展的施工模式。预制件在工厂流水线上生产，采取标准化的节点连接方式，避免了传统现场施工可能出现的误差，提高了施工的精度，同时也可以减少后期维修费用，延长项目使用年限。而且装配式钢结构因为钢材的特点，可以使用大开间的平面布置，住宅设计的灵活性大大增强。
        2高层钢结构装配式施工技术的施工难点
        2.1钢结构装配式施工对建筑的吊装要求较高
        高层建筑物的高度太高，在施工过程中会存在较多的难点。为保证建筑工程的质量和施工的安全性，需要应用合适的建筑设备塔吊辅助开展相关建设工作，从而提升钢结构装配式施工技术的应用效果。因为高层建筑的施工对吊装要求比较高，所以在选择吊装设备之前要做好调查与分析。
        2.2渗漏防水要求高
        建筑外墙在做防渗漏处理时，要应用专门的技术进行处理，以实现高层建筑的质量，同时采用专门的防水和保温材料，保证建筑的防水效果和保温作用。因此，为了有效地提升高层钢结构装配式建筑施工质量，需重视防渗漏以及防水施工技术的研究。
        3高层建筑装配式钢结构施工的关键性技术分析
        3.1应用BIM建模技术
        BIM技术是近些年新兴的一种建筑设计技术，一般应用于装配式建筑的设计阶段之中，按照建筑物的总体设计要求来建立标准化的模型，将设计的模型传输给工厂，工厂按照模型来进行预制件的生产，并且将成品生产完毕之后运到现场进行施工与安装，从而形成建筑物的整体结构。在BIM建模中，BIM技术可以根据设计工人设计的图纸实现三维建模，同时BIM技术还可以对预制件节点的相关设计内容进行一定的优化设计，从而使得设计更加符合现实的需求。同时BIM技术在使用的过程中可以配合使用TEKLA与AUTOCAD软件，这些软件的使用可以真实地模拟出施工现场的情况，可以显著地提升钢构件安装的效率。

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        3.2配件分段吊装
        装配式建筑在现场施工时，应当按照图纸对起重工作进行设计，确保吊装起重极限维持在最佳范围内，全面分析运输条件。通常来说，配件分段长度应大于12m，宽度大于2.8m，高度大于4.5m，采用分段技术对钢预制件进行处理。分段吊装在整个钢结构装配建筑施工过程中占据重要位置，所以需要做好吊装方案设计，提高结构安全性，科学选用塔式起重机的型号，根据现场情况分布设备。起重机的吊装范围应当覆盖整个施工现场，并确保起重机性能与型号符合方案中的吊装需求，防止后期施工受阻。
        3.3防火以及防腐技术
        钢结构的防火和抗锈性能差，需要用涂料进行保护。涂料在使用寿命上一般只有10年左右，与其他建筑设计使用寿命相差甚远。由于使用条件不同，公共建筑物可以允许后期进行检查和维修，然而，大多数居住建筑钢结构在日常使用过程中不能够在室内进行检查和保养，这样似乎成了一个致命的问题。事实上，居住建筑钢结构材料在室内正常环境下发生的锈蚀是极其有限的，即使初期涂装的使用年限较长，腐蚀仍然会保持在可控制的范围内，对结构安全没有影响。根据某些国家的实践，目前在建造中使用的钢结构已普遍不再需要使用防腐处理。防火性能还可以通过粘贴涂层片获得，比使用防火涂料更耐用。
        3.4梁、柱结构的节点施工
        装配式钢结构的施工技术能够将预制的构件进行组装，为了保证建筑框架的稳固性，需要将H形柱与在建筑中起到主要承重作用的梁结构进行连接与加固，不同的结构所选用的连接方式也不一样，应该根据实际需求选择合适的连接方法。建筑中梁和柱的连接就不会采用传统焊接的方法，避免钢材发生变形而影响建筑效果，一般会采用螺栓的形式进行连接，以保证二者能够紧密连接且不变形。梁与柱之间的连接方式既可采用螺栓的方式，又可以采用拼接的方式，都能够使各节点之间无缝连接。不同结构一般采用不同的连接方式，无论采用哪种技术，都要考虑施工现场的实际情况，并严格按照相关要求与规定进行操作，如钢管柱和H梁同样可以采用普通高强度螺栓的方式进行连接，现有的连接方式能够基本满足装配式钢结构中各部分的连接需求，一旦操作失误或连接条件不足，就会给施工项目带来阻碍，影响工程质量。要提高施工中的连接技术，就需要根据技术的发展不断改进和创新连接技术，将最新的技术融入其中，从而找出更好的连接方法。
        3.5消能减震技术
        地震灾害对高层建筑使用的安全性有着致命的威胁，做好消能减震工作，能够提高钢结构装配式建筑的稳定性，降低下沉风险。近几年，消能减震技术不断发展，已经成为避免建筑结构灾害的主要方法。消能减震技术主要是通过在建筑结构内部空间安装消能器来达到增加结构阻尼的效果。安装位置比较多样，例如：剪力墙、结构节点、连接缝、相邻建筑之间、楼层空间等等。在安装消能器后，建筑结构对强风、地震的反应会大大减弱。另外，为了进一步增强高层建筑的消能减震效果，施工人员还可以使用无屈曲波纹钢板的剪力墙，这种剪力墙可以在弹性阶段提供较大刚度，在单侧力的作用下，只会屈服不会出现屈曲变形的问题，能够最大程度上发挥出钢板剪力墙的承载效果，出现地震后，有效减少建筑耗能。而且为了满足高层建筑的消防要求，施工人员可以在无屈曲波纹钢板的两侧使用不燃材料的约束板，这样一来，施工人员不用再额外涂抹防火涂料或采取其他防火措施，大大节省了施工成本，加快施工进度。
        结束语
        综上所述，钢结构技术的发展已经成了当前建筑行业的主要发展方向，因此，研究高层建筑中钢结构的关键性施工技术对于高层建筑行业的发展有着非常积极的意义。
参考文献
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[3]方鹏，高亚栋，吴祖咸，等.变电站装配式钢结构建筑防雷装置优化[J].自动化仪表，2020，41（8）：75-77+81.
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