高層建筑鋼結構裝配式施工技術應用分析

劉德生

（信陽智遠工程管理有限公司，河南 信陽 464000）

裝配式高層鋼結構屬于一種新型的施工方式，在目前建筑項目施工中具有較大的應用優勢及發展前景。裝配式建筑，屬于一種建筑的現代化施工方式，主要通過對房屋結構進行設計后，對各個構件采取工廠預制、現場組裝的方式完成項目施工，對于提高建筑性能及產品質量、促進能源節約及環境保護具有重要作用，符合當前我國可持續發展戰略的要求，對實現建設低碳環保及節能型建筑具有極大的應用優勢及前景。目前，該類建筑可根據其所使用構建的不同進行分類，包括：預制混凝土結構、預制裝配式結構、預制集裝箱式結構。以上3種形式各有其有優勢，裝配式鋼結構由于其結構強度高、承載力大及施工方便等優勢，在裝配式建筑項目設計與施工中被廣泛應用。

1 裝配式鋼結構概述

鋼是具有高回收價值的環保綠色建筑結構材料，具有高度可加工、高抗震性能和高度鋼結構的建筑和工業生產目的?，F場螺栓連接簡化了拆卸和整體裝配，從而在縮短施工時間的同時，有效地減小了勞動強度。高層鋼結構與現有鋼筋混凝土建筑結構相似，但對后期有利的材質選擇范圍仍然完全不同。鋼結構是新時代科學技術和經濟不斷發展下的產物，雖然采用裝配式鋼結構的建筑使用效果和以前的混凝土結構是相同的，但與傳統的混凝土結構相比較，鋼結構具有其獨特的優勢。

第一，鋼材是一種新型的綠色環保建筑材料，因為采用鋼結構的高層建筑施工方式與傳統的使用鋼筋和混凝土的建筑不一樣，傳統的混凝土結構是將水泥、石子、河沙等大量建筑材料運輸到施工現場，再經過機器的攪拌進行施工，會產生大量的揚塵和噪聲，影響周邊居民的生活質量，但裝配式建筑則是在施工現場對工廠制作的構件進行組裝，不會產生大量灰塵，而且組裝的構件都是根據實際需求預制的，不會有太多浪費的材料。第二，鋼結構重量輕、強度高、抗震性強，裝配式建筑能更好地應對當前世界多發的地震，還能減輕運輸成本，減輕工人勞動強度，降低企業建筑成本。

2 高層建筑鋼結構設計原則及主要形式說明

2.1 高層建筑鋼結構設計理念及原則分析

對于裝配式建筑設計而言，在進行設計時應遵循以下原則：一是建筑物的設計應符合國家的有關政策、法規，做到安全可靠、先進適用、經濟合理、環境友好；二是結合工程特點，積極慎重采用具備應用條件的新技術、新設備、新材料、新工藝；三是結構設計時應堅持以節約資源、充分考慮社會效益為原則；四是項目設計及實施中應采取切實有效的措施節約用地、保護環境、滿足勞動安全要求。

對于該類建筑項目設計施工中預制裝配的有效管理及實施，應從以下方面進行考慮：一是總體規劃設計應遵循模塊化、標準化、構件標準化、部品標準化、門窗標準化等；二是構件拆分原則應堅持以模具數量最小化、連接節點簡單化、尺寸、重量合理化、復雜節點工廠化為原則；三是裝配式結構設計應采取有效措施加強結構的整體性，裝配式結構的節點和接縫應受力明確、構造可靠，并滿足可靠性、耐久性和舒適性等要求。此外，設計施工時應充分考慮施工現場情況，根據預制構件的功能和安裝部位、加工制作及施工精度要求，確定合理的公差，確?，F場施工的可操作性；預制構件設計滿足制作、運輸、堆放、安裝以及安全、質量、環保等要求。

2.2 高層建筑鋼結構形式選擇及分析

1）預制倉。預制倉就是將設備集中放置在一個預制箱內，設備與箱體均在工廠組裝完成，運至現場后完成拼裝。該種結構的優點在于結構緊湊、占地小、可以做到無縫對接等；其缺點在于操作空間小，使用中會存在漏水等情況，檔次低，后期維護使用成本高。

2）鋼筋混凝土裝配式建筑。該種結構主要是將結構構件（如梁、板等）按照設計圖紙要求完成預制后運送至現場完成組裝。該種形式對于接縫的處理常需要細石水泥土進行連接，進而對保證連接點的可靠性具有積極作用。但施工中的缺點也是明顯的，如梁板、柱運輸的吊裝難度大、需要較多的濕作業及抗震作用差，使得其使用受到限制。

3）鋼結構建筑。鋼結構裝配式結構屬于現有裝配式建筑使用的重點，具有以下特點：大多連接均采用螺栓連接，僅小部分需要在現場進行焊接或澆筑，減少了室內及室外裝修的工作量；構件的加工及生產不受現場環境的影響，且在建筑“三通一平”未開工前即可實現對建筑項目的實施，減少施工周期。此外，抗震性能好及自重輕也是主要優勢。

3 高層建筑鋼結構裝配式施工技術應用

3.1 構件分段技術的應用

建筑行業選用新型的建筑材料，相應的施工技術也應該得到更新與提高，以便更好地發揮鋼結構建筑的作用。高層建筑中使用的鋼結構一般都是較為大型的，都是由大型施工機械進行建設的，那么在構件從工廠運輸到施工現場的過程中，對于超過正常運輸標準的構件，需要進行分段運輸，就需要建筑單位應用構件分段技術對構件進行相應的處理，這也是裝配式施工技術中最常用的一種技術。建設人員在高層建筑施工中應用鋼結構時，施工人員一定要保證構件完全在塔吊的應用范圍內。

3.2 吊裝技術的應用

高層建筑選用鋼結構并應用裝配式的施工技術中，最為關鍵的就是吊裝技術，只靠施工人員手動組裝，完全不能滿足高層建筑的需要，需要依靠現代建筑技術，以機械設備的力量代替人工的運輸，在整個組裝過程中，吊裝技術顯得尤為重要。在施工之前，建設人員就需要對整個項目有充分的了解，包括施工場所的面積、吊裝設備的選擇與搭建、吊裝設備的承重能力等，這些都需要施工團隊先對實際施工場所進行深入的分析與研究，再根據實際需求選擇適合的吊裝設備以及設備布置的位置。吊裝設備的選擇應該考慮以下幾個方面：1）起重性能滿足構件裝卸的要求，并且能滿足施工現場的重量要求；2）施工場所是在塔吊的建設范圍之內。完善的吊裝計劃與科學的吊裝設備能夠大大提升鋼結構裝配式施工技術的效果和安全性。

3.3 鋼結構節點技術應用

1）梁、柱結構的節點施工。裝配式鋼結構的施工技術能夠將預制的構件進行組裝，為了保證建筑框架的穩固性，需要將H形柱與在建筑中起到主要承重作用的梁結構進行連接與加固，不同的結構所選用的連接方式也不一樣，應該根據實際需求選擇合適的連接方法。建筑中梁和柱的連接就不會采用傳統焊接的方法，避免鋼材發生變形而影響建筑效果，一般會采用螺栓的形式進行連接，以保證二者能夠緊密連接且不變形。梁與柱之間的連接方式既可采用螺栓的方式，又可以采用拼接的方式，都能夠使各節點之間無縫連接。不同結構一般采用不同的連接方式，無論采用哪種技術，都要考慮施工現場的實際情況，并嚴格按照相關要求與規定進行操作，如鋼管柱和H梁同樣可以采用普通高強度螺栓的方式進行連接，現有的連接方式能夠基本滿足裝配式鋼結構中各部分的連接需求，一旦操作失誤或連接條件不足，就會給施工項目帶來阻礙，影響工程質量。要提高施工中的連接技術，就需要根據技術的發展不斷改進和創新連接技術，將最新的技術融入其中，從而找出更好的連接方法[3]。

2）板結構的節點施工。建筑物的施工過程是從框架開始一點點搭建組成的，鋼結構的組裝相當于完成了建筑形狀的搭建，框架搭建完成后，就需要其他物質完成建筑墻板的填充。從目前的科學技術來看，高層建筑中的墻板大多數都是由混凝土、鋼筋等構成的混凝土板，這類蒸壓輕質的墻板雖然非常輕便，但隔音效果很好且抗壓抗震能力強，同時采用的是節能環保的綠色建材，所以其污染性小，對人體的危害性也不大，其內部的密度較其他建材而言會高很多，所以墻板的保溫作用非常好。在對板結構的節點施工過程中，需要做好墻板與建筑各處的連接，需要注意的地方有三點：1）各墻板之間的連接。墻板與墻板不會自然連接在一起，需要應用建筑技術和建筑工具鋼骨架、螺釘等，將墻板的接口處牢牢地固定在一起，所需工具的長度與寬度要根據墻板的厚度來確定。2）外墻板與梁的連接。高層的墻板是通過吊裝設備將墻板運輸至施工樓層，再將保溫板安裝至墻板。3）房屋構建中除了墻板還需要門窗，需要做好墻板與門窗的連接，保證建筑的穩定性。

3.4 外圍集成技術應用

高層建筑相對于底層建筑來說，更容易因自身高度的原因受到外界因素的影響，盡管使用的是鋼結構裝配式的施工技術，仍然會存在一定的不足。在這種情況下要充分發揮裝配式施工技術的作用，保障建筑的實際效果，還可以通過對建筑中外圍集成技術的分析和鞏固，提升高層建筑的穩定性和實用性。應用外圍集成技術，能夠優化建筑內墻、外墻體系，加固樓承板，維護整體建筑，保障墻體間連接點的裝配效果，提升鋼結構裝配質量，不僅能滿足高層建筑的使用功能，還能滿足人們對居住條件的期望，提升建筑的整體效能。

4 結語

綜上所述，高層建筑裝配式鋼結構施工技術具有能耗低、污染小、效率高等相關優勢，在建筑行業中應用廣泛。在實際應用的過程中，應找到切入點，把握裝配式建筑與結構的區別，重視鋼結構重要性，做好各個環節的施工，保障建筑工程的質量，提高居民的生活體驗。