对高层钢结构住宅施工技术问题的探讨

鲜木西努尔

摘 要 本文分析了高层钢结构住宅施工中存在的技术问题，结合实际提出了一些解决的办法，对制约钢结构发展的轻质墙体材料及制作精度问题提出了一些解决的途径。

关键词 钢结构 住宅 墙体材料 安装

一、概述

钢结构住宅具有自重轻、抗震性能好、建造速度快、拆除时对环境污染少、钢材可以重复利用等优势，故近年来得到了推广。作为一种新的结构体系，不论是设计、业主、监理，还是施工单位，对实践中涉及的技术问题的处理，还处在一个探索的过程。近几年，我们承接了一部分高层钢结构住宅，其结构形式均为钢框架-核心筒结构，楼面为现浇板，外墙及分户墙为190 mm免烧砖，内隔墙为120 mm免烧砖，GRC轻质隔墙；由于混凝土核心筒和墙体施工与钢结构吊装施工相互交叉，给现场组织管理带来了许多问题。

二、存在的问题及对策

1.钢柱分段。为减少现场焊接工作量，加快吊装速度，从理论上讲，只要安装用的吊车起重能力足够，每一标准柱节的长度宜尽量长，但实际工作中存在的问题是：箱型钢柱一般断面较小，大部分是400 mm×400 mm，450 mm×450 mm。箱型钢柱在制作时钢板薄，焊缝多，如果分段太长，钢结构焊接产生的变形（焊接收缩、弯曲、扭转）难以控制和校正，也加大了运输及内浇混凝土的难度。从实践的情况来看，如果按住宅层高3 m计算，每一标准柱节的长度以三层为宜，也就是柱的长度控制在9 m，这样，箱型钢柱的制作质量易控制，箱型钢柱内浇混凝土的难度也相应降低。箱型钢柱内有隔板（加劲板），特别是设有牛腿的位置，隔板间距小，因此，箱体内用普通混凝土浇灌难度很大，而且浇筑前必须做试验，以确定施工方案。为保证箱型钢柱内混凝土的质量，优先采用自密实混凝土。

2.施工顺序。大部分高层钢结构住宅的结构均为钢框架-核心筒结构，常见的施工顺序有两种：一种是核心筒施工与钢结构吊装基本同步；另一种是核心筒采用滑模施工，使其施工速度始终比吊装速度快一标准柱节（三层）。核心筒与钢结构基本同步施工，钢框架梁与核心筒内暗埋钢柱的联结节点质量容易控制，其缺点是钢结构施工速度快的优势没有发挥出来，而且现场钢结构吊装、支模、扎筋，浇混凝土等多工种交叉作业，现场安全危险源多，施工人员的安全得不到保证，现场文明施工更是难以组织。核心筒施工速度始终比钢结构吊装速度快三层，其优点是：钢结构施工速度快的优势得到充分体现，由于筒体采用滑模施工，占用时间短。因此，现场交叉施工的时间少，质量、安全及文明施工都得到有效控制。缺点是：暗埋在核心筒内的钢柱与钢框架梁的联结节点若发生位移，处理难度大。因此，施工时，对核心筒的垂直偏差及预埋构件的精度要求较高，必须设专人负责。通过以上分析，建议对钢框架-核心筒结构的施工，优选采用核心筒施工速度始终比钢结构吊装速度快三层的施工顺序。

另外，钢结构吊装过程中的安装顺序也要进行合理规划。对一个标准柱节而言（三层），目前吊装的顺序有两种：第一种是钢柱→下层主次梁→中层主次梁→上层主次梁，由下向上逐层安装。第二种是柱→下层主梁→中层主梁→上层主梁→下层次梁→中层次梁→上层次梁。第一种施工方法的优点是空中交叉少，安全容易保证；缺点是安装误差累计传递，有时导致最上一层构件无法就位，钢柱无法校正，造成返工。第二种施工方法的缺点是施工时有交叉，有一定的安全隐患，但由于采用先安装主梁，再安装次梁的施工方法，兼顾了各层构件的空间关系，每层的误差及时校正，安装质量容易保证，工期也较短，因此，在高层钢结构住宅吊装时，宜优选采用第二种施工方案。

3.细部节点处理。（1）钢柱、钢梁与外墙联结处理。由于钢结构配套的外墙轻质墙体材料发展滞后，目前外墙维护结构均以小型砌体为主。与钢筋混凝土结构比，在温差相同的情况下，钢结构的变形更大。因此，如何处理钢结构与外墙的联结，使之不产生收缩裂缝，是质量控制的难点。要使外墙不产生裂缝，外墙与钢柱的联结必须有一定的弹性。施工时，采取了以下措施：用TA2瓷砖胶把与钢柱联结的砌体直接粘牢，使砌变为粘，中间的砌体按常规方法施工。在钢柱与砌体结合处用300 mm宽钢板网补强，使结合处整体性得到加强。通过这两项措施，在最近几年的回访中，没有用户投诉外墙墙体开裂的问题，说明效果转好。

（2）内墙H型钢的处理。高层钢结构住宅中，与钢柱相连的主梁、次梁均为焊接H型钢或热轧H型钢，室内装修时，如何处理H型钢的外表面（如图1），使其不改变设计时的受力状态，又要保证室内美观，比较经济而又适用的处理方法为：用石膏板把H型钢封闭，使其与墙面平。为保证石膏板位置准确，可在H型钢上焊角钢，然后再固定石膏板。

三、笔者的几点体会

1.钢结构结构形式单一。目前承接的高层钢结构住宅，大部分结构形式均为钢框架--钢筋混凝土核心筒组合结构，这种组合结构，使传统钢筋混凝土施工与钢结构施工相互交叉，使钢结构施工速度快的优势难以充分体现，现场安全生产、文明施工不易保证。因此，框、筒结构不是高层住宅钢结构的最佳组合，应当对结构形式进行探索和创新。

2.轻质墙体材料发展滞后。钢结构的优势之一就是自重轻，能增加使用面积，要真正体现这一优势，必须大力发展轻质墙板。目前常用的轻质墙板：玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板（GRC）、蒸压加气混凝土板、建筑隔墙用轻质条板、轻集料混凝土板、钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板、金属面夹芯板、硅镁加气混凝土空心轻质板、工业灰渣混凝土空心板等。由于生产厂家分散，规模小，质量参差不齐，很难同时满足轻质、强度高、坚固性好、吸水率小、防潮性好、隔音效果好、价格合理且与面层材料相容的要求。由于轻质墙板发展滞后，可供选择的范围小，钢结构的围护结构仍然是中小型空心砌块为主。因此，要发展钢结构，必须打破轻质墙体材料发展滞后的局面。

3.制作质量需进一步提高。制约钢结构发展的一个重要因素就是：大部分钢结构企业构件制作的精度不能满足要求，至使现场安装时出现错边、高强螺栓穿孔率不足、焊缝超宽等质量问题，既影响安装速度，也影响安装质量。而要提高构件的制作精度，最基本的要求：一是提高翻样人员的业务素质，积极采用国内外比较先进的钢结构翻样软件，使第一阶段不出错。二是加强焊接工人的培养，使焊接人员的实际操作水平不断提高，人员保持稳定。三是根据工程的规模和自身实力，努力更新设备，大力推广使用三维数控钻床、数控平板钻床、数控高速精细等离子切割机等能提高制作质量的设备。四是开发热轧箱型、圆形构件，最大限度地使用现有热轧H型钢，尽量减少工厂焊接工作量。

参考文献

[1]GB50205-2001. 钢结构工程施工质量验收规范.

[2]张海升.高层办公楼钢结构安装的施工方法.

[3]鲍广鑑.钢结构施工技术及实例.