装配式钢结构住宅技术体系的工程应用与分析

张保栋

在建筑施工当中，要想全面保障建筑的整体质量，就应该强化对装配式钢结构的重视，围绕其制定针对性住宅技术体系，从而选择符合建筑的结构形式，这样不仅能够起到示范与引领的作用，还可以在生产建造及使用阶段保证建筑整个生命周期的效果，有效发挥节能减排的作用。

1.概述

在社会稳定发展的推动下，装配式住宅得到进一步发展，这不仅促进了建筑工程建设的发展，同时能够有效保障建筑工程的质量与安全，更好地推动建筑产业转型升级。针对目前形势来讲，装配式结构得到了理论层面支撑，各类体系结构因地制宜，有效发挥自身的优势，并广泛地融入建设企业当中，蓬勃发展起来。其中，钢管束钢结构住宅体系严格遵守国家所规定的标准，在充分试验验证的基础上，合理地将钢结构技术融入住宅施工当中，最大化发挥钢结构作用的同时，保证施工的高效性，而且在目前发展过程中，仍然具备一定的发展前景，应不断创新装配式钢结构住宅技术体系，为企业赢得更高的经济效益，促进建设行业健康发展[1]。

2.建筑工程中装配式钢结构住宅技术体系应用分析

2.1 构件分段

在建筑工程项目实际开展施工的过程中，装配式安装的方案不仅可以全面提高施工效率，而且合理地进行构件分段能够更好地完成装配式高层钢结构施工作业，并为后期工作的顺利进行打下良好基础。因此，从业人员在实际开展工作的过程中，需要事先对施工现场塔吊吊装能力及构件堆放场地进行充分了解，避免因受安全系数低等多种因素影响而导致塔吊工作者出现失误引发安全事故；确定构件的重量限制；另外需根据运输道路及运输工具对钢结构件长度及宽度做出钢结构件的外形尺寸限制；最后，钢结构件的分段还要对制造厂的制造工艺及安装工艺有进行充分了解，确保制造厂分段制造时的成本合理，保证安装时形成稳定的框架体系及安全的施工工作面，从而确定了分段时的节点形式。这样能够为后期的拼装工作打下良好基础，促进建筑工程的顺利进行，最大化发挥装配式结构技术的效果。

2.2 BIM技术

装配式钢结构在实际运用到施工作业当中时，不仅需要强化对主体构件分段施工的重视，还应该通过对管线、围护结构、隔断结构、机电系统利用BIM技术进行综合优化，有效避免现场临时开槽开洞现象，减少影响因素的出现，进而提高工程的整体施工水平。除了对住宅系统本身进行优化之外，还要结合安装过程所需要的机电系统及安全防护要求进行处置。采用BIM模型的方式来构建虚拟的系统，达到从设计及制造阶段就开始综合考量的目的，保证各项工作的有效进行，提高项目施工的准确性与安全性，保障各项施工的顺利进行[2]。如现场安全绳的挂点、钢梁的吊点及自密实混凝土浇筑的泵管路径都可以在设计阶段进行综合考量。

2.3 吊装方案

在高层建筑施工运用装配式钢结构施工技术的过程中，吊装通常是工作的难点及制约工期的关键环节，也是安全控制的重要对象。合理的吊装方案不仅能够提高建筑施工的质量与效率，同时也有利于保证施工作业的安全进行。吊装方案通常由以下几个方面的技术综合而成。首先是吊车的选择，可以是两台塔吊也可以是两台塔吊加其它可移动吊车的配合，选择的依据是保证最大重量的构件可以安全地就位安装，经济上不因为个别特殊构件影响而选择大型塔吊；其次是考虑吊装的效率，在同一个作业区域内的相同构件可以采用一钩多吊或者次结构一捆多吊的技术，当然这需要高素质专业工人的配合；再次要考虑吊装工具快速解除技术的应用及优化就位固定技术，从而达到每台吊车的最大吊装效率；最后，吊装技术及吊装方案极大地依赖现场作业工人的素质，吊装前的技术培训及安全培训工作尤为重要。

2.4 钢及混凝土竖向结构及水平结构

装配式钢结构住宅技术，本质上是钢及混凝土在结构受力方面的运用，不仅要实现住宅全寿命周期的受力合理性，也要实现安装过程的可装配化。综合成本因素对二者在结构受力及安装便利方面的因数进行分解。

V=V钢+V砼

式中：

V：结构的价值

V钢：钢结构的价值

V砼：砼结构的价值

V钢=W钢×P钢+a1×D ×P安

式中：

W钢：钢材在结构中的重量P钢：钢材的价格a1：钢结构在装配安装中的时间系数

D：结构总安装时间

P安：单位时间安装成本

V砼=W砼×P砼+a2×D×P安

式中：

W钢：砼在结构中的重量P砼：砼的综合价格a1：砼结构在装配安装中的时间系数

D：结构总安装时间

P安：单位时间安装成本

钢材及砼的价格及人工成本都会对V产生影响，结构设计时需要结合当地及当时的情况综合考虑。降低V的途径可以按照以下原则进行：结构受力时充分发挥钢材抗拉及砼抗压的基本特性；结构安装时充分发挥钢结构螺栓连接的便利性及焊接连接的灵活性，达到快速安装、安全受力的目的；钢管束混凝土结构作为主要竖向结构，采用薄壁低合金高强度钢预制方管及U型钢为钢结构主体，内侧浇筑自密实混凝土，实现了钢与砼的强度及速度的良好结合；高频焊H型钢混凝土钢梁（PEC）采用高频焊H型钢作为主要连接构件与钢管束柱连接，且作为砼建筑的外模，实现了制造施工快速化与可装配化；（钢管束结构+自密实混凝土）竖向结构+（高频焊H型钢梁+高强度混凝土）水平结构的结构体系是实现V值最小化的有效途径。

2.5 外围集成

高层装配式结构作业的过程中，会受多种因素影响，所以为了能够全面提高施工技术的效益，避免其影响整个工程的施工质量，高层建筑施工企业需要强化对各环节工作的重视，这样可以合理地将主体结构技术及外围集成技术融入施工作业当中，这样不仅可以发挥装配式钢结构施工技术的效果，而且在高层建筑作业时还应该强化对高墙体连接点作业的重视，不断做好优化，提高装配的效率[3]。其中楼承板当空间进行吊顶处理时，楼板结构采用焊接式钢筋桁架楼承板；不进行吊顶处理时则采用可拆卸式钢筋桁架楼承板，可拆卸的模板分为镀锌薄钢模板及木模板，可以根据用户的要求进行选择。隔墙及外墙可采用保温、防火一体化集成板，也可以采用厚型石膏喷涂技术结合传统砌体进行施工。楼梯采用砼预制结构件，设计时考虑应用抗震节点设计。

3.装配式钢结构住宅技术体系的控制对策

在实际开展施工作业的过程中，为了能够全面保证装配式钢结构住宅技术体系的效果，不仅需要规划各环节技术的应用，而且应该强化对技术体系控制的重视，尤其是针对其在实际运用到建筑结构，施工当中必须事先对技术性能比较重视，这样可以满足传统住宅对结构安全的要求并不断提高装配化率及施工速率，为施工作业带来更多便捷。与此同时，对施工控制来讲，需要按照图纸及BIM模型进行施工，并保证各环节的精密度，加强对各类材料配比量的确定，从而做好相对较为严格的质量检查工作。对于设计图纸的质量控制来讲，则应该标注各个环节的施工顺序，进一步对各个环节施工进行验证，一旦受多种因素影响，而无法保证施工作业，各项数据的准确性。对于安装连接点的处理来讲，此环节需要加强对施工安全的控制，还应该对材料及零部件进行复核，保证施工质量，严格按照施工前期的计划进行，从而解决传统施工作业所存在的问题。建筑施工外墙板和梁以及板材与板材之间受多种因素影响，会导致施工作业无法顺利进行，甚至会极大地限制本结构体系的健康发展，所以有关作业人员必须合理地对防火、隔音降噪及防腐工作进行优化，不断提高作业质量，更好地保证安装的效果[4]，从而实现良好使用效果体现。

4.结束语

总而言之，在建筑企业稳定发展的推动下，为了能够全面保证各环节施工的稳定性，则必须强化对装配式钢结构住宅关键技术的应用，这样能够有效发挥其应用的模式，并在此环节实施建模，提高住宅的质量，从而满足人们对居住所提出的要求，促进建筑企业的健康发展。因此，有关部门需要加强对装配式钢结构建筑设计原则的了解，并根据建筑户型对技术要点及结构体系，合理落实好各环节工作，从而为业主提供充足的室内空间，将其应用的效果发挥到最大。