钢结构在装配式建筑中的实施对策

高磊

（山西二建集团有限公司，山西 太原 030000）

1 装配式钢结构的优势

1.1 空间布置灵活

对装配式钢结构来说，其开间尺寸偏大，墙体多数为非承重墙。而平面空间又比较自由，用户入住后结合个人的需求完全可以二次布置，对结构安全性几乎没有影响。钢材的强度高，钢结构构件在截面尺寸上也要小得多。经设计，暖通设备、吊顶和水电管线都可以融入楼板中，构建智能化的布线系统，提高空间布局的灵活性[1]。

1.2 自重轻，抗震性能优越

装配式钢结构，其承重构件都是选择轻型热轧型钢以及薄壁钢管，其截面受力相对较为合理，且没有很高的自重。墙体、楼面均是选择轻质材料，在同等的设计条件下，装配式钢结构的自重要明显低于现浇混凝土结构。凭借强度高、延性好的优点，装配式钢结构表现出卓越的抗震性能。另外，自重较轻有助于节约运输、安装成本，适合在地耐力差、运输不发达的地区进行推广使用。

1.3 绿色、节能、可持续发展

装配式钢结构，即在工厂内进行加工、装配，降低工作量和噪声。因此，施工中也体现较高的环保优势。不论改建还是拆迁，装配式钢结构住宅都要简单得多，材料可以回收和再利用，促进异地再生，被称为真正的绿色建筑。

1.4 抗压能力强

在常见的建筑中，最常用的两种建筑结构为钢结构以及钢混结构。钢结构往往将钢作为主要建材，而钢混结构则是将钢材与混凝土进行结合使用。这两种结构在使用方面具有较多差异性。其中混凝土的抗压、抗拉能力比之钢材要更差一些，所以在建筑中会更多的偏向于使用钢材。对于部分跨度较大的建筑来讲，钢材特有的抗压性能够有效促进建筑空间的扩展，所以更容易布置建筑结构，与钢混结构相比，钢结构更具有方便性[2]。

2 预制装配式钢结构建筑设计的内容

2.1 结构体系的择取

在具体设计环节，相关设计人员需要着重选取建筑结构体系，综合考量建筑需求、项目投资额、客户要求等因素，一般会重点选取以下几类结构体系：钢框架结构、钢框架—支撑结构、钢框架—剪力墙结构。钢框架结构，可以归属于柔性结构一类，灵活性比较强，明显可以看出力的传递路径，既适合对抗震要求不高的建筑，又适合低层建筑。并且在具体应用过程中，该结构中梁柱的抗弯承载能力已然可以决定结构的抗侧刚度[3]。而钢框架—支撑结构，属于双重抗侧力结构一类，具有较强稳定性，可以大大削弱梁柱截面，布局较为固定化。此结构的工作原理主要是将横向钢支撑放置于框架结构的部分柱间，最大程度体现出对水平荷载的支撑作用，同时也不会对竖向荷载的承载力产生影响。在钢框架—剪力墙结构应用中，主要可以显著提高建筑侧向刚度，并有效处理结构侧向位移过大问题，目前在高层建筑设计中应用也尤为广泛。

2.2 主要构造

在构造设计环节，设计师通常采用方案比较分析法，在诸多备选方案中选择最适宜的建筑构造方案，从使用功能、艺术造型要求、投入成本等方面进行计算、分析及比较。建筑构造备选方案应用频率较高的有：现浇筑钢筋混凝土楼板，钢筋桁架混凝土组合楼板，压型钢板—混凝土组合楼板。现浇筑钢筋混凝土楼板，具备施工方便、铺设简单等特征，把其与钢梁组合在一起，形成组合梁，其优势在于能够缩短梁界面高度，价格比较合理[4]。但是，也存在其自身重量过大，承载力不足等问题。因此，并不适合应用于大跨度的结构中。钢筋桁架混凝土组合楼板，一般此类构造都是将绑扎的钢板钢筋作为钢筋桁架，并提前与钢板进行焊接操作，进而形成组合模板。压型钢板—混凝土组合楼板，通常情况下，此类构造是采用薄钢板作为衬板，并利用钢梁上展开栓钉焊接，从而进一步提升结构总体性能。在具体作业环节时，可以一同展开多层施工，并大幅降低模板费用，具有较为良好的性能及较强刚度。而设计师则应经过多方面考虑和权衡之后，从3种结构体系中选择1种最为贴近、最符合要求与需求的构造。

3 建筑装配式钢结构的关键施工流程

3.1 装配式钢构件生产

装配式建筑钢构件的设计制造必须严格根据在高层建筑设计阶段所提供的设计图纸条件，做好材料供应。而对于进行装配式建筑钢构件制造的钢材及其他零配件，则必须做好质量预测试，对材料和零件的机械性能、硬度等进行测试，以保证其质量符合工程品质要求。同时，还要根据设计图纸条件做好配料，以检验半成品和零件规格、品质等方面能否合格。全面检测完成后，再进行钢构件的组装工作。在焊缝组装过程中，必须注意采用二氧化碳作防护气，并进行对焊缝的可靠性检测。当钢构件组装完毕后，还必须对其进行更细化的检测与校准工作，并注意防腐蚀。

3.2 构件运输

将制作好的钢结构运输到施工现场的过程中，还需考虑到钢结构的完好性，运输过程中极易受到周围环境或者是其他因素的影响。其中最主要的原因有两个：①在装卸过程中钢结构与周围的物体发生了碰撞，导致钢结构受损。②运输过程中车辆会产生晃动，最终导致构件之间有所摩擦，造成损坏。针对这两点，还需进一步完善运输工作。相关工作人员可以在装车之前，将钢结构用草绳等进行包裹，保证在碰撞过程中钢结构能够得以缓冲，防止碰撞受损。此外可以在运输时在钢结构上安装构建固定结构，以此减少晃动。在运输过程中，也可以安排相关工作人员对钢结构进行照看，以防止构建运输中出现的损坏。

3.3 确定钢柱的位置

在装配式建筑工程钢结构施工的过程中，对钢柱位置进行确定同样是十分重要的。一般认为，在实际工程施工建设的过程中，钢柱的位置确定，往往会在很大程度上影响到钢结构的框架安装位置[5]。因此，这就需要施工人员能够切实保证钢结构框架安装过程中的准确性与有效性，切实针对钢柱来进行科学、准确的定位处理。施工人员应当先针对钢柱的两端位置来进行确定。这主要是因为，在钢柱定位的过程中，如果钢柱在起点位置上就出现了错误，那么必然会影响到后续的工作，导致后续工作中的错误。另外，在钢柱定位处理的过程中，施工人员应当针对当前的施工实际情况做好分析整理，以此来针对钢柱进行第二测试点的位置确定。一般认为，第二测试点的位置确定应当安放在一个具有更好视野的地方，并同时保证区域内部不容易受到损坏。施工人员需要使用闭合处理的方法来针对每一个钢柱的安装位置进行确定，得出其具体的数据参数。另外，在装配式建筑工程钢结构施工的过程中，除了钢柱外，柱脚和锚栓同样是钢结构的重要组成部分。因此，在施工人员实际开展施工作业的过程中，就需要针对其来进行分开处理，从而避免在实际施工过程中出现相互干扰的问题。同时，为了切实解决这一问题，施工人员也需要做好工程施工现场的锚柱支架平台安装。最后，施工人员则是需要结合相关设备的使用来对柱的中心安装位置进行确定，并同时针对锚柱的附近位置来做好线路的敷设。而在施工人员进行实际线路敷设的过程中，则是应当切实明确其中的标准、规范和流程，从而防止在线路敷设中出现误差。此外，则是在施工人员完成了全部的工序后，为了切实保证钢结构的品质，还需要使用全站仪来针对钢结构进行全方位的检测处理。在检测过程中，如果是发现偏差的问题，需要及时对其进行调整，并同时在完成了调整处理后，同样对调整后的钢结构来进行检测，最终得出满意的结果。

3.4 把握好柱的垂直度

在装配式建筑工程钢结构施工的过程中，施工人员也需要把握好柱的垂直度。一般认为，在施工人员组织开展柱的垂直度钢柱施工操作时，应当首先确保第一节的垂直度。因此，在施工人员组织开展吊装安装作业的过程中，就需要使用水准仪等设备来针对钢柱的两端做好检测，从而确保钢柱的垂直度能够达到最佳的水平。此外，在完成了以上垂直度确定后，也需要施工人员做好钢柱其他位置垂直度的确定。

3.5 钢柱吊装

在装配式建筑工程钢结构施工的过程中，施工人员同样需要把握好钢柱的吊装过程。一般认为，在施工人员进行钢结构构件安装的过程中，吊装是最为基础的一项施工步骤。那么在实际施工的过程中，为了切实保证吊装施工可以顺利完成，这就需要施工人员在正式施工前做好以下工作：首先，针对工程施工现场的环境来做好勘察，要体现出关键的数据和信息，从而对后续工作的展开进行指导，并选择出对应起重机械。其次，施工人员应当结合钢柱的实际安装位置，来针对钢柱的起吊点做好位置确定，以此来在进行实际的钢柱吊装操作过程中，能够始终保证钢柱的稳定性和钢柱的水平度。此外，则是需要施工人员来针对具体的施工区域进行科学合理的划分，并在操作中始终坚持轻起轻放的原则，从而避免吊装施工对钢柱造成损坏。最后，则是需要施工人员针对钢制的运输方向来切实做好优化，始终确保钢柱在吊装施工的过程中，能够具有更好的精准性。

4 钢结构在装配式建筑中的具体应用

4.1 选择合适的结构支撑体系

钢结构住宅当中的结构体系可以分为钢框架体系、钢支撑结构体系等，随着钢结构技术上的进步，越来越多的新型的结构体系不断涌现。目前较为常见的结构体系，主要是钢框架体系和钢框架混凝土剪力墙体系。运用钢框架结构体系搭建的建筑当中，其平面布置较为灵活，可以针对一些大型的办公室和会议室进行设置。如果采用的是干框架混凝土剪力墙结构体系，能很好地发挥出钢材的高强度以及混凝土的防火性能等优势，建筑的整体抗侧刚度大且变形小，在整体的造价上更低，是当前钢结构支撑体系当中最为常用的一种结构体系。

4.2 整体安装技术

在钢结构装配式建筑当中，整体的安装技术主要指的是针对钢结构构件的整体提升、整体顶升和吊装。在实际的施工当中由于机械设备和吊装位置上的不同，可以划分为提升安装技术和顶升安装技术。顶升安装技术指的是使用能够承载较大重量的地面起重设备，如千斤顶等，把这些设备放到屋顶的下面以及结构的内部，从而完成顶升安装的过程，实现顶升安装。钢结构装配式建筑的搭建过程当中，加强安装技术使用的时候更加适合用于屋面整体面积较小以及重量更轻的装配式钢结构建筑的施工当中，如一些低层的钢结构住宅建设。

4.3 做好装配式钢结构建筑外围护系统的建设工作

在装配式钢结构的建筑搭建过程当中，针对外围护系统的搭建应做好以下工作：首先，应当要根据本次施工项目所处的区域气候条件以及项目的性质等进行确定。其次，还应当针对屋面系统的结构性能要求，确保外围护系统能够满足其要求。钢结构建筑的外围护系统搭建当中，主要是根据建筑的类型进行确定，在当前较为常见的围护系统当中，主要分为内嵌式、外挂式等。在具体的建筑施工过程当中要根据建筑的性质以及当地的气候等条件，选择最为合适的外围护连接形式。

4.4 防火工作

在展开预制装配式钢结构建筑设计环节时，设计师应当高度重视起与防火有关的设计，唯有严格依照防火规范，确定预制装配式钢结构建筑的特征，及其对于防火所提出的需求之后，再来进行日常工作，才可真正提高建筑物自身的防火性能。尤其是针对一部分大型公共建筑而言，其中变电站与大型库房这两个区域极为危险，这则需要设计师高度重视这两个区域的防火设计，并在具体设计环节时，在彩色钢板外层中涂抹防腐涂层，如此不但可以进一步提升建筑物防火功能，同时还能够确保设计美观性，延伸建筑物的使用年限。此外，在建筑泄爆墙中，大量运用石膏板，此材料不但具有较强的防火性能，并且还可以有效确保建筑物的安全性、稳定性。

5 结语

装配式已成为工程建设的转型趋势，以集成化、信息化为前提，建立一套集设计、生产和施工为一体的建筑构件联动性体制。尽管装配式钢结构有显著的优势，但国内建筑业还是更倾向于传统建筑形式，人力、物力耗费多，生产效率不高，浪费资源。希望未来更多地推广装配式钢结构，推动建筑业迈入技术含量多、施工速度快、建筑质量好、建筑成本省的进程。在社会化生产的形势下加快建筑商品化，提高综合效益和增加主体结构的安全性。