装配式钢结构免浇筑连接结构施工技术

◇内江职业技术学院 姚锡伟 毛朝勋 刘世雄 邓金燕 康恩铨

本文介绍了在建筑工程装配式钢结构施工中，运用了一种装配式钢结构免浇筑连接结构，该结构通过在立柱和横梁上设置接收槽模块、输入连接模块和安全报警组件，达到连接的目的，避免传统横梁长期处于受压状态时因环境侵蚀受损而导致安全事故发生；同时摆脱了传统螺栓连接各个钢结构构件的方式，缩短了拆装的时间，且无需借助外部工具，提高了装配式钢结构的安全性和施工效率，对于同类型工程具有广泛的借鉴和指导意义。

1 前言

随着我国建筑行业的发展，装配式建筑逐渐变成了热门，传统的装配式建筑主要分为预制装配式混凝土结构、钢结构以及现代木结构建筑等，是现代工业化生产方式的代表[1]。由于混凝土预制构件的成型时间较长，现在经常采用装配式的钢结构来构建建筑框架。传统的装配式钢结构建筑最主要的构建莫过于柱杆和梁杆，柱杆和梁杆之间连接的稳定性直接影响到一个装配式建筑的整体稳定性[2]。现有的钢结构建筑中的柱杆和梁杆之间多采用螺栓连接固定的方式，导致两者之间的装拆工作非常不便且需要运用工具，使整个装配周期延长，雨水天气导致螺栓生锈还影响后期的拆卸[3]；同时由于横梁长期处于受压的状态，随着阳光和空气腐蚀类物质的侵蚀，导致横梁在长期使用后，容易发生弯曲变形，甚至容易导致在居住者不知情的情况下，发生建筑倒塌而导致人体受伤的情况。针对现有技术存在的不足，在某建筑装配式钢结构施工过程中，我们采用了一种装配式钢结构免浇筑混凝土建筑结构施工技术，以解决上述背景技术中的问题。

2 工艺介绍

本工艺在既有技术的基础上，对装配式钢结构免浇筑连接结构进行了设计。施工时装置包括接收槽模块、输入连接模块和安全报警组件。接收槽模块包括安装槽和安装入口，安装槽成型在立柱或横梁上，安装槽通过安装入口与外部连通；输入连接模块设置在立柱和横梁之间且与接收槽模块相对，用于与接收槽模块相配并将横梁与立柱连接；安全报警组件设置在横梁上，用于监控所述横梁的受损程度，当所述横梁的受损程度到达设定阙值时，安全报警组件发送提示，提高了钢结构整体的安全性。

3 施工流程

如图1～图5所示，在装配式钢结构施工中，将带有锁紧头的连接头对准安装入口并伸入安装槽内，通过施工人员手动转动连接头，使得锁紧头与安装入口之间发生错位，安装入口与安装槽之间的不重合区域对锁紧头的抽出路径进行限制；此时两个锁紧头将安装入口夹在中间，在转动连接头和与其上面的锁紧头时，卡头跟随两者同步转动，当锁紧头转动到一定角度时，锁紧头与安装入口之间发生错位，并且此时卡头和卡窗恰好相遇，在弹簧的弹性恢复力的作用下，卡头插入卡窗,进而实现对连接头和与其上面的锁紧头位置的固定；在需要从立柱上拆卸横梁时，通过如图2所示方向左推复位块，使得倾斜部与卡头之间发生抵触，并带动卡头脱离卡槽，待卡头完全脱离卡窗时，转动连接头，使得安装槽内的锁紧头与安装入口位置上处于重合，此时锁紧头可从安装入口抽出，进而实现了对横梁的拆卸工作，实现了拆装方便的效果；在横梁长期支撑建筑屋顶以及阳光的暴晒时，横梁内部结构极有可能受损而导致弯曲现象，在横梁弯曲而导致一侧因应力作用而发生拉伸形变时，导致安全绳朝一侧的监控单元施加压力，使得一侧的滚轮和滑杆朝同侧的安装座方向移动，直到电极片之间接触，接通报警器和畜电池所在电路，进而触发报警工作，使得整个建筑结构的安全系数更高。

图1 装置立体结构示意图

图2 结构中A处放大的结构示意图

图3 结构中B处放大的结构示意图

图4 结构中连接头和锁紧头的结构示意图

图5 结构中立柱的局部结构示意图

安装的工艺流程为：柱体→接收槽模块→输入连接模块→安全报警组件→固定连接梁架。

4 施工操作要点

（1）输入连接模块包括输入座、连接单元和锁紧单元。输入座 设置在立柱和横梁之间；连接单元与安装入口的形状相适配且两者间隙配合，连接单元活动安装在输入座内，安装入口可供连接单元插入；锁紧单元设置在连接单元与输入座之间，用于固定连接单元。

（2）如图1所示，安装槽和安装入口均设置在立柱上，并且输入连接模块的数量可为两个，且对称设置在横梁的两端，当然，这只是列举的其中一种情况，还可以采用接收槽模块与输入连接模块对调位置的布设方式，在此不做一一列举。

（3）如图5所示，安装入口和输入连接模块优选采用正三角形的形状，安装槽采用圆柱形状；当然，安装入口和输入连接模块的形状并非局限于正三角形一种，还可以采用正四边形、正六边形或者正八边形等等，只要与安装槽之间存在不重合的区域即可，在此不做具体限定。

（4）如图1所示，将带有输入连接模块的横梁对准安装入口 并插入安装槽内，待连接单元完全伸入安装槽内时，转动连接单元，使得连接单元抽出的路径受到安装槽与安装入口之间不重合区域的限制，并且通过锁紧单元对连接单元的位置进行固定，使得横梁能够稳定的安装在立柱上。

（5）如图1和图4所示，连接单元包括连接头、锁紧头。连接头转动安装在输入座上；锁紧头安装在连接头上，用于将连接头固定在安装槽内。锁紧头的形状也为正三角形，且锁紧头的数量并非局限于一种，如图1所示，锁紧头的数量可以为两个，一个固定安装在连接头上，另一个固定安装在输入座上，且两个锁紧头之间交错布设（即两者沿水平方向的投影区域不重合，存在一定的角度，固定安装在输入座上的锁紧头始终和安装入口之间保持错位状态），并且当横梁与立柱安装时，安装入口夹在两个锁紧头之间。另外连接头安装锁紧头的一端靠近输入座的一段区域设有扭力槽，施工人员在立柱外部转动连接头，达到连接的目的。

（6）需要具体说明的是，输入座上成型有供连接头滑动的插槽，连接头上设有限位环，插槽内设有供限位环插入的限位槽，进而对连接头的位置进行限制，避免其脱离插槽。在实际应用时，将带有锁紧头的连接头对准安装入口伸入安装槽内，通过施工人员手动转动连接头，使得锁紧头与安装入口之间发生错位，安装入口与安装槽之间的不重合区域对锁紧头的抽出路径进行限制，并且此时两个锁紧头将安装入口夹在中间，进而实现了对横梁与立柱之间的稳定连接。

（7）如图1和图2，锁紧单元包括卡头和卡窗。卡头活动安装连接头上，卡头与连接头之间通过弹性件连接；卡窗成型在输入座上，卡窗位于卡头的移动路径上。需要具体说明的是，弹性件优选为弹簧，弹簧连接在卡头和连接头之间，并且在图2所示状态时，弹簧处于压缩状态，当然，弹簧并非是弹性件的唯一替换件，还可以采用弹片、弹性钢板或者弹性橡胶等等，只要能够实现对卡头的复位即可，在此不做一一列举。在转动连接头和与其上面的锁紧头时，卡头跟随两者同步转动，当锁紧头转动到一定角度时，锁紧头与安装入口之间发生错位，并且此时卡头和卡窗恰好相遇，在弹簧的弹性恢复力的作用下，卡头插入卡窗，进而实现对连接头和与其上面的锁紧头位置的固定。

（8）如图2所示，输入连接模块还包括复位单元，用于复位卡头，复位单元包括导轨和复位块；导轨设置在输入座上，复位块与输入座弹性连接，卡窗位于复位块的移动路径上。需要具体说明的是，如图3所示，卡窗设置在导轨内，复位块的一侧设有倾斜部，当卡头插入在卡窗内时，卡头位于倾斜部的移动路径上。在需要从立柱上拆卸横梁时，通过如图2所示方向左推复位块，使得倾斜部与卡头之间发生抵触，并带动卡头脱离卡槽，待卡头完全脱离卡窗时，转动连接头，使得安装槽内的锁紧头与安装入口位置上处于重合，此时锁紧头可从安装入口抽出，进而实现了对横梁的拆卸工作，实现了拆装方便的效果。

（9）如图1和图3所示，安全报警组件至少包括供电件、监控单元、软性件和报警件。供电件安装在横梁上；监控单元数量为若干组，若干组监控模块均匀布设在横梁内成型的空腔内；软性件连接在空腔的两个相对位置的内壁之间，软性件处于绷紧状态；报警件、供电件以及监控单元之间电性连接；软性件与单一监控单元之间抵触配合。需要具体说明的是，供电件优选为蓄电池，当然还可以为蓄能电源或者与家庭电路电性连接的方式，在此不做具体限定。另外，报警件可以为报警器或者闪烁灯，只要能够实现对居住者的提示即可，为了使得提示效果更佳，优选为报警器。软性件优选为安全绳，还可以采用皮带或者橡胶带的方式，在此不做一一列举。

（10）为了解决钢结构的制造成本，通常钢结构采用空心结构，在横梁长期支撑建筑屋顶以及阳光的暴晒时，横梁内部结构极有可能受损而导致弯曲现象，在横梁弯曲而导致一侧因应力作用而发生拉伸形变时，导致安全绳弯曲，通过安全绳对监控单元之间的挤压作用，导致监控单元触发，使得报警器与畜电池所处电路接通，进而触发报警器发出声音提示居住者，进而提示居住者及时维修，避免出现安全事故。

（11）如图3所示，每组监控单元的数量至少为两个，且两个监控单元相对软性件对称布设，监控单元包括安装座、滑杆、导电件。安装座安装在空腔内；滑杆活动设置在安装座上，滑杆与安装座之间弹性连接；导电件数量至少为一组，设置在滑杆与安装座之间。需要具体说明的是，滑杆上通过转轴转动安装有滚轮，滚轮与安全绳表面滑动配合。另外，导电件优选为电极片，电极片设置在滑杆和安装座之间，当然电极片还可以采用触点或者插头与插座配合的方式实现，在此不做具体限定。

（12）如图3所示，当横梁发生形变导致安全绳朝一侧的监控单元施加压力时，使得一侧的滚轮和滑杆朝同侧的安装座方向移动，直到电极片之间接触，接通报警器和蓄电池所在电路，进而触发报警工作，使得整个建筑结构的安全系数更高。需要特别说明的是，上述施工中采用的弹性连接均可以采用弹片、弹性钢板或者弹性橡胶的方式连接。

5 质量控制要点

（1）刚结构设计、施工质量标准执行《钢结构设计标准》（GB50017-2017）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）、《焊缝质量管理规程》（JB3223-83）。

（2）型材、构件等材料必须有厂家的试验报告和出厂合格质量证明，使用前先按要求进行抽样检验，每批进场材料均由试验室检验合格后方可使用。

（3）严格按照《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）的规定进行施工作业。

（4）材料堆放应做到下垫上盖，使用前应将表面的油腻、漆皮、铁锈清除干净，以免机械损伤或受潮锈蚀破坏。

（5）在施工中，建立操作人员自检、班组互检、工序交接检查和工前检查、工中检查和工后检查以及分项分部检查、定期检查和随机抽查的内部检查制度。

（6）安全措施和环保措施按照实际情况及时交底，加强管理，现场层层落实。

6 结束语

西南某临时建筑工程装配式钢结构施工中，运用梁柱免浇筑连接结构施工技术，保质保量完成了装配式钢结构工程的施工，取得了很好的效果，实现了良好的经济效益和社会效益，获得授权国家发明专利。采用本施工技术保证了钢结构的稳定性，可用于同类型工程的施工。