装配式轻型钢结构工程施工关键技术研究
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摘要：装配式钢结构建筑就是按照使用标准与建造规定，将预先在工厂制作完成的钢构件、墻梁与墙柱构件、内外墙构件等材料运输至现场进行施工安装。装配式钢结构相对于传统的框架结构具有更加集成化的特点。在构件按照尺寸制作好后，在现场安装是可以更加灵活地展开，可以保证建筑的使用面积的最大空间率，同时模块化的构件还可以保障建筑的高可靠性。由于钢结构构件都是在工厂预制完成，在现场安装时，可以缩短工期，更加注重建筑设计与施工的配合，降低施工噪声，同时引入BIM技术，施工速度大大加快，可大幅度提高施工效率。
关键词：装配式;轻型钢结构;施工技术
1装配式轻型钢结构建筑体系分析
1.1 结构体系、墙架柱与墙架梁的研究
本文选用的轻型钢结构材料为冷弯薄壁型钢，这种材料的优点是轻质，硬度高，横截面积大。这种类型的钢材相比于热轧钢，回转半径增加了一半左右，而且由于冷弯薄壁型钢种类多，易于广泛地使用。轻骨料主要分为两类，即人工合成的轻骨料和天然轻骨料。由轻骨料组成的轻骨料混凝土质地轻，耐火性高，抗震性好，在满足建筑高强度要求的情况下，还减轻了建筑的自身重量，在建造中性能价值优越。装配式轻型钢结构建筑体系布置灵活，可以根据用户要求定制室内空间，体现住户的个性化需求。该体系包括墙架柱、墙架梁、冷弯薄壁型钢梁楼盖、轻骨料楼板。将结构次梁嵌入在楼板中，减少了结构布置的空间占用面积，有效增加了室内净高度。在楼盖中，使用冷弯薄壁型钢作为受力部件，采用轻骨料作为建筑填充物，并以钢丝网作为交叉布置，这种体系有着自身重量轻，吊装简单，钢梁还可以为侧向力提供支撑，提高楼盖的承载力。在本文研究的装配式轻型钢结构建筑中，墙架柱和墙架梁使用较为成熟的H型钢截面积形式，这种形式优化了墙架梁与墙架柱的截面形状，为住户呈现了良好的空间观感。施工安装的方式采用四点起吊方式，结合千斤顶校正法作为缆风校正和垂直纠偏的方式，在施工过程中可一次性地就位、校正、固定。墙柱按照三层一段分节，钢构件的重量与塔吊的吊重相对应，满足吊装的需求。钢柱吊点是着重需要考虑，采用临时连接耳板作为吊装的吊点，而且需要在吊钩下挂设强度高的吊绳，在钢柱起吊前将爬梯作为传递方式，同时为了人工的操作方便，需在柱顶设置摘钩的人工平台。为了将墙架柱与接触面紧密贴住，需要清理钢架柱接触面的渣土、锈斑。在现场安装的同时，上下柱的耳板采用焊接的方式固定，焊接接口应满足一级焊缝要求，尤其在上下钢柱的间翼。钢柱的中心线与下段钢柱的中心线保持重合状态，活动双夹板平稳插入下段钢柱的耳板上，同时利用斜撑力对钢柱进行稳固。对于钢梁采用同时起吊，分别就位安装的方法，将墙架梁按照施工图吊装就位后，先用冲钉打紧墙梁的两端，然后用螺栓固定紧密。
1.2 楼盖与墙体
装配式轻型钢结构建筑体系中的楼盖采用上述说到的冷弯薄壁型钢梁这种轻型钢结构，轻骨料混凝土和钢丝网也运用在其中。同时组合墙体也由冷弯薄壁型钢梁组成，并且含有抗裂钢丝网、保温隔热材料和轻骨料等建筑材料。在轻骨料混凝土中嵌入冷弯薄壁型钢梁，以轻骨料混凝土为钢结构构件提供侧向力的支撑，这样做很好地提高了构件的组合优势及其承载能力。在墙体的研发设计中，为了提高建筑设计的预制化程度，加入了表面装修层，以满足不同住户的个性化需求。基于BIM技术较好地实现一体化的全流程智能集成化设计，协调工程中的各个部分，统一施工过程中的不同的环节，实现系统工程的完整体系，充分遵循个性化、标准化的施工设计理念。
2钢结构建筑装配式快速安装技术
2.1高层钢结构建筑构件的加工和制作
在进行高层钢结构建筑构件的加工制造的过程中需要运用BIM技术和TEKLA以及AUTOCAD等多种三维模拟软件。
BIM技术主要的工作原理是通过建立起三维物理模型，并将有关此建筑的全部信息进行串联，有效地改变建筑的生产方式，并进行合理化的管理。特别需要注意的是，BIM技术在资源设计和虚拟建筑构型方面具有很大的优势，在面对较为复杂的建筑环境时，使用BIM技术能够准确地对建筑整体进行把控，并通过三维物理模型的建立对建筑构件进行时间顺序和空间顺序上的模拟，三维物理模型的准确建立可以为施工提供诸多的方便，同时能够提升建筑施工的效率，减少施工过程中出现的失误。
TEKLA和AUTOCAD等三维模拟软件主要用于建造动态模拟三维建筑构型，通过AUTOCAD转换出建筑用材的详细图，利用TEKLA软件进行材料的排版，最终实现工艺的加工。
高层钢结构建筑构件的加工除了上述中对于整体建筑的把控之外，还应该细分为以下两个方面：
（1）就是对柱的制作加工。为避免出现“柱未到，梁先至”的错误施工，首先应该进行柱的制作加工。制作加工工厂中应该具备加工平台、定位平台、矫正平台等硬件设施，以确保异形变截面钢立柱的加工质量，并保证有缺陷的柱能够及时受到矫正，节约工作原料的同时，确保施工不会因为柱子弯曲变形受到影响。
（2）要进行梁的加工制作。梁的加工制作平台应该由以下四个方面构成：平台基础、刚性平台和负责平面数控钻床进行制孔的匹配模板以及加强钢梁组装过程稳定的定位顽板，以保证能够实现不同界面的梁的制作和加工。
2.2钢立柱的安装
完成了建筑整体的模型制作和柱、梁的制作以后，就可以进行施工现场的钢立柱的安装了。按照BIM技术模拟出的现场施工顺序进行柱安装的碰撞检查和三维模拟，并最终得到钢立柱安装的最佳位置和尺寸。同时，需要注意的是，在进行建筑节点位置的安装过程时，需要运用纵横梁平面试拼法进行钢立柱的临时安装，确保整个安装的过程中不会出现错误。
2.3梁的安装
梁和柱一样，在整个建筑中起到承重的作用，一旦发生地震或者其他自然灾害时，梁和柱本身的质量和安装的好坏决定整座建筑能否在灾害中生存下来。
因此，在施工现场进行梁的安装之前应该检查出厂的梁的型号以及其质量是否符合施工要求。检查完毕后要注意套上安全扶手和扶手绳。前期准备工作完成之后，就需要进行梁的现场安装。对主梁的吊装时为避免发生移位、错位的现象，应该在对主梁的两侧进行扎绑吊装后，再将其余梁依次一根一根的进行吊装。在进行次梁的吊装过程中，为节省施工时间，加快施工进度，应该采用就近一钩多吊技术，对于单次起吊重量不小于5t的次梁可以采用一钩多吊技术。
结论
钢结构建筑装配式快速安装技术具备高效、节能、低污染、低能耗的诸多优势。因此，在我国当代建筑企业的发展过程中应受到极大的重视，在研发此项技术的过程中应该结合我国建筑行业的具体情况吸收国外发达国家的先进经验，以促进此项技术的完善发展。
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（作者单位：中机建（上海）钢结构股份有限公司）
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