吳嘉琦 高志鵬 黃祺合 周率 莫德榮

【摘 要】柳州市蓮花城保障性住房項目是廣西首個裝配式鋼結構住宅工程，廣西重點裝配式示范項目。文章通過對該工程裝配式高層鋼結構施工過程中的施工技術難點進行分析，針對這些技術難點所采取的施工關鍵策略進行闡述，為裝配式高層鋼結構住宅項目現場施工提供良好的借鑒實例。

【關鍵詞】裝配式高層鋼結構住宅;垂直度及精度控制技術;混凝土澆筑技術;水電管線布設;安全保障

【中圖分類號】TU71：TU758.11【文獻標識碼】A【文章編號】1674-0688（2019）10-0095-05

1 工程概況

柳州市蓮花城保障性住房項目位于廣西柳州市魚峰區(qū)柳石路，處于蓮花立交橋匝道與柳石路的交叉處西北面，距離蓮花客運站約1 km。建筑單體包括2幢23層高層住宅，3幢18層高層住宅，3幢14層高層住宅，1幢11層高層住宅，以及1幢6層的多層住宅;整體設置2層（部分1層）地下室（如圖1所示）。建筑高度為71.08 m，總建筑面積為130 387.25 m2，地上為102 326.04 m2，地下為38 061.21 m2。建筑單體地上部分主體結構采用鋼結構，1～9號樓的結構體系采用扁柱—“H”形鋼梁框架+支撐結構體系;10號樓的結構體系采用扁柱—“H”形鋼梁框架結構體系，本工程鋼結構總重量約10 000 t。

2 重點難點分析

（1）構件截面小、用鋼量輕，制作安裝過程中構件變形大，且梁柱節(jié)點采用新型栓焊混合連接節(jié)點，對構件制作安裝等的垂直度及精度控制提出了很高的要求。因為本工程為高層住宅，為了提高用戶得房率及居住的舒適性，提高用戶滿意度，要求確保鋼柱、鋼梁全隱藏于墻體內，所以本工程在結構上采用了扁平鋼管變截面勁性柱—“H”形鋼梁框架+支撐結構體系，建筑平面布置靈活，使空間使用率提高近5.8%，構件截面小、用鋼量少，鋼柱鋼梁均隱藏于墻體內。作為高層建筑，構件截面小，用鋼量輕，在施工過程中必須采取有效的措施對鋼柱鋼梁的垂直度及精度進行控制，才能保證鋼梁穿孔率100%實現。

（2）扁鋼管柱混凝土澆筑難。為了控制用鋼量，降低工程造價，同時避免出現凸梁、凸柱等問題，每棟樓鋼柱從下往上采用變截面的扁鋼管柱，內灌無收縮自密實混凝土。因扁柱截面小且存在變截面，最大扁鋼管柱截面為200 mm×600 mm，最小扁鋼管柱截面為160 mm×300 mm，在施工過程中必須制訂切實可行的施工方案保證混凝土灌注的流暢性與密實性，避免存在堵塞和空鼓等問題。

（3）施工現場水電管線多，交叉多，布設復雜，而且上部主體為鋼結構，還存在衛(wèi)生間、樓梯等預制構件，同時為了提高裝修效果、用戶舒適度及體驗滿意度，要求管線布設不能外露于鋼梁外側，所以在施工過程必須精心組織，做好策劃，確保管線合理布置，滿足各項要求。

3 針對重點難點的施工解決方案

3.1 鋼柱鋼梁垂直度及精度控制

（1）項目實施前，組織各方技術力量主編廣西壯族自治區(qū)工程建設地方標準《鋼結構住宅技術規(guī)程》（如圖2所示），解決了廣西裝配式建筑設計施工驗收沒有統一技術標準的難題，為本項目各項工序驗收提供了可行的依據。

（2）根據設計及工程驗收標準分別制定詳細的扁鋼管柱質量檢測項目及允許偏差、“H”形鋼梁質量檢測項目及允許偏差，對扁鋼管柱及鋼梁在制作過程中各項質量檢測項目及標準進行了明確，做到有據可依，清晰明了。

（3）針對鋼柱鋼梁構件截面小，制作過程中焊接扭曲變形大等因素，對于扁柱壁厚≤16 mm的截面采用冷彎成型高頻焊接矩形管，扁柱壁厚>16 mm的截面采用焊接組合箱型截面;對于鋼梁截面高度在300 mm以下及“H”形鋼梁翼緣及腹板厚度分別在10 mm以下的均采用冷彎成型高頻焊接“H”形鋼。這樣大大降低了因構件截面高度小、構件翼緣腹板薄等原因造成主材在組立埋弧焊焊接時產生的扭曲變形等。

（4）對于非冷彎成型高頻焊接構件存在構件薄、輕、數量多，以及常規(guī)組立、翼緣矯正設備應用不了等特點，對加工設備進行技術更新改造，例如對“H”形鋼組立機、翼緣矯正設備翼板夾緊輪極限距離、腹板夾緊裝置高度、定位輪高度、矯正上軸輪尺寸等進行技術上的改進，以提高構件加工精度要求，加工過程中對于變形超標的扁柱及鋼梁及時采用火焰進行矯正，所有構件采用數控切割下料，扁柱端頭進行端面銑，所有鋼梁采用三維數控鋸床進行裁頭，采用三維數控鉆床進行端部螺栓孔鉆孔，對于現場栓焊連接的主梁統一采用三維數控鎖口機進行端部坡口的開設，從設備上保障了構件加工的精度。

（5）嚴格按照制作工藝要求進行構件加工，為本項目專門成立質量檢驗小組，檢驗小組嚴格按照指定的梁柱質量檢測標準進行100%檢測，保證構件各項質量達標后才出廠。

（6）現場吊裝時柱的定位軸線以地面軸線控制網為基準進行各個柱的控制軸點放樣、設樁點，再采用前、后通視方法進行各個柱的軸線控制。吊裝校正過程控制流程如圖3所示。

3.2 扁鋼管柱混凝土澆筑方案的選擇與制訂

（1）扁鋼管柱混凝土的澆筑的方法通過實驗確定，選擇最優(yōu)方案。

（2）澆筑試驗：選用本工程扁柱截面最小的一種規(guī)格，模擬施工現場在扁鋼柱設置內隔板，按照3層一段高度進行試驗（如圖4所示）。

（3）方案確定：通過兩種澆筑試驗，結合最終澆筑質量及澆筑進度，選定高位拋落無振搗法最為本工程扁鋼管柱混凝土澆筑方案（如圖5、圖6、圖7、圖8所示）。

（4）混凝土澆筑注意事項：①混凝土澆筑宜連續(xù)進行，需留施工縫時，應將管口封閉，以免水、油、雜物落入。②同一根扁鋼管柱（特別是上下變截面通過錐頭對接的扁鋼管柱）的內隔板孔必須保證統一中心線，便于混凝土從上向下澆筑施工（如圖9所示）。③扁鋼管柱變截面處鋼柱外側壁一定要設置透氣孔，孔徑約20 mm，對稱開設。便于空腔內的空氣排出，以免混凝土在變截面處堵塞（如圖10所示）。④結構采用新型梁柱連接節(jié)點，在梁柱連接對接扁柱位置不需設置內隔板，進一步保障了混凝土從上向下澆筑的順暢性（如圖11所示）。⑤為了便于混凝土澆筑的順利進行，扁鋼管柱分段不宜太長，一般以3層一段為宜。⑥在扁鋼管柱混凝土澆筑前一定要確保與之相連接的所有鋼構件全部焊接完成，不能出現鋼管柱混凝土澆筑后再在鋼柱柱身上焊接的現象，防止焊接高溫造成鋼管與混凝土之間的膠結脫離情況。⑦扁柱內部一定注意構件加工時不能留有施工垃圾，臨時支撐等構件，避免影響混凝土的澆筑密實。

（5）扁鋼管混凝土柱質量檢測方法：采用超聲波檢測法為主，人工敲擊法為輔。超聲波檢測法委托有資質的實驗室進行。檢測鋼管內自密實混凝土澆筑后的密實度、均勻性、鋼管與混凝土之間的膠結脫離情況（如圖12、圖13所示）。

3.3 施工現場水電管線布設方案措施

（1）BIM技術的應用：利用BIM技術將建筑模型、鋼結構與機電多專業(yè)模型整合，對管線綜合進行排布，解決機電與機電、機電與結構、機電與建筑的碰撞，做到百分百零碰撞，實現根據深化之后的模型查找出凈高不符合設計規(guī)范的區(qū)域位置，分析凈高不合理的因素，利用軟件三維功能進行二次優(yōu)化，有效避免了管道與鋼構件及預制構件安裝時出現的碰撞問題，為業(yè)主創(chuàng)造更多的效益和更完美的空間，同時也為項目降低了成本（如圖14、圖15所示）。

（2）BIM技術與Tekla Structures鋼結構深化軟件結合：為了提高裝修效果提高用戶舒適度及體驗滿意度，按照要求管線布設不能外露于鋼梁外側的原則，把BIM優(yōu)化后的水電管線，導入Tekla Structures軟件鋼結構深化設計的模型中，再在鋼梁上對應管線位置對鋼梁進行開設穿管孔洞，并同時對鋼梁進行補強，有效避免了管道與鋼梁安裝時出現的碰撞及管線外露于鋼梁外側影響裝修效果問題（如圖16所示）。

現場水電管線安裝圖如圖17所示。

4 安全保障措施

（1）在外圍鋼梁每個樓層層高為1 200 mm左右的位置的鋼柱上拉設生命線用于保證高空作業(yè)的安全（如圖18、圖19所示）。

（2）樓承板鋪設完成后，用鋼管搭設臨邊防護，涂刷警戒色（如圖20所示）。

（3）混凝土樓板澆筑完成后，所有臨邊設置裝配式臨邊防護（如圖21所示）。

（4）在鋼結構建筑外圍設置水平懸挑防護棚，預防高處墜落（如圖22所示）。

（5）所有預留洞口采用安全兜網封閉，并在洞口四周設置封閉的臨邊防護（如圖23所示）。

（6）焊接過程中使用接火盆，作為鋼結構裝配式焊接時火星濺射的主要防護用品（如圖24所示）。

（7）現場所有氣瓶采用工具式推車，方便氣瓶的移動和防傾倒（如圖25所示）。

（8）所有電纜拉設，通過可移動式電纜掛鉤實現線纜懸空作業(yè)（如圖26所示）。

（9）鋼梁安裝完成后，放置可移動式工具箱用于存放工具、氣瓶等，防止工具、氣瓶掉落（如圖27所示）。

（10）鋼柱鋼梁安裝完成后，設置可移動式操作平臺，用于測量定位及鋼柱對接焊接等（如圖28所示）。

5 結語

裝配式高層鋼結構住宅施工技術主要解決裝配式高層鋼結構施工過程中鋼柱鋼梁垂直度及精度偏差，通過實驗選擇最優(yōu)方案保證扁鋼管柱混凝土澆筑質量，利用BIM技術結合Tekla Structures鋼結構深化軟件進行施工現場水電管線布設，等等，在安全措施保障到位的情況下，給裝配式高層鋼結構住宅項目現場施工提供良好的借鑒實例。

參 考 文 獻

[1]GB 50017—2003，鋼結構設計規(guī)范[S].

[2]JGJ 59—2011，建筑施工安全檢查標準[S].

[3]GB 50755—2012，鋼結構施工規(guī)范[S].

[4]王珮云，肖緒文.建筑施工手冊[M].第5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]廣西建工集團第五建筑工程有限責任公司.鋼結構工程設計圖紙（WJS1—16099）[Z].2017.