韓軍強(qiáng) 張國松 趙 杰 劉冬艷 沈衛(wèi)根

1. 浙江省二建鋼結(jié)構(gòu)有限公司 浙江 寧波 315207；2. 浙江省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 寧波 315202；3. 寧波亞杰建設(shè)工程有限公司 浙江 寧波 315200

隨著城市的擴(kuò)張，高層建筑已成為城市主流建筑，不同樓層的空間結(jié)構(gòu)提出了不同的需求[1-4]。隨著裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅、鋼結(jié)構(gòu)高層、超高層建筑的快速發(fā)展以及人們對建筑質(zhì)量的持續(xù)關(guān)注，如何在提高施工進(jìn)度的同時確保施工質(zhì)量與安全，成為近年來的一個研究課題，尤其是近幾年裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的井噴式發(fā)展，在設(shè)計、施工等環(huán)節(jié)存在一定的技術(shù)空白需要探索。

本文結(jié)合寧波江北文創(chuàng)港建設(shè)工程1#、2#樓鋼結(jié)構(gòu)住宅項目施工，通過Tekla、Revit兩款軟件，進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新，并充分利用可拆卸式鋼筋桁架板施工速度快與現(xiàn)澆樓板成本低兩項施工工藝的優(yōu)點，形成了以“Tekla＋Revit”“現(xiàn)澆樓板＋可拆卸式鋼筋桁架板”為組合的裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅躍層施工技術(shù)，并以該施工技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出了“EJGJ-PB”壓型鋼板、可拆卸式鋼筋桁架板的排板圖插件。

本文以該項目為基礎(chǔ)，探討裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅躍層施工技術(shù)的可操作性、經(jīng)濟(jì)性、適用性、安全性等，可為同類型工程施工提供參考。

1 工程基本情況

工程位于寧波市江北區(qū)孔浦街道孔浦路39號，1#樓、2#樓為裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，采用鋼框架-斜支撐結(jié)構(gòu)體系，主體為鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆混凝土樓板。1#樓地上17層，建筑面積5 665 m2，機(jī)房屋面高度53.18 m；2#樓地上18層，建筑面積7 224 m2，機(jī)房屋面高度56.08 m。

鋼結(jié)構(gòu)每3層為1節(jié)鋼柱，鋼柱規(guī)格包括180 mm×550 mm×28 mm、180 mm×350 mm×10 mm等，鋼梁規(guī)格包括H350 mm×150 mm×6 mm×10 mm、H350 mm×150 mm×8 mm×14 mm，材質(zhì)均為Q355B。框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 框架結(jié)構(gòu)示意

2 躍層法施工概述

以1#樓為例，本項目分別在4、7、10、13、16層使用可拆卸式鋼筋桁架板，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的承重支模架。在樓梯、電梯等洞口位置，使用YXB66-185-555（B）、厚度1.2 mm的閉口鋼承板作為孔洞封閉材料，并多次周轉(zhuǎn)使用。其余樓層采用傳統(tǒng)的承重支模架施工。

每層樓板需搭設(shè)承重支模架的面積為352 m2，洞口封閉面積為34 m2。

本項目在鋼結(jié)構(gòu)框架（每3層）施工完成后、與其對應(yīng)的自然樓層的混凝土樓板施工前，先行在下一節(jié)鋼柱對接所在樓層，提前鋪設(shè)可拆卸式鋼筋桁架板（或鋼承板、鋼筋桁架板，下同），以形成上部的操作平臺、下部的硬質(zhì)安全隔離，做到“上下隔離、交叉施工、上下同步進(jìn)行”，確保在上部鋼結(jié)構(gòu)正常吊裝施工作業(yè)的同時，下部土建能夠正常施工。

運(yùn)用“Tekla＋Revit”技術(shù)，使用Tekla對鋼結(jié)構(gòu)詳圖進(jìn)行深化，再結(jié)合Revit進(jìn)行建模分析，優(yōu)化可拆卸式鋼筋桁架板的排板設(shè)計，預(yù)先對施工順序進(jìn)行施工模擬，分析并確定最有利的施工方案。

此外，在可拆卸式鋼筋桁架板鋪設(shè)完成后，能夠在自然樓層的樓板混凝土澆筑之前將鋼柱內(nèi)的混凝土提前灌注，確保樓板的混凝土由鋼柱受力，而不是全部由承重架受力，保證鋼結(jié)構(gòu)主體框架的穩(wěn)定性。整體構(gòu)造如圖2所示。

圖2 施工工藝整體構(gòu)造

3 躍層法施工工藝特點

1）本工法打破主體結(jié)構(gòu)必須由下至上逐層施工的傳統(tǒng)工藝，可以每隔2層或3層作為1個施工段，2層或3層上下同時施工，有效地提高了施工進(jìn)度，且上下層之間通過可拆卸式鋼筋桁架板或鋼承板形成有效的安全隔離，確保上下層交叉施工的安全性。

2）運(yùn)用了“Tekla＋Revit”兩款跨專業(yè)的軟件，并結(jié)合我公司開發(fā)的用于Tekla的“EJGJ-PB”排板圖插件，充分發(fā)揮軟件的優(yōu)點，使用Tekla進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計，結(jié)合Revit對現(xiàn)澆樓板進(jìn)行分析，再使用“EJGJ-PB”完成可拆卸式鋼筋桁架板排板設(shè)計、洞口封閉物料的提前計量及準(zhǔn)備。

3）部分樓層采用可拆卸式鋼筋桁架板，部分樓層采用現(xiàn)澆混凝土樓板，在提高施工進(jìn)度的同時，有效地降低施工成本。

4）各樓層采用可拆卸式鋼筋桁架板或是現(xiàn)澆樓板，可隨意搭配，布置靈活，可根據(jù)項目施工進(jìn)度隨時調(diào)整，提高或降低可拆卸式鋼筋桁架板使用樓層的數(shù)量。

5）鋼柱內(nèi)可提前灌注混凝土，混凝土養(yǎng)護(hù)時間長，有效地提高鋼柱的豎向承載力、側(cè)向抗彎性能，提高鋼結(jié)構(gòu)框架的整體穩(wěn)定性。

4 躍層法施工工藝流程及操作要點

4.1 施工準(zhǔn)備

1）施工圖經(jīng)過圖紙會審，并根據(jù)現(xiàn)場施工情況確定鋼柱分節(jié)位置、可拆卸式鋼筋桁架板施工樓層。

2）鋼結(jié)構(gòu)框架穩(wěn)定性能否滿足跳層施工法已經(jīng)過審查、計算。

3）施工方案經(jīng)過審批且已對相關(guān)各專業(yè)進(jìn)行專項交底。

4）可拆卸式鋼筋桁架板根據(jù)建筑物使用、施工需要確定規(guī)格型號，由專業(yè)廠家排板、生產(chǎn)。

5）鋼結(jié)構(gòu)由專業(yè)廠家進(jìn)行圖紙深化、加工制作、現(xiàn)場安裝。

6）施工所需的人、材、機(jī)已到位，特種作業(yè)人員持證上崗。

4.2 Tekla、Revit建模分析

1）使用Tekla對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模、詳圖深化，建模深度需滿足車間加工制作、現(xiàn)場安裝的需要。

2）使用Revit對重點樓層的混凝土梁、樓板、AWC外墻板等進(jìn)行建模，需嚴(yán)格按照施工藍(lán)圖進(jìn)行建模。

3）模型搭建并檢查合格后，以Revit為平臺，將鋼結(jié)構(gòu)模型、土建模型進(jìn)行融合并檢查，確保符合設(shè)計藍(lán)圖。

4）在融合模型檢查完成后，需對各施工工序進(jìn)行模擬、分析，確定最適合的施工順序，再使用“EJGJ-PB”排板插件完成可拆卸鋼筋桁架板的排板圖設(shè)計。

4.3 第1節(jié)鋼柱軸線放樣、標(biāo)高復(fù)測

1）第1節(jié)鋼柱吊裝前，對鋼柱的軸線進(jìn)行放樣，對標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，并做好標(biāo)記。標(biāo)記需清晰，且能反映下一節(jié)鋼柱需調(diào)整的方向及尺寸，如圖3所示。

圖3 鋼柱軸線放樣、標(biāo)高復(fù)測

2）原始測量基準(zhǔn)點需用油漆做好標(biāo)記，并用木模板進(jìn)行覆蓋做好保護(hù)，整個建筑使用同一個原始基準(zhǔn)點進(jìn)行測量。

3）測量點之間應(yīng)視線良好，能夠通視，各測量點之間能夠相互校核。

4.4 下部鋼柱、對應(yīng)鋼梁吊裝及焊接，形成框架整體

1）鋼柱與鋼梁的垂直度、軸線、標(biāo)高，需在吊裝過程中進(jìn)行初測，吊裝完成后進(jìn)行復(fù)測，確保符合設(shè)計及規(guī)范要求。

2）各節(jié)點高強(qiáng)螺栓終擰完成，并進(jìn)行終擰扭矩檢測，保證符合設(shè)計要求。

3）各剛接節(jié)點焊接完成，設(shè)計要求一級、二級焊縫，按要求進(jìn)行自檢、實體檢測，采用超聲波檢測法。

4）在各節(jié)點高強(qiáng)螺栓終擰完成、焊接完成后，每2層或3層即可形成穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)框架，如圖4所示。

圖4 整體框架

4.5 下一節(jié)鋼柱對接所在樓層可拆卸式鋼筋桁架板鋪設(shè)

1）可拆卸式鋼筋桁架板根據(jù)排板圖在樓層內(nèi)滿鋪，鋪裝完成后應(yīng)固定牢固，防止松動，且板與板之間應(yīng)拼縫嚴(yán)密。

2）跨度超過可拆卸式鋼筋桁架板自身承載力的，應(yīng)采取臨時加固措施，可在板的上部增加縱向鋼筋，且禁止在上部堆放荷載。

3）鋼筋桁架板鋪設(shè)完成后，應(yīng)及時與鋼梁使用電焊進(jìn)行點焊，連接固定牢固。

4）為下部材料運(yùn)輸預(yù)留的“物料孔”，應(yīng)使用可拆卸鋼筋桁架板或壓型鋼板臨時進(jìn)行封閉。

5）樓梯間、電梯間孔洞使用鋼承板或腳手板做臨時封閉，如圖5所示。

圖5 可拆卸式鋼筋桁架板鋪設(shè)

4.6 鋼柱內(nèi)混凝土灌注

1）鋼柱內(nèi)灌注混凝土并振搗密實，必要時進(jìn)行檢測。

2）混凝土養(yǎng)護(hù)至設(shè)計強(qiáng)度的50%且滿足承載上部鋼結(jié)構(gòu)荷載的需要。

3）鋼柱內(nèi)混凝土灌注完畢后，需在鋼柱頂部進(jìn)行封閉，防止雨水積存在鋼柱內(nèi)，降低混凝土質(zhì)量，如圖6所示。

圖6 鋼柱內(nèi)混凝土灌注

4.7 下部混凝土樓板用材料施工

1）下部施工所需的鋼筋、鋼管等材料通過預(yù)留的臨時吊物孔進(jìn)行垂直運(yùn)輸。

2）下部使用的材料，以滿足使用數(shù)量即可，不宜多運(yùn)、超運(yùn)。

3）材料垂直運(yùn)輸應(yīng)緩慢吊運(yùn)，防止損壞已鋪設(shè)的可拆卸鋼筋桁架板。

4）材料吊運(yùn)完成后，及時封閉孔洞，如圖7所示。

圖7 下部材料垂直度運(yùn)輸

4.8 上部鋼結(jié)構(gòu)吊裝、下部混凝土樓板施工

1）下部土建施工按正常施工工序進(jìn)行，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

2）上部鋼結(jié)構(gòu)吊裝按正常施工工序進(jìn)行，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3）上下層同時施工，交叉施工多，嚴(yán)禁在未通知的情況下拆卸可拆卸式鋼筋桁架板，如圖8所示。

圖8 混凝土樓板施工

4.9 鋼柱對接所在樓層土建工程施工

1）對本樓層的可拆卸式鋼筋桁架板重新進(jìn)行檢查，與鋼梁及鋼柱交接處的縫隙進(jìn)行封閉，嚴(yán)防混凝土澆筑時漏漿。

2）可拆卸式鋼筋桁架板與鋼梁連接固定牢固，栓釘施工完畢。

3）若有破損的可拆卸式鋼筋桁架板，及時進(jìn)行更換。

4）可拆卸鋼筋桁架板底部使用臨時支撐支撐牢固。

5）澆筑混凝土?xí)r，嚴(yán)禁直接將混凝土從出料口傾倒在可拆卸式鋼筋桁架板上，應(yīng)選擇鋼梁、鋼柱周邊作為出料口，如圖9所示。

圖9 樓層混凝土澆筑

5 與常規(guī)施工工藝對比分析

1）材料對比分析。本項目1#樓躍層法施工采用了更多的工廠預(yù)制材料，如可拆卸式鋼筋桁架板、鋼承板、鋼架桁架板等，減少了現(xiàn)場濕作業(yè)。

2）施工進(jìn)度對比。以2節(jié)鋼柱、2～7層樓板施工進(jìn)度為例，采用常規(guī)施工方法，樓層自下而上，逐層施工，至7層樓板施工完成，需69 d。采用躍層法施工，至7層樓板施工完成，需48 d。采用傳統(tǒng)施工工藝，整棟樓地上部分施工工期為204 d；采用躍層法施工，施工工期為114 d，平均每層提前5.3 d。

3）經(jīng)濟(jì)效益對比?？紤]整棟樓地上部分施工周期內(nèi)所涉及的直接費用，經(jīng)統(tǒng)計分析，采用傳統(tǒng)施工工藝，涉及的直接費用為1 664 504元；采用躍層法施工，涉及的直接費用為1 492 634元，可節(jié)約成本10.3%。

4）施工質(zhì)量對比。采用躍層施工法，鋼柱內(nèi)混凝土可在各樓層混凝土施工前進(jìn)行灌注并養(yǎng)護(hù)，有效地提高了鋼柱的豎向承載力及剛度、結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。采用傳統(tǒng)施工方法，在鋼結(jié)構(gòu)框架施工完成后，無法及時在鋼柱內(nèi)灌注混凝土。需在各層樓板自下而上施工至鋼柱對接所在樓層時，才能在鋼柱內(nèi)灌注混凝土。而在此施工過程中，各層樓板的荷載需全部由承重架受力。而承重架搭設(shè)質(zhì)量將直接影響施工質(zhì)量，在樓板澆筑混凝土的過程中，因混凝土輸送泵管的振動，容易導(dǎo)致樓層產(chǎn)生偏位，影響建筑物的垂直度。

5）施工安全對比。采用躍層法施工，在鋼承板鋪設(shè)樓層，形成了硬質(zhì)隔離層，將上下樓層隔離，為上下層同時施工創(chuàng)造了有利條件。

6）社會效益。通過應(yīng)用本工法，使工程質(zhì)量水平有較大提高，克服了裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅施工進(jìn)度慢的缺點，極大地加快了施工進(jìn)度，充分展現(xiàn)了裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點，為今后同類鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工奠定了基礎(chǔ)。

7）環(huán)保效益。局部采用可拆卸式鋼筋桁架板，減少了木模板的使用；施工效率高，縮短了工期，減少了車輛及機(jī)具的廢氣排放，實現(xiàn)低碳綠色施工。

6 結(jié)語

通過本項目對該施工方法的應(yīng)用，總結(jié)了一些施工經(jīng)驗，為裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工探索了一條新的施工思路，有效地縮短了工期、提高了施工質(zhì)量。本施工方法適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅、高層鋼結(jié)構(gòu)、超高層鋼結(jié)構(gòu)施工以及在垂直方向上有交叉施工要求的建筑等。