装配式钢结构设计要点

常宇航

西安市建筑设计研究院有限公司 陕西省西安市 710054

摘 要：伴随着我国经济实力的不断提高，建筑业也发生了一些重大的变革。装配式钢结构是现代工业的必然要求。这一新的构造形式已经受到了建筑界的高度重视。由于装配式钢结构的结构性能优良、材料消耗少且施工周期短，在未来必将得到进一步的应用和发展。基于此，论文从装配式钢结构建筑的基本特点出发，分析此类建筑的设计要点，对装配式钢结构技术在建筑工程中的推广具有一定的指导价值。

关键词：装配式；钢结构；设计要点

引言：随着国家对建筑行业现代化发展的支持，工程企业已然意识到了绿色化发展的优势，也在积极探索绿色环保的发展道路。装配式钢结构建筑的技术优势明显，并且符合建筑施工中节能环保的总体要求。为促进施工目标的总体实现，相关工作人员需严格遵守各个环节的设计要点，提升装配式钢结构的建筑质量。

1.装配式钢结构建筑特点

现阶段的建筑工程中，人们越来越倾向于装配式钢结构建筑的使用。装配式钢结构在当下广受欢迎主要是由于其特殊的设计和施工方式，在具体的施工作业中，表现出明显的工业化特点，符合建筑行业现代化发展的要求。随着技术的日渐进步，在装配式钢结构施工中，通过现代化技术软件的使用，可以在建模基础上进行结构分析和设计优化，克服了传统设计的局限，不仅可以提高设计的总体质量和水平，更可以缩短设计周期。结构内力分析和尺寸设计是装配式钢结构设计中的关键环节，施工人员需通过专业建模软件和结构软件的使用来实现，并且可以很好地进行设计细节优化。这些专业模型具备可视化和协调性优势，对结构设计起到了重要的辅助作用[1]。从装配式钢结构的安装来看，因为总体的结构相对简单，再加上构件生产的便捷性，结构中所涉及的钢构件和预制墙板，均可以实现现场组装，设计和安装环节有效结合起来，现场的一切施工作业可有序开展[1]。

2.装配式钢结构施工重难点

1）装配式建筑入场材料、机械、构件种类多，数量大，而施工现场较狭小，如何配合施工进度实现材料、机械的动态调度管理是施工难点之一。2）装配式混凝土结构构件自重较大，吊装困难，安装工序复杂，精准度要求高。目前，装配式建筑的吊装还主要是以人工配合机械吊装的方式为主，而人工组织机械吊装存在着劳动强度大、效率低、工期长、吊装准确性不佳等问题，严重拖慢了装配式建筑的吊装效率。3）高层装配式钢结构节点连接形式为刚性连接，如柱与柱之间为全焊接节点，柱与梁为栓焊混合节点，梁与梁为高强螺栓连接，连接部位的节点尺寸、构件位移及焊缝质量等较难控制，尤其是装配式钢筋桁架楼承板的铺设施工，控制要点多、难度大[2]。

3.装配式钢结构施工优化技术

3.1现场动态管理

1）通过采用BIM技术，根据编制的施工组织设计及上游分析模型可以直接拟定生产劳动力组织、生成计划，将原材料计划直接添加到施工过程中的上游分析模型中，并创建相应的材料综合管理模型。结合电子标签，对进场大宗物资、机电设备、钢结构部件、PC构件、取样试件等进行物料进度跟踪管理。对材料直接进场进行实时监督控制，及时掌握材料的进场及出场情况。例如，材料当前所处的位置、厂家及货源的供应、构件生产及加工情况、材料进场及出场的运输调度等。在综合上述基本信息后，相关管理人员可以依照工程施工项目进展情况，对材料的进场等问题进行合理管制。

2）考虑施工方案、企业综合定额及上游分析模型等拟定生产设备计划表、生产机械设备表，能够将设备相关计划表直接附在施工上游加工模型中，建立相应的施工机械设备综合管理模型。借助BIM建模工具及施工管理综合平台，实现对施工机械设备的使用及日常维护保养的综合在线管理。将施工现场使用到的机械设备或者升降机具、塔式起重设备等及时归置到合理的位置，实现现场设备安装、结构顶升及使用后拆卸等过程，彻底解决多塔吊联合作业、交叉作业的安全及进度管理问题。

3）钢构件运至施工现场后，根据施工平面布置图钢构件堆放地的位置进行堆放，如将钢结构堆放场地设置在地下室顶板之上，则可保证地下室顶板不因构件堆放而受破坏，在钢构运至施工现场前，须在钢构件堆放位置的地下室顶板处设置反顶装置。

3.2基础构件精确预埋

基础构件施工的预埋精度会严重影响上部钢结构的连接，传统在进行基础构件预埋时，必须通过人工测量方式对轴线和标高进行严格控制，受技术人员水平因素影响较大，存在质量隐患。工程创新采用螺栓框架辅以定位样板组合工艺，先以框架形式连接地脚螺栓，保证基础施工过程中的相对位置不偏移，再对定位样板确定中心线，对齐测量轴线后，将基础构件螺栓穿至样板定位孔中，再拧紧螺母，将其微调固定。完成预埋后，再对预埋参数进行验证复核，完成复核工作后向吊装单位技术交底，从而有效提高预埋精确度。

3.3预制构件智能吊装

3.3.1 传统构件吊装方案

对于装配式钢结构项目，传统的构件施工流程为：吊装前对钢管束的轴线、边线完成测量，并弹线明确位置。在角部位置焊接好定位角钢，防止钢管束偏离既定位置，保证钢管束到达位置后能够准确落位，校正后及时进行固定。钢梁安装遵循“先主梁后次梁，先下层后上层”的施工顺序。在施工前确保预埋的螺栓周围整洁，方便吊装就位。先将钢柱和钢管束进行自下而上的安装，并临时固定，待吊装完毕后进行校正。校正完毕后，使用高强螺栓进行连接。对于重点连接部位，如钢梁两端要同时施焊，最终使装配式钢结构整体成形。

3.3.2 构件吊装优化措施

为提高预制构件吊装效率和安装质量，创新地提出智能吊装技术，以实现虚拟场景中的施工过程构件查询与报表分析、虚拟场景中碰撞检验及智能寻路、施工现场信息采集、装配现场和装配过程的虚拟仿真、装配式建筑吊装全过程的实时在线智能控制，显著提高装配式建筑的安装质量与效率[3]。

3.4钢筋桁架楼承板优化安装

在平面上，每层装配式钢筋桁架楼承板的铺设应严格按照排板图纸表示的铺设方向施工，最后处理边角部分。同一楼面不同标高位置的楼板可同时铺设。在立面上，装配式钢筋桁架楼承板随着主体结构的安装施工分区、顺序来铺设。装配式钢筋桁架楼承板铺设时，根据现场需要，为加快整体施工进度，保证上层钢结构安装混凝土灌注时人员的操作安全，每节柱铺设楼承板时，均应先铺设最顶层楼承板作为防护层，然后再按照从下往上的次序逐层铺设下部各层楼承板。楼承板的施工进展需保证楼板混凝土浇筑自下而上的顺利进行，钢柱内混凝土的灌注需保证下节柱吊装时间的紧密衔接。

3.5外墙板及幕墙节点优化

为保证整体结构的安全稳定性，钢结构建筑的加气混凝土外墙板不能直接安装固定在钢梁上，必须采用角钢焊接加固。在防水施工方面，由于钢结构耐腐蚀性差，必须保证板缝的内防水性能。加气外墙板可以采用企口的形式，然后在板缝内充入黏结胶。固定好后，再打上专用密封结构胶，形成外部的有效防水。在一些板缝较大的地方，可以涂装防水材料或者专用的界面剂，保证墙体的整体防水效果。

4.结语

综上所述，高层建筑施工中，引入钢结构装配式建设技术存在较大意义。行业灵活运用现代化施工技术，可以切实提高建设水平，推动行业朝着更好的方向发展。目前我国科技快速发展，在绿色环保建设技术视域下，应该对施工技术进行进一步研究，针对构件分段、外围集成等开展分析，进而切实提升装配式施工水平，推动行业稳健发展。除此之外，建设高层建筑时引入该项技术，为行业持续发展的核心内容之一，可以助力行业实现施工规范化与工业化。

5.参考文献

[1]王麒翔,雷坤明.装配式钢结构高层建筑施工技术应用研究[J].工程建设与设计,2022,18:168-170.

[2]王星.高层建筑装配式钢结构关键施工技术研究[J].建材与装饰,2022(10):6-7.

[3]王平.高层建筑钢结构装配式施工技术应用分析[J].城市建筑,2021(5):143-144.