摘要：钢结构建筑凭借它高效率、高强度、低能耗、低环境污染成为了当代和未来主流的建筑装配方式,受到了国家的大力推动。尤其是高层钢结构建筑,与传统的钢筋混凝土建筑尽管结构相似,但是在选材用料以及后期优势等方面与传统的钢筋混凝土建筑截然不同。
关键词：高层钢结构；建筑；装配式；快速安装
随着国内社会经济的持续发展,及国家在装配式技术领域的大力推广应用,钢结构建筑以其高效、节能、环保等优势将成为未来房屋建筑的发展趋势,尤其是多高层钢结构建筑,它与传统砖混结构及钢筋混凝土框架结构相似,在使用功能、设计、综合经济效益等方面较低层建筑具有明显的优势。因钢材的可塑性较强,许多高层钢结构设计变得新颖多样,越来越多的异形整体节点、构件在结构中得以实施应用;同时也对相关的建筑施工企业就建设工程质量、施工速度和技术工艺要求等方面提出了考验;为满足这一日益提升的标准和要求,我单位结合以往施工经验,利用BIM技术相关软件对腾俊国际陆港保税物流中心项目钢结构工程进行立体模型建立、防碰撞检查、结构节点优化和施工工况模拟等,展开对高层钢结构建筑三维多向整体异型构件的精确加工制造和狭小空间快速安装定位施工技术研究,以期总结出一套科学合理的高层建筑钢结构技术性指导文件,为后续同类项目的顺利实施提供有效的借鉴。
1高层钢结构装配式建筑
装配式高层钢结构主要分为传统木结构、装配式钢筋混凝土结构和装配式钢结构。装配式钢结构,特别是高层钢结构建筑由于钢本身具有较高的可塑性,因此这种建筑结构可以适应工业化生产的要求。同时,装配式钢结构建筑从设计到生产再到后期施工、装修管理均体现了当代社会信息化、标准化、工业化、一体化的建筑风格和施工理念。装配式钢结构建筑本身还具有可持续发展、消耗工期短、为建筑企业节约成本开支等全方位建筑优势,堪称当代建筑行业和未来建筑行业发展的标杆和主流。
装配式建筑自20世纪初期在欧洲研制成功面世后,就受到建筑行业的广泛关注。第二次世界大战结束后,居民住宅受到了大规模的破坏亟待重建,欧洲发达国家如德国、法国首先采用大批工业化装配式建筑,初期主要釆用的是钢筋混凝土框架剪力墙结构形式,构件形式均采用工业化预制。经过将近100年的发展,欧洲各工业发达国家现阶段采用的均为装配式高层钢结构建筑的方式来进行居民建筑、工业建筑。丹麦作为世界上第一个将模数法制化的国家,在近现代的建筑中,80%的建筑均采用装配式高层钢结构进行建构,节能效率高达50%。由此可见,丹麦成为世界上最宜居的城市,与装配式高层钢结构保护了当地的生态环境和节约了大批工业资源密不可分。德国是世界上使用轻钢装配式结构进行建筑大型工程最发达和最多的国家,最新的调查数据表明,轻钢结构的新型建筑占总建筑数量的95%,由此可见德国高层钢结构装配式建筑的发达程度。美国紧随欧洲国家的发展,大批量工业预制化建筑应运而生,代表了美国高层钢结构装配式建筑的水平。日本由于处于地震频发区,其建筑结构也从传统木质结构发展到装配式钢筋混凝土结构,同时日本作为第一个在工厂中生产建筑构件的国家,其高层钢结构建筑装配式安装技术同样较为发达。
纵观世界几个发达国家的建筑方式和技术的选择,高层钢结构建筑装配式安装技术已经成为主流方向,在未来还会受到很大的运用。在我国,科技和经济发展的现状制约了高层钢结构建筑装配式安装技术的发展。但同样不可忽视的是,尽管我国的高层钢结构建筑装配式安装技术的起步较晚,但在国家意识到高层钢结构建筑装配式安装技术在现代建筑中的重要意义后,积极学习国外发达国家的先进技术,深度发展适合我国国情和社情的现代化高层钢结构建筑装配式安装技术。现阶段,我国已经完全能够进行大批量工业预制化的生产。
2高层钢结构建筑装配式快速安装技术
2.1加工制作
2.1.1钢结构模型建立
利用Tekla软件,通过创建轴线、搭建钢结构模型,软件转换出AutoCAD详图,sinoCAM软件进行材料排版,进行工艺加工。
2.1.2标准化杆件加工
(1)柱的制作工装。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆异形变截面钢立柱加工前,厂内设置加工平台、定位工装、以及矫正工装,更好的保证异形变截面钢立柱加工质量,减少变形扭转,更快捷的进行缺陷修正。
(2)梁的制作工装。定位胎架由平台基础、刚性平台和匹配模板及定位顽板四部分组成。匹配模板采取平面数控钻床进行制孔,然后根据钢梁的组装放样尺寸固定于刚性平台上;顽板主要加强钢梁组装过程的稳定。模板和顽板均有顶丝固定控制,可以进行微调,保证实现不同截面的H型钢结构梁的装配。
(3)反变形胎具。在钢立柱制作过程中,通过对CO2气体保护焊和埋弧自动焊设备的综合改进,施焊中修改焊接电流、焊接电压、焊接速度,并采用与之相匹配的焊丝、焊剂,实现了细丝埋弧自动焊,克服了CO2气体保护焊不易操作、焊缝成型差、工作效率低,埋弧焊受作业条件限制的焊接难题,便于人工移动,消除对焊接轨道的依赖,提高了焊缝质量和生产效率。
2.2制孔
研究出一种结合先进数控制孔设备和整体模板+空心钻的新旧结合制孔工艺方法,一定程度上规避了高精度构件制孔作业对大型数控制孔设备的依赖,克服了我单位精密钢结构构件加工设备的缺陷,确保本工程中所用构件孔孔间、孔群间的几何尺寸精度。
2.3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。
2.4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。
2.5钢筋桁架楼承板施工
项目施工过程中采用一种新型桁架式楼板结构,以规避下部支撑体系的设置,减少上部钢筋网片的施工量,同时保证楼板下表面平整光滑。
将楼板中的钢筋在工厂采用进口设备加工成钢筋桁架,并将钢筋桁架与镀锌钢板在工厂焊接成一体的组合模板。该模板系统是将混凝土楼板中的钢筋与施工模板组合为一体,组成一个在施工阶段能够承受湿混凝土自重及施工荷载的承重构件,并且该构件在施工阶段可作为钢梁的侧向支撑使用。在使用阶段,钢筋桁架与混凝土共同工作,承受使用荷载。
在施工现场,可以将钢筋桁架楼承板直接铺设在钢梁上,然后进行简单的钢筋工程,便可浇筑混凝土。
结论
高层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。
参考文献
[1]王振强.高层钢结构建筑装配式快速安装技术研究[J].价值工程,2018,37(24):143~145.
[2]张爱林,张艳霞.工业化装配式高层钢结构新体系关键问题研究和展望[J].北京建筑大学学报,2016,32(03):21~28.
[3]张爱林.工业化装配式高层钢结构体系创新、标准规范编制及产业化关键问题[J].工业建筑,2014,44(08):1~6+38.
论文作者:戴正亚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：钢结构论文; 建筑论文; 高层论文; 钢筋论文; 技术论文; 构件论文; 桁架论文; 《基层建设》2019年第11期论文;