摘要：装配式钢结构住宅作为装配式住宅的一种形式，相较于传统住宅和钢结构建筑施工对从业人员的管理能力和工程实践经验要求较高，施工中需要考虑的因素及面临新的技术、管理问题众多；本文结合工程实践阐述装配式钢结构住宅施工中遇到的问题及解决的方法和实践经验。
关键词：装配式建筑；钢结构住宅；装配式施工
近几年，随着政府加大对装配式建筑的政策鼓励及产业引导，各类装配式住宅如雨后春笋般开工建设并逐渐提高占比；装配式钢结构住宅作为装配式住宅的一种形式，也在不断尝试研发及稳妥推广中。相较于传统住宅和钢结构建筑，装配式钢结构住宅施工要求更高、面临新的技术、管理问题更多，本文以某集团第二代装配式钢结构住宅施工为案例，通过以下几个方面阐述装配式钢结构住宅施工中遇到的问题及解决的方法和实践经验。
1垂直运输布置
装配式建筑以工厂化加工钢构件或混凝土预制构件为主，通过现场吊运的方式逐层装配施工；施工中需要吊运的构件具有数量多、重量大的特点，对垂直运输设备性能要求高，垂直运输布置是否合理将直接影响施工进度及建造成本。合理的垂直运输布置需要统筹考虑设备起重性能参数、最大构架重量、设备布置数量、设备租赁费用等，通过平衡各项需求，以求得到经济合理的布置方案。
以某集团第二代装配式钢结构住宅为例，该建筑地上33层，单层建筑面积约800平方米，若为相同体量传统钢筋混凝土现浇结构施工，仅需布置一台QTZ80型塔吊即可满足施工垂直运输需求。然作为装配式钢结构住宅施工，该建筑单层需吊装构件数量超过300件，最大构件重量约2.5吨；如设置一台塔吊，按作业回转半径55米、起重量2.5吨计算，需选择QTZ160型塔吊方能满足起重量要求；如按两台塔吊考虑，可缩短作业回转半径至30米，选择两台QTZ80型塔吊可分别满足起重量要求；结合该集团一代装配式钢结构住宅施工时的情况，布置一台大型塔吊，单层需吊运构件较多，随着楼层施工增高、垂直吊运提升时间变长，后期施工吊运速度明显不足，从而影响施工进度；市场调研QTZ160型塔吊租赁价格约为QTZ80型的三倍，综合考虑最终决定布置两台QTZ80型塔吊，既满足了起重量要求，吊运速度加快，同时又兼顾了费用经济性。
2钢结构安装速度与精度控制
装配式钢结构住宅施工中，钢结构安装速度主导着整栋建筑的施工速度，施工速度慢、建造周期长，将直接提高施工成本。装配式建筑，结构体系的安装精度将直接影响后期维护墙板的安装，尤其高层装配式钢结构住宅，总高度近一百米，逐层安装的累计偏差过大，后果极其严重；因此，钢结构安装的速度与精度控制对施工成本和质量至关重要。
本案例项目施工初始阶段，单层仅钢结构安装平均就需要十五天时间，远慢于传统钢筋混凝土现浇结构住宅平均7-10天一层的施工速度；同时，施工至六层时对钢结构安装精度进行跟踪复核，部分钢柱垂直度累计偏差达3公分，持续发展下去将对结构安全及后期墙板安装产生极其严重的影响。经各参建方共同商讨研究，发现造成施工进度慢及安装精度偏差大的原因有二：①相较于一代装配式钢结构住宅，为降低建造成本，设计大幅减少单位平方米用钢量，钢构件孱弱、刚度不够；钢构件运输、装卸过程中保护措施不足，导致部分构件弯曲变形严重，安装前需现场二次校正耗费了大量时间，同时因为构件刚度不够、易变形，给安装精度控制带来了极大的困难。②梁柱节点连接设计为全焊接，单层钢梁二百多根，梁柱节点四百多个，每个梁柱节点三条焊缝，焊接工作量巨大，严重影响了施工速度；同时全焊接连接给拼装固定带来诸多不便，焊缝多、焊接变形大严重影响了钢结构安装精度。
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针对问题产生的原因，后续施工采取如下多种改进措施：①由设计单位对部分变形严重的同类型构件，适当调整构件钢板厚度，提高构件刚度；②钢构件运输、装卸过程中加强保护措施，增设垫木数量、合理布置吊点、减少二次搬运造成的构件变形；③吊装前对运至现场的构件进行全面变形复核和校正，对变形严重现场不便校正的构件采取返厂处理措施；④经与设计单位商议，将梁柱节点连接由全焊接改为翼缘焊接腹板栓接的栓焊连接形式，减少了焊接工作量及焊接变形影响，同时先栓接后焊接方便钢构件拼装固定及精度控制；⑤安装过程中，较常规钢结构安装提高安装精度控制指标，加强边缘构件安装精度的监控和控制，确保单层安装精度误差在可控的范围内；⑥在安装班组工种配置方面，适当增加焊工数量，提升焊接速度。通过以上几种改进措施，后续施工速度明显提升、单层施工时间缩短一半，同时安装精度控制在允许范围内。
3高标号混凝土灌注
该项目结构设计为钢框架－支撑结构，钢柱采用焊接方矩管，管内灌注C80〜C60高标号混凝土，共同组成竖向荷载受力体系。混凝土施工采用高抛免振自密实混凝土技术、吊斗柱顶灌注工艺；施工中发现混凝土有离析、梁柱节点处内部水平加劲板下方空洞现象，同时浇筑完成后发现钢管柱在层中高度位置有明显鼓凸变形现象。
综合原因分析：①尽管高抛免振自密实混凝土具有一定的可高抛施工、流动性强无需振捣、自密实特性，但由于方矩管内部空间小、浇筑条件差，钢柱加工分段三层一节，混凝土浇筑时从柱顶自由倾落，高度达九米之多，自由倾落高度过大极易产生离析。②钢柱加工时仅在每节柱脚底部设置排水排气孔，梁柱节点处内部水平加劲板下方排气排水不畅，且因不具备振捣条件未采取振捣措施，从而产生空洞现象。③相较于一代钢结构住宅设计，二代钢结构住宅大幅减少了单位平方米用钢量，方矩管柱层中高度位置钢板厚度相对较薄弱，无法抵挡混凝土的侧压力从而造成钢管柱产生鼓凸变形现象。
针对问题产生的原因，项目部制定了以下应对措施：①配置一台小型混凝土灌注机，该机器具有二次搅拌功能，混凝土吊运至灌注机料仓内进行二次搅拌，可提高混凝土灌注前的和易性；同时该机器泵管相对较细，可从柱顶插入到方矩管钢柱内一定深度，减小混凝土浇筑时自由倾落高度。②对梁柱节点处内部水平加劲板下方四周各钻设两个排水排气孔，使混凝土浇筑时该部位可顺畅排除水气；同时增加平板式震动器对梁柱节点位置进行外部振捣，确保该部位混凝土灌注密实，避免空洞现象产生。③针对钢管柱鼓凸变形现象，浇筑前在每层钢管柱四周、层中高度位置安装两道可拆卸式型钢抱箍，共同抵抗混凝土浇筑时侧压力，待混凝土硬化后再拆除循环使用。以上改进应对措施实施后，各项问题均得到了显著改善，通过跟踪监测，各项数据达到质量控制要求。
4钢砼脱粘现象处理
钢柱内部混凝土完全硬化后，由第三方检测单位例行对浇筑质量进行检查，发现所检钢柱内部混凝土与钢板间普遍存在间隙，即所谓的脱粘现象。由于是新型结构，为弄清此现象产生的原因以及对结构受力的影响，施工单位邀请相关专家分析论证并提请设计单位核验结构受力情况。经分析论证认为脱粘现象产生的原因主要为混凝土硬化过程中固有的收缩特性所造成，高标号混凝土硬化过程中的收缩现象尤为明显；设计单位根据受力分析，由于该间隙较小，仅为0.05mm左右，不影响整体结构受力。同时根据专家建议，在保证混凝土强度及流动性的前提下，适当增加减水剂、减小水灰比并提高膨胀剂的含量，以消弱混凝土的硬化收缩情况，脱粘现象得到了有效改善，脱粘面积大幅下降。
结论
装配式钢结构住宅作为一种新型的住宅形式，施工中需要考虑的因素众多，也会遇到许多新的技术、管理问题，通过分析问题的原因，有针对性的制定应对和改进措施，大部问题均可得到彻底的解决或有效的改善，装配式钢结构住宅施工技术也将在不断积累经验中得以逐渐提高和成熟。当前阶段，建造成本仍是制约装配式钢结构住宅作为商品房发展的一个重要因素；研发及推广过程中，仅从设计指标方面考虑降低建造成本，不考虑由此带来的施工难度增加及施工成本提高，不利于最终建造成本的降低。
参考文献：
[1]丁士昭，冯宗展等.建筑工程管理与实务[M].北京：中国建筑工业出版社，2018年.
[2]刘东卫等.装配式钢结构建筑技术标准[M].北京：中国建筑工业出版社，2017年.
论文作者:尹洪慈
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：钢结构论文; 混凝土论文; 住宅论文; 梁柱论文; 构件论文; 塔吊论文; 精度论文; 《基层建设》2019年第13期论文;