丁浩珉 劉玲北

0 引言

隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的完善，建筑業(yè)逐步走向工業(yè)化，以確保綠色環(huán)保，節(jié)能減排等建設(shè)的功能效益。2021 年初，新冠肺炎的意外暴發(fā)打亂了人們的正常生活，使新的裝配式建筑體系廣為人知。在全民見證下，僅用10 天時(shí)間，施工人員就完成了火神山施工，18 天時(shí)間就完成了雷神山施工。鋼結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)代建筑業(yè)的重要組成部分，具有建筑的舒適性，良好的生態(tài)性能，大大提高了未來的建設(shè)方向。通過對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)主要技術(shù)內(nèi)容和設(shè)計(jì)要素的科學(xué)分析，使先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用，進(jìn)一步提高中國建筑的設(shè)計(jì)水平。裝配式鋼結(jié)構(gòu)所涉及的主要技術(shù)是廠房安裝，這在一定程度上影響了鍍層鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。在應(yīng)用綠色鋼結(jié)構(gòu)施工系統(tǒng)的背景下，必須不斷改進(jìn)和完善結(jié)構(gòu)技術(shù)，積極運(yùn)用現(xiàn)代管理方法，促進(jìn)裝配式建筑與節(jié)能技術(shù)的融合，確保其長(zhǎng)期發(fā)展。

1 建筑裝配式鋼結(jié)構(gòu)的基本概念

裝配式的鋼結(jié)構(gòu)主要以裝配式構(gòu)件的形式施工，經(jīng)過改造，將建筑、發(fā)展、建造及大廈管理一體化，以訂立不同的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高建筑的生產(chǎn)力和質(zhì)素，確保建筑的循環(huán)再用。這是一種節(jié)能環(huán)保的建筑，其設(shè)計(jì)涵蓋了整個(gè)施工過程，同時(shí)利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息平臺(tái)，將傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)和施工改造為“工業(yè)化、自動(dòng)化”的形式，不僅符合先進(jìn)的建筑發(fā)展理念，也符合“綠色建筑”的發(fā)展理念。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)結(jié)構(gòu)元素都是靈活的，可根據(jù)用戶需求自由設(shè)計(jì)，不影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。裝配式鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)不僅可以大大節(jié)省勞動(dòng)力，而且可以減少材料損失，減少污染，提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。現(xiàn)代科技的進(jìn)步有利于建筑業(yè)的發(fā)展，隨著中國城市化的發(fā)展，建筑質(zhì)量越來越受到重視，與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)使施工工業(yè)化，減少了資源消耗，使施工更環(huán)保。因此，鋼結(jié)構(gòu)在最近幾年變得很普遍。目前，裝配式鋼結(jié)構(gòu)是一種非常重要的施工形式。將綠色概念融入裝配式鋼結(jié)構(gòu)，建立綠色裝配式體系，對(duì)中國建筑業(yè)的發(fā)展具有重要作用。裝配式建筑是在建筑產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的建筑形式。在裝配式構(gòu)件方面，每件建筑構(gòu)件必須按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制造，然后進(jìn)行裝配和現(xiàn)場(chǎng)制造；裝配式鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)體系在設(shè)計(jì)上較為成熟，但其技術(shù)體系尚未完善，這也是“綠色”裝配式鋼結(jié)構(gòu)和應(yīng)用研發(fā)的核心內(nèi)容之一。此外，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)工期長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境易發(fā)生變化，常受風(fēng)蝕、降雨和季節(jié)性溫度變化影響，導(dǎo)致施工穩(wěn)定性和質(zhì)量問題嚴(yán)重，施工期長(zhǎng)，施工階段長(zhǎng)，但采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)可以減少對(duì)地下工程環(huán)境和條件的影響。它能有效地控制建筑工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，大大提高建筑的抗震性能。

2 鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

自1996 年以來，我國已成為世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)國，此后鋼鐵產(chǎn)量有所增長(zhǎng)，但鋼鐵消費(fèi)十分有限，導(dǎo)致大量生產(chǎn)過剩。當(dāng)時(shí)中國采用了一種較為傳統(tǒng)的建筑方法，建筑物的鋼含量只占鋼總量的4%，國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)僅占鋼材總量的5%，遠(yuǎn)低于其他發(fā)達(dá)國家的30%。因此，國家采取了一系列積極措施，大力宣傳綠色建筑材料，積極引進(jìn)裝配式件和鋼結(jié)構(gòu)，提高裝配式結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)消耗鋼鐵的過剩產(chǎn)能，以促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。在隨后的幾年里，一些省和自治區(qū)也制定了鼓勵(lì)裝配式建筑的政策。

2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀

20 世紀(jì)70 年代，美國開始采用裝配式結(jié)構(gòu)。同年，美國會(huì)通過了一系列全球適用的更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。目前，美國的裝配式結(jié)構(gòu)不僅注重住房質(zhì)量，而且注重其效益。在德國，裝配式系統(tǒng)主要包括石墻、混凝土、復(fù)合板等。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的強(qiáng)度和耐久性。目前，德國是低能耗建筑的最快動(dòng)力，處于大多數(shù)國家的前列。美國也積極促進(jìn)裝配式結(jié)構(gòu)的建造。政府指出，應(yīng)努力改進(jìn)安裝，降低生產(chǎn)成本，提高安裝效率，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間，改善建筑的質(zhì)量和安全，并最終降低10%的營(yíng)運(yùn)成本。

3 鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)存在的問題

（1）鋼鐵作為裝配式金屬的用途，不像一般的天然金屬，在同等條件下具有很高的耐蝕性。（2）對(duì)于投資者而言，低成本是建筑商偏好的主要原因。用鋼原料鑄造的鋼結(jié)構(gòu)，在裝配式建筑設(shè)計(jì)與施工中，隨著時(shí)間的推移，其鑄造材料在生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的重要作用，并且在實(shí)際應(yīng)用中也逐漸出現(xiàn)了一些技術(shù)上的障礙。鋼鐵結(jié)構(gòu)的制造過程依賴于過去的煉鋼經(jīng)驗(yàn)，而其要求的條件相對(duì)穩(wěn)定，是可以接受的。消費(fèi)者對(duì)鋼質(zhì)零件的精度要求和鋼結(jié)構(gòu)的性能檢測(cè)與優(yōu)化是鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)與裝配過程中的重要環(huán)節(jié)。由于在生產(chǎn)過程中，大部分零件都是由多家鋼廠加工的，因此，在結(jié)構(gòu)上要統(tǒng)一鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化加工與整體規(guī)劃。

4 鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的技術(shù)體系研究

4.1 鋼柱定位

鋼結(jié)構(gòu)框架應(yīng)能保證鋼柱第一部分的精確布置，使鋼柱的后續(xù)布置不致產(chǎn)生顯著的偏差。在兩個(gè)初始終端進(jìn)行類似試驗(yàn)時(shí)，初始位置必須準(zhǔn)確，應(yīng)根據(jù)安裝條件選擇適當(dāng)?shù)奈恢米鳛榈诙c(diǎn)。應(yīng)盡可能選擇不能損壞的位置和視野，以便通過封閉法合法地確定鋼柱方向各點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值。為此，需要使用適當(dāng)?shù)钠脚_(tái)支撐安全帶。平臺(tái)設(shè)計(jì)必須合理，提供非常穩(wěn)定的周邊支座，并應(yīng)防止混凝土澆筑及其他類似工程。應(yīng)使用適當(dāng)?shù)氖侄未_定鋼柱中心的適當(dāng)方向，并在錨柱周圍布置適當(dāng)?shù)木€。線路示意圖必須準(zhǔn)確，偏差必須在規(guī)定范圍內(nèi)；在設(shè)置錨點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使用整個(gè)點(diǎn)來顯示正確的方向。如有錯(cuò)誤，應(yīng)及時(shí)糾正。調(diào)整后再進(jìn)行復(fù)查，確保導(dǎo)數(shù)準(zhǔn)確無誤。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)的制作

（1）鋼結(jié)構(gòu)圖制作完成后，需要有設(shè)計(jì)圖來制作，鋼結(jié)構(gòu)要有相應(yīng)的施工方案，采購方要準(zhǔn)備相應(yīng)的材料。為保證材料達(dá)到使用要求，必須進(jìn)行等效試驗(yàn)，使其強(qiáng)度達(dá)到技術(shù)要求。（2）要把設(shè)計(jì)圖與相關(guān)的工藝方法結(jié)合起來，通過鋼結(jié)構(gòu)軟件的研究，設(shè)計(jì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，再覆蓋原材料得到各種半成品；為了保證鋼結(jié)構(gòu)半成品的質(zhì)量，必須進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制和必要的裝配試驗(yàn)。（3）在鋼結(jié)構(gòu)中，為了保證其質(zhì)量，必須采用焊接技術(shù)來防止氧化，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量。構(gòu)件生產(chǎn)完成后，必須進(jìn)行相應(yīng)的校正、檢驗(yàn)、除銹及表面處理。

4.3 柱的垂直度

首先，鋼柱的垂直度必須仔細(xì)檢查，這要求在相應(yīng)的起重安裝工作中，將等效電平置于鋼柱的兩側(cè)，以測(cè)量其高度。另外，應(yīng)該使用全臺(tái)儀表進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)量，以確保鋼柱的中心點(diǎn)是有一定角度的。在使用全臺(tái)儀表時(shí)，臺(tái)站與鋼柱的距離應(yīng)足以控制給定點(diǎn)的誤差。由于鋼柱第一部分的垂直測(cè)量會(huì)增加測(cè)量誤差，應(yīng)使用激光測(cè)高儀多位置測(cè)量每層的垂直度，以提供準(zhǔn)確的垂直測(cè)量結(jié)果。

4.4 科學(xué)地設(shè)計(jì)吊裝方案

為了充分保證起重系統(tǒng)的安全，要合理建立整個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行技術(shù)體系，合理利用各種技術(shù)。為了優(yōu)化系統(tǒng)，必須結(jié)合實(shí)際情況，精心選擇合適的塔式起重機(jī)進(jìn)行科學(xué)安裝，確保建筑完全安全，并盡量減少或防止工傷事故。在使用塔式起重機(jī)時(shí)，必須嚴(yán)格限制貨物區(qū)，嚴(yán)密保護(hù)環(huán)境，確保覆蓋范圍充分。所選用的吊車或起重機(jī)必須在分析零件重量的基礎(chǔ)上選擇，使其具有良好的功能，以達(dá)到吊裝要求，為避免影響后續(xù)設(shè)計(jì)，并合理提升構(gòu)造高度，提升功能應(yīng)在控制區(qū)內(nèi)進(jìn)行，以確保安全施工。

5 裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)施工管理措施

5.1 審核設(shè)計(jì)方案

在項(xiàng)目正式開工前，應(yīng)提前做好項(xiàng)目順利實(shí)施的準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上，施工人員應(yīng)以安全施工工作為原則，及時(shí)應(yīng)對(duì)和解決問題，避免出現(xiàn)潛在問題。在實(shí)施高技術(shù)、高難度施工時(shí)，設(shè)計(jì)方案中應(yīng)制定相應(yīng)的施工措施，需要三個(gè)建設(shè)項(xiàng)目，以便更有效地解決與建設(shè)過程有關(guān)的問題。施工問題必須及時(shí)解決，一旦出現(xiàn)延誤，將給施工項(xiàng)目造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

5.2 提升管理質(zhì)量

為提高建筑管理質(zhì)量，必須確保所有員工嚴(yán)格遵守有關(guān)的規(guī)范和制度，并由員工負(fù)責(zé)施工期間的準(zhǔn)備工作。如果錯(cuò)誤超過要求，應(yīng)予以糾正。因此，監(jiān)管機(jī)構(gòu)必須提供必要的指導(dǎo)。監(jiān)督機(jī)關(guān)應(yīng)當(dāng)密切注意可能發(fā)生錯(cuò)誤的地區(qū)，如果錯(cuò)誤超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行加工，保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量。不符合規(guī)定的，由監(jiān)事按照工程要求進(jìn)行審核，如果出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，應(yīng)及時(shí)通知其處理，然后才能繼續(xù)開發(fā)。

6 結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)階段，裝配式鋼結(jié)構(gòu)及建筑系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于建造業(yè)，不但大大提高建筑工程的穩(wěn)定性及安全性，還降低了建筑成本，縮短了施工周期，取得了非常積極的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)成果。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)是裝配式建筑系統(tǒng)的核心，對(duì)其過程和管理措施的驗(yàn)證和分析具有重要意義。在實(shí)際工作過程中，有關(guān)技術(shù)人員和操作人員應(yīng)注意鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和管理措施，以實(shí)現(xiàn)促進(jìn)工業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)。