劉一鳴
(山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司,山東 濰坊 262500)
運(yùn)用高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)時(shí),會存在很多風(fēng)險(xiǎn)問題,比如蠕性形變風(fēng)險(xiǎn)、焊接工藝缺陷風(fēng)險(xiǎn)、材料缺陷風(fēng)險(xiǎn)、防腐工藝缺陷風(fēng)險(xiǎn)等,這些風(fēng)險(xiǎn)問題會影響鋼結(jié)構(gòu)整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,加大了高層建筑的風(fēng)險(xiǎn)隱患。因此,進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點(diǎn)施工時(shí),需要研究分析各種風(fēng)險(xiǎn)缺陷問題,通過加強(qiáng)培訓(xùn)、打造高素質(zhì)團(tuán)隊(duì)、精細(xì)化系統(tǒng)化管理施工過程等管理策略,提高鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點(diǎn)的施工效率和質(zhì)量,確保高層住宅質(zhì)量符合相關(guān)建設(shè)要求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
在高層鋼結(jié)構(gòu)施工中,梁、柱結(jié)構(gòu)類型分為H形和懸臂形,它們的節(jié)點(diǎn)施工方式存在差異性,施工人員需要根據(jù)具體類型采用合適的施工技術(shù)。在實(shí)際的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)中,H形截面是常見的鋼結(jié)構(gòu)梁柱施工形式。進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)H形梁、柱結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工時(shí),連接處需要使用強(qiáng)度高的螺栓,最好不要使用焊接方式,這是因?yàn)樵诤附舆^程中會產(chǎn)生一定的應(yīng)力,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接形變問題,從而大大降低了鋼結(jié)構(gòu)的荷載力,影響了高層建筑整體的穩(wěn)定性,而通過使用高強(qiáng)度螺栓則能夠確保連接節(jié)點(diǎn)的受力性能得到顯著增強(qiáng),提高高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的整體質(zhì)量,保證使用安全。進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)懸臂短梁、柱結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工時(shí),通常會在加工廠提前使用焊接方式對懸臂短梁與柱的節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行有效連接;如果需要在施工現(xiàn)場進(jìn)行連接,為了提高連接效率和質(zhì)量就需要使用預(yù)制拼接方式。進(jìn)行預(yù)制拼接施工時(shí),節(jié)點(diǎn)處通過使用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接,不僅能提高施工效率,還能確保節(jié)點(diǎn)連接處的穩(wěn)固性,為后續(xù)工程施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
H形截面分為強(qiáng)軸體和弱軸體,截面上2個(gè)主軸截面的剛度完全不同,差異性很大,尤其是在柱截面應(yīng)用中,由于弱軸體缺乏良好的穩(wěn)定性,不僅無法達(dá)到施工的相關(guān)建設(shè)要求,而且不具備優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)性能。跟H形鋼柱相比,鋼管柱與其主軸截面具有良好的剛度以及較高的截面慣性矩,擁有相似的承載能力,將其應(yīng)用在室內(nèi)中,不僅美觀好看,而且能夠方便后續(xù)裝修裝飾工程施工,保證了裝飾工程的施工效率。此外,對于鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的建筑來說,通過使用鋼管混凝土柱能夠充分發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)與混凝土材料的應(yīng)用優(yōu)勢,提高建筑結(jié)構(gòu)的抗火性能和結(jié)構(gòu)整體的承載性能,這也是其在中國裝配式建筑工程被廣泛應(yīng)用的主要原因。然而鋼管柱屬于閉口型的截面形式,進(jìn)行裝配式連接時(shí),它與H形鋼梁無法高效連接,難度很大,而且進(jìn)行螺栓緊固處理時(shí),由于缺乏適宜的操作空間導(dǎo)致實(shí)際操作效果不佳,這對其在裝配式連接節(jié)點(diǎn)工程的實(shí)際應(yīng)用非常不利,起到了一定的限制作用。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,中國不斷研究新型的裝配節(jié)點(diǎn)施工技術(shù),持續(xù)優(yōu)化完善連接節(jié)點(diǎn)技術(shù),在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新和更新?lián)Q代,顯著提升連接節(jié)點(diǎn)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。
高層建筑雖然具有不同的建筑施工要求,但是大多數(shù)情況下施工墻板主要使用的是蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板。蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板的主要原材料有水泥、砂子、石頭等,它的主要優(yōu)勢為自身的質(zhì)量很輕,安裝簡單便捷,并具有良好的保溫性能和隔音性能,同時(shí)防火性能優(yōu)異,這樣就能夠提高高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的保溫效果和隔音效果,延長住宅建筑的使用年限,確保人們的居住安全。一般來說,蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板的保溫效果是普通材料的10倍之多。
進(jìn)行墻板結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工時(shí),需要注意以下細(xì)節(jié)問題:①對外墻板與梁進(jìn)行連接時(shí),如果采用的是雙層蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板墻板,安裝順序?yàn)橄劝惭b外墻側(cè)板,再安裝內(nèi)層墻板,最后進(jìn)行灰縫施工,填補(bǔ)好灰縫。進(jìn)行外墻側(cè)板安裝時(shí),墻板需要使用機(jī)械設(shè)備吊裝到規(guī)定的高度,再使用纜風(fēng)繩將墻板移動到指定方位,墻板到達(dá)指定位置后就需要固定處理,通常使用的是L形勾頭,確保保溫板與外墻側(cè)板表面兩者貼合的緊密性。②進(jìn)行墻板間隙連接施工時(shí),鋼骨架是必不可少使用的工具,鋼龍骨與墻板間的距離需要保持在30 cm,固定時(shí)使用自動螺絲釘,螺絲釘適宜長度為5 cm。③進(jìn)行墻板與門窗連接節(jié)點(diǎn)施工時(shí),需要先安裝門窗下部分的墻板,再安裝上部分墻板,上部分墻板中需要設(shè)置好骨架,門窗部門的墻板固定時(shí)還是需要使用自動螺絲釘進(jìn)行固定,提高牢固度。④進(jìn)行外墻板與柱連接節(jié)點(diǎn)施工時(shí),需要同時(shí)使用雙層蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板和保溫層,在鋼柱的連接處,需要首先固定蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板,然后2個(gè)墻板的縫隙位置需要插入c3連接件,最后再使用螺釘進(jìn)行固定,將T形節(jié)點(diǎn)焊在鋼柱上,以上工序完成后,就可以進(jìn)行保溫板鋪設(shè)工作[1]。
進(jìn)行鋼管束和H形鋼梁安裝時(shí),由于自身質(zhì)量的影響以及應(yīng)力變化作用,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變問題。加上結(jié)構(gòu)抗性的影響,鋼結(jié)構(gòu)形變過程中會產(chǎn)生2部分的形變風(fēng)險(xiǎn),其一是彈性形變風(fēng)險(xiǎn),其二是蠕性形變風(fēng)險(xiǎn),蠕性形變風(fēng)險(xiǎn)所帶來的危害性是比較大的。蠕性形變不僅會對鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)受力性質(zhì)產(chǎn)生直接影響,也會嚴(yán)重影響鋼結(jié)構(gòu)的材料分子結(jié)構(gòu)。通常情況下,一旦鋼管束和H形鋼梁安裝完成后,就需要及時(shí)澆筑混凝土,利用混凝土的抗彎、抗剪特性對鋼結(jié)構(gòu)的蠕性形變進(jìn)行有效保護(hù),以此來大大降低鋼結(jié)構(gòu)裝配節(jié)點(diǎn)施工的應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)。如果混凝土澆筑不及時(shí),鋼結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)蠕性形變,加大了鋼結(jié)構(gòu)裝配節(jié)點(diǎn)施工的應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn),再加上風(fēng)力等共振影響,鋼結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)振動疲勞或者高周疲勞問題,帶來的后果更為嚴(yán)重。因此,在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)裝配節(jié)點(diǎn)安裝施工時(shí),需要高度重視框剪結(jié)構(gòu)混凝土的澆筑、振動、養(yǎng)護(hù)工作,各個(gè)施工工序間需要保持密切配合,避免加大鋼結(jié)構(gòu)的施工安裝風(fēng)險(xiǎn)。
在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑施工中,通常都是使用焊接的形式來有效連接各個(gè)構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)部分,這就對焊接工藝提出了更高的要求,鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量會對鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的牢固程度產(chǎn)生直接影響。由于高層建筑的建設(shè)高度高,整體的焊接工作量比較大,焊接工藝也多而復(fù)雜,拿H形鋼梁成型來說,涉及到的焊接工藝就有好幾種,比如高頻焊接、熱軋方式等,它們在加工工藝、損耗和特點(diǎn)上都有很大的區(qū)別。此外,在進(jìn)行裝配節(jié)點(diǎn)施工時(shí),也需要使用種類不同的焊接工藝。就現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)焊接安裝來說,主要使用的是手持式焊接設(shè)備,在焊接過程中會出現(xiàn)一定的缺陷風(fēng)險(xiǎn),比如焊接裂紋、空焊等問題。這些缺陷風(fēng)險(xiǎn)會給焊縫的應(yīng)力應(yīng)變和結(jié)構(gòu)抗性帶來不良后果,一旦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞,節(jié)點(diǎn)焊接處就會出現(xiàn)應(yīng)力改變或者應(yīng)力破壞,導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)問題產(chǎn)生。
在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)中,為了提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性,主要使用的是標(biāo)準(zhǔn)較高的建筑結(jié)構(gòu)專用鋼材,比如1 297 t的低合金髙強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。正常情況下,這種鋼材基本不會出現(xiàn)材料缺陷問題,但是由于各種外在因素的影響,材料本身缺陷問題還是存在一定的發(fā)生概率,比如:①鋼材本身微晶結(jié)構(gòu)的缺陷,原因在于材料成分控制不合理、煉鋼和軋鋼過程中使用的工藝不當(dāng)?shù)仍斐傻?,大大降低了鋼材較大面積的結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變性能,這樣的鋼結(jié)構(gòu)安裝成型后,整體系統(tǒng)的應(yīng)力應(yīng)變特性就不符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求;②在軋鋼過程中,鋼材會出現(xiàn)一些微觀缺陷問題,比如氣泡、裂隙問題等,這樣鋼材局部就會出現(xiàn)材料缺陷,加大了鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)本身的隱患風(fēng)險(xiǎn)[2]。
在鋼結(jié)構(gòu)的原電池反應(yīng)作用下,鋼結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)銹蝕情況,如果采取了防腐設(shè)計(jì),強(qiáng)制陰極反應(yīng)系統(tǒng)就能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)的整體銹蝕過程起到很好的抑制作用。但是,對于部分已經(jīng)發(fā)生銹蝕情況的鋼結(jié)構(gòu)來說,抑制作用意義并不大,這就給鋼結(jié)構(gòu)整體系統(tǒng)帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后,需要打磨處理鋼結(jié)構(gòu)表面,也可以將防銹涂層涂刷在鋼結(jié)構(gòu)表面,通過這2種方式能夠有效避免鋼結(jié)構(gòu)表面直接接觸到空氣,
確保鋼結(jié)構(gòu)具有良好的防腐性。如果鋼結(jié)構(gòu)本身就存在氣泡、裂隙等微觀缺陷,那么鋼結(jié)構(gòu)材料表面的銹蝕就會直接侵入到內(nèi)部,采用打磨處理方式只能清除表面的銹蝕,并不能完成去除掉內(nèi)部深處的蓬松氧化物,即便是涂刷了防腐涂層,鋼結(jié)構(gòu)仍舊會存在一些銹蝕點(diǎn)。經(jīng)過時(shí)間的推移,防腐工藝缺陷會給鋼結(jié)構(gòu)本身帶來巨大的隱患。
進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點(diǎn)施工時(shí),需要采取有效的管理策略,全面落實(shí)鋼結(jié)構(gòu)裝配節(jié)點(diǎn)施工技術(shù),提高施工效率和質(zhì)量,確保鋼結(jié)構(gòu)整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,最大限度發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢。具體可以從以下幾個(gè)方面入手。
進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配施工時(shí),通常是由第三方設(shè)計(jì)院完成所有的規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì),當(dāng)各設(shè)計(jì)方案完成后,施工單位可以根據(jù)承包合同賦予的相關(guān)權(quán)限適度修改調(diào)整施工設(shè)計(jì)方案,這就導(dǎo)致很多施工設(shè)計(jì)成果無法被應(yīng)用到實(shí)際施工中。尤其是鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)吊裝和焊接等施工工藝方面,施工單位會對其進(jìn)行大幅度修正,究其原因,設(shè)計(jì)人員進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí),往往基于以往的工作經(jīng)驗(yàn),過多的依靠有限元模型和3D模型的模擬論證,導(dǎo)致施工設(shè)計(jì)無法貼合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,實(shí)用性較差。如果施工過程中出現(xiàn)變更設(shè)計(jì),所帶來的影響更加嚴(yán)重,不僅會變動所有構(gòu)件的連接節(jié)點(diǎn),還會波及原本已經(jīng)施工建設(shè)好的成果,需要改動已經(jīng)安裝好或者加工的構(gòu)件,帶來不可預(yù)估的經(jīng)濟(jì)損失。因此,在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配施工前期,需要將裝配節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)工作作為重中之重,提高整體裝配節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和可行性,避免施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量安全隱患和工藝缺陷問題。設(shè)計(jì)人員需要考慮好所有預(yù)制構(gòu)件的連接節(jié)點(diǎn)以及安裝誤差,在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)完全溶解消化掉誤差,減少施工過程中的設(shè)計(jì)變更問題,確保施工和后期的裝飾裝修等工序完美銜接。
建筑材料是高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)的重要元素,常用的建筑材料有低合金高強(qiáng) 度結(jié)構(gòu)鋼、焊條、除銹劑、防腐涂料等,這些材料的質(zhì)量合格與否都會直接影響到高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的整體建設(shè)質(zhì)量。如果材料采購和驗(yàn)收環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,在施工過程中很可能出現(xiàn)材料缺陷風(fēng)險(xiǎn),也可能會引發(fā)蠕性形變風(fēng)險(xiǎn),因此,施工單位需要對采購、驗(yàn)收環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控,強(qiáng)化材料管理,確保流入到施工環(huán)節(jié)的各項(xiàng)建筑材料質(zhì)量符合施工要求。拿鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的材料質(zhì)量控制來說,如果由承建方負(fù)責(zé)材料采購,那么就需要以采購合同的技術(shù)條款作為驗(yàn)收依據(jù),采購驗(yàn)收過程中可以采取全檢或者抽檢的方式,仔細(xì)觀察鋼結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量,查看外觀是否存在劃痕、污漬,還需要采用專業(yè)儀器檢測材料的相關(guān)技術(shù)指標(biāo),確保材料的使用性能符合合同要求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然承建方也可以將驗(yàn)收工作全權(quán)委托給第三方檢測機(jī)構(gòu),由第三方提供專業(yè)的技術(shù)服務(wù),提高材料檢測效率和質(zhì)量。如果是由建設(shè)方負(fù)責(zé)材料采購,那么當(dāng)承建方接手材料時(shí),確保雙方的負(fù)責(zé)人全部在場的情況下進(jìn)行驗(yàn)收,詳細(xì)記錄各項(xiàng)驗(yàn)收結(jié)果,驗(yàn)收合格后雙方負(fù)責(zé)人需要在相關(guān)驗(yàn)收資料上簽字蓋章,避免日后材料出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)雙方推諉責(zé)任。
建筑材料進(jìn)入施工現(xiàn)場后,施工單位需要制定全面完善的材料管理制度,安排專人負(fù)責(zé)材料存儲工作。所有的建筑材料需要嚴(yán)格按照存儲條件分類堆放,不能隨意堆放或者混放在一起,同時(shí)對于材料還需要做好防潮、防水、防火工作,避免鋼結(jié)構(gòu)材料出現(xiàn)腐蝕問題。建筑材料堆放完成后需要做好標(biāo)識,標(biāo)示牌中詳細(xì)記錄材料名稱、數(shù)量、規(guī)格、型號、入場日期、使用節(jié)點(diǎn)等,方便后續(xù)施工人員領(lǐng)取材料,避免出現(xiàn)材料發(fā)放失誤問題。
在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅施工中,施工單位需要采用系統(tǒng)化、精細(xì)化管理方式,嚴(yán)格管理施工現(xiàn)場的各項(xiàng)活動,各部門、各人員需要提前協(xié)調(diào)溝通,各工藝流程、施工技術(shù)需要環(huán)環(huán)相扣,整合協(xié)調(diào)各方資源,實(shí)現(xiàn)資源共享,提高施工規(guī)范性和流程化,確保高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點(diǎn)施工高效有序進(jìn)行,有效規(guī)避施工中的缺陷風(fēng)險(xiǎn)。精細(xì)化管理內(nèi)容可以圍繞施工人員、機(jī)械設(shè)備、施工流程等展開,比如施工人員精細(xì)化管理,需要了解各施工人員的施工特長,將其安排在合適的崗位上,確保人盡其才,才盡其用。機(jī)械設(shè)備精細(xì)化管理是指工程負(fù)責(zé)人需要了解各施工流程和施工技術(shù)所需要用到的機(jī)械設(shè)備,據(jù)此合理安排機(jī)械設(shè)備的入場時(shí)間,避免所有設(shè)備同時(shí)入場施工現(xiàn)場出現(xiàn)擁堵情況,也給施工現(xiàn)場帶來安全隱患。設(shè)備入場后,還需要定期檢查設(shè)備,進(jìn)行日常的保養(yǎng)維護(hù)工作,確保設(shè)備最大限度發(fā)揮出使用性能,提高施工效率。
首先,需要組織各管理人員深入學(xué)習(xí)技術(shù)合同,施工各工序的管理人員、企業(yè)高管等都需要到場學(xué)習(xí),通過對技術(shù)合同進(jìn)行學(xué)習(xí)、研究,能夠梳理出技術(shù)合同中的各種施工要點(diǎn),提前采取有效對策解決施工中可能存在的各項(xiàng)問題,確保施工安全,提高效率和質(zhì)量。必要情況下,還需要制定多種管理預(yù)案,安排管理人員、施工人員、項(xiàng)目主管、質(zhì)量監(jiān)督員等進(jìn)行現(xiàn)場預(yù)演,通過提前預(yù)演多套預(yù)案,預(yù)先控制施工中所有可能出現(xiàn)的管理問題。其次,技術(shù)部門需要全面了解施工工藝方案,在此基礎(chǔ)上做好技術(shù)交底工作,向施工人員詳細(xì)講解鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點(diǎn)施工中的施工要點(diǎn)、施工注意事項(xiàng)、重難點(diǎn)環(huán)節(jié)、薄弱環(huán)節(jié)等,確保施工人員明確掌握施工流程和施工工藝,保證裝配節(jié)點(diǎn)施工安全有序進(jìn)行。再次,施工企業(yè)要從施工技術(shù)入手,組織施工人員進(jìn)行施工技能培訓(xùn)。施工技能培訓(xùn)圍繞理論知識和實(shí)踐操作2方面內(nèi)容展開,培訓(xùn)工作結(jié)束后需要對所有的施工人員進(jìn)行技術(shù)考核考評,確保施工人員掌握先進(jìn)的施工技術(shù)。技術(shù)考核通過的施工人員需要頒發(fā)合格證書,考核未通過的人員需要繼續(xù)再培訓(xùn)教育,直到其考核通過為止,所有進(jìn)入施工現(xiàn)場的施工人員必須持證作業(yè),嚴(yán)禁違規(guī)作業(yè)和無證作業(yè),從根本上保證施工安全,切實(shí)提高高層鋼結(jié)構(gòu)施工效率和施工質(zhì)量。最后,所有分包方的現(xiàn)場負(fù)責(zé)人也需要對現(xiàn)場管理預(yù)案進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和交流,分包方的管理流程與承建方的管理流程要始終保持步調(diào)一致,同步進(jìn)行,避免管理流程不一致引發(fā)責(zé)任推諉現(xiàn)象。
綜上所述,進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)住宅裝配節(jié)點(diǎn)施工時(shí),需要研究分析施工技術(shù)中的各項(xiàng)缺陷風(fēng)險(xiǎn),采取有效的管理策略全面落實(shí)施工現(xiàn)場的技術(shù)措施,消除施工中的技術(shù)缺陷,提高施工現(xiàn)場的管理效果,為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。