浅谈装配式钢结构建筑的应用与发展

李立春

（涿州蓝天网架有限公司，河北 涿州 072750）

一、高层建筑装配式钢结构施工的关键性技术分析

（一）应用BIM 建模技术

BIM 技术是近些年新兴的一种建筑设计技术，一般应用于装配式建筑的设计阶段之中，按照建筑物的总体设计要求来建立标准化的模型，将设计的模型传输给工厂，工厂按照模型来进行预制件的生产，并且将成品生产完毕之后运到现场进行施工与安装，从而形成建筑物的整体结构。在BIM 建模中，BIM 技术可以根据设计工人设计的图纸实现三维建模，同时BIM 技术还可以对预制件节点的相关设计内容进行一定的优化设计，从而使得设计更加符合现实的需求。同时BIM 技术在使用的过程中可以配合使用TEKLA 与AUTOCAD 软件，这些软件的使用可以真实地模拟出施工现场的情况，可以显著地提升钢构件安装的效率。

（二）配件的吊装

吊装施工技术是保证钢结构构件能够被顺利运输到施工现场或施工部位的重要途径。吊装过程中应该明确要求吊装的总重量，如果超出了这个重量或者接近这个极限重量，应该引起管理人员的注意。钢结构构件的长度超过12m 或宽度超过3m 的情况下，应该使用分段吊装的技术进行吊装，这样能够提升吊装过程的安全性和吊装过程的平稳程度。钢结构构件吊装的过程中需要按照顺序进行吊装。例如，当构件被吊离地面之后，应该使用环链葫芦将整个构件的形态保持在水平的状态，并且以水平的状态缓慢地上升。钢结构构件在目标安装部位进行安装的过程中，应该在周围添加支护结构，保证安装过程的安全性。钢结构构件在吊装的情况下，如果因为周围的环境风阻比较大，可能会产生坠落的情况。

那么也应该等风力稍微减小时，再配备起重机。

（三）外围墙的施工技术分析

在高层建筑的钢结构施工过程中，外围墙的施工也是非常重要的一部分内容，从目前的生产实践特点来看，钢结构施工中所使用到的外墙板和节点连接件主要是来自预制厂的流水生产线，施工人员在外围墙的施工过程中主要是采用上限位点与下托点全面连接的方式进行施工的，在这样的过程中，通常还是采用全熔透焊的方式进行焊接的。其中的具体操作流程如下。工作人员需要按照图纸的设计要求对重点的节点位置进行参数的标注，尤其是要结合实际的施工情况对钢结构安装的垂直度和平整度进行有效地调整，接着在预制板墙起吊之前，应当对构件的型号以及安装的位置进行再一次的核对，确认无误之后才能够进行下一步的操作。从目前行业内的实践结果来看，预制外墙板的最大单块重要一般维持在400kg 左右，在安装的过程中可以按照施工的实际要求对吊车进行移动化的操作。最后，当对所有的预制构件调整完毕之后，施工人员接着就需要进行固定和焊接的处理工作，并且将预制构件的埋件与柱上的埋件连接在一起，从而使得整个施工过程的构件系统更加安全与可靠。

（四）钢结构的梁、柱安装技术分析

在钢结构的设计阶段中，我们可以使用BIM 技术将钢结构的梁、柱以及建筑物的整体模型制作完毕之后，那么就可以按照最终导出的结果进行钢立柱的施工工作，在该施工工作开始之前，工作人员应当严格地按照行业中三维模拟图与碰撞检查等方面的细节要求来对现场的施工工序进行合理优化，从而保证整个安装过程中的钢立柱位置与尺寸保持在合理的范围之内。从安全的角度来看，装配式建筑物的整体性能与梁、柱的安装质量是紧密相关的，所以工作人员在安装的过程中应当仔细核对梁、柱等施工材料的质量特点，保证原材料的可靠。在所有的准备工作完毕之后，施工人员就应当开始着手进行现场的梁、柱安装工作。在安装时，为了避免发生错位、位移现象的发生，施工人员在安装之前应当将主梁材料的两侧使用绳子将其捆扎起来，然后按照行业内的安装施工顺序进行吊装。为了使得安装过程更加顺畅和高效，施工人员可以结合工程的实际特点采用“一钩多吊”的技术来进行安装，但是需要注意的是，在进行该技术的操作过程中应当保证单次梁柱的起吊重量小于5t。

二、装配式钢结构建筑的发展建议

（一）加大对装配式钢结构建筑的宣传

装配式钢结构建筑存在诸多优点，因而国家层面正在大力推广宣传该类建筑，但是在社会层面对装配式钢结构建筑的了解并不充分，甚至存在很多误解。所以，当务之急是加大对装配式钢结构建筑的宣传，加深人们对装配式钢结构建筑的认识和理解，从源头上解决装配式钢结构建筑发展中遇到的问题。此外，装配式钢结构建筑目前缺少典型工程，无法建立起社会对其的广泛认同，建议多与大型房地产商沟通合作，建立起成规模的住宅群作为典型工程，进而产生口碑效应，产生良性循环。

（二）完善法律和规范体系

基于“简政放权”的原则，从国家层面引导建筑行业加快供给侧结构性改革刻不容缓，确保产业发展政策落实，从立法上建立健全建筑产业化体系。而政府投资项目需尽量采取装配式钢结构建设模式，将建筑工程转化为建筑产业化，不仅可以降低工程造价，还可以产生羊群效应。此外，地方政府需要制定符合本地区的建筑规范和标准，在规范本地区施工建筑体系的前提下为国家层面标准的完善提出地区性意见。总而言之，需要尽快促进装配式钢结构建筑产业标准化体系的建立和完善，推动、鼓励一体化经营模式的管理机制，改善、规范当前的施工机制，从而使得装配式钢结构建筑能够更加健康和快速的发展。

（三）完善施工人员培训制度

通过系统化、专业化的培训，培养出一批成熟的专业化工人，这是工程质量的基本保障。装配式钢结构建筑不同于传统的钢筋混凝土建筑，在构件码放、施工工艺等方面有着很大的差别，其对施工人员的施工水平有着更为严格的要求，因此完善施工人员施工前培训制度刻不容缓。

（四）做好防火、防锈蚀措施

基于钢材具有的材料特点，工程施工时必须做好防火和防锈蚀措施。工程上可以通过在钢结构构件的迎火面设置阻火屏障、砌筑耐火砖以及喷涂防火涂料的方式进行防火保护。近些年来，随着建筑防火相关技术的逐渐发展，目前绝大多数工程采用喷涂防火涂料的方法进行钢结构建筑的防火保护。而钢材的易锈蚀问题需要根据不同的环境条件，选取不同的方法来解决，常用的锈蚀控制技术有采用涂料涂层防护、采用金属镀层防护和采用电化学保护。

（五）装配式钢结构体系与BIM 技术结合

数字化、信息化的建设是未来建筑行业的大趋势，将装配式钢结构建筑与BIM技术相结合，建立信息模型，能够起到虚拟建造的效果，为现场施工提供一定的可视化依据。随着国内的发展，未来一定能够通过信息化的数据管理，利用人工智能机器人和数控机床实现数字化制造。此外，在现场安装阶段，还能够通过信息化技术反馈安装误差问题，达到精细化管理的目的。装配式钢结构建筑的发展，不仅要依靠其本身具有的优点，更需要国家完善相关法律法规，大力推动产业改革。在信息化的时代，更要推动装配式钢结构建筑与最先进、最成熟的技术相结合，才能发挥出体系整体的优势。科学的产业模式、完善的技术政策、合理的资源配置是建筑行业发展的方向，只有这样的项目建成后，才能建立一套设计完善的技术体系，在公平竞争和合理竞争之间取得平衡。建筑企业应给予装配式钢结构建筑更多的关注，从多个角度完成技术革新，同时国家层面应鼓励各高校加快对装配式钢结构建筑的研究，从基础领域给予技术支持，确保装配式钢结构建筑实现更高质量、更高速的发展。

三、钢结构装配式建筑发展趋势

近几年来，随着党中央、国务院、住建部等对大力发展装配式建筑的战略部署逐渐深入，各地有关政策密集落地，奖励、扶持、鼓励等成为关键词。不难看出，装配式建筑正逐渐带来建筑业领域内政策创新、机制创新、管理创新，行业转型升级利好不断。

2013 年四川雅安地震中，钢结构的四川广元市利州中学、广元市朝天区沙河镇小学同样也成为了地震中的公众避难所。遭受重大地震灾害之后，四川省住建厅编制的《四川省建筑产业现代化技术发展导则》中明确指出，全面应用钢结构，推广应用钢结构体系建筑，在政府投资的办公楼、保障性住房、医院、学校、体育馆、科技馆、博物馆、图书馆、展览馆、棚户区危旧房改造工程、历史建筑保护维护加固工程中大力应用钢结构建筑。节能环保也是国家大力推进钢结构住宅的重要原因。无论是在修建过程中，还是在拆除过程中，钢结构住宅都不需要、不用一砖一瓦，大大减少了传统黏土砖、灰砂砖的使用量，黏土砖破坏土地资源等问题也将迎刃而解。钢结构住宅在建筑施工中产生的建筑垃圾少，拆除后可循环利用，平均碳排放可降低35%左右，真正做到了绿色、节能、环保。对于房地产开发而言，虽然钢结构住宅的用钢量要高于传统混凝土结构，但是其基础建设费用极低，能够节约25%-33%的建设成本；对于土地的适应性更强，有些钢结构可能只需要打很浅的桩或者干脆不打桩。

钢结构住宅的工期快，因为是装配式建筑，部件和材料都是厂家生产出来后直接被应用。从工厂工业化生产加工出来的部件经过层层检验和审核，在用于房屋建造时，质量方面有保障。同时，如果钢构件和墙面、楼板良好配合，还可以使整套房屋多出5%的实用面积，于业主而言，在目前仍然按照以建筑面积购房的情况下，可以获得更高的得房率。钢结构住宅属于工业化建筑，与住宅产业化要求相符合，是提高劳动效率、提升建筑质量、可持续发展的新型建筑生产方式，也是我国未来建筑业的发展方向。

结束语：总而言之，高层建筑中应用装配式钢结构施工材料能够让钢结构在低耗能和高效使用的层面上进一步发展。并且从绿色环保的角度来看，能更好地促进人们的生活水平。因此，在我国现阶段，国内的建筑企业也对钢结构材料的应用采取了正视的态度，并且装配式钢结构材料在施工中的施工体量进一步增大，这对于装配式建筑而言有着重要的促进意义。