高层装配式钢结构住宅施工设计及关键技术研究.docxVIP

1工程概况

济南先行区绿色建设国际产业园租赁住房C–3–1地块主要包括8栋住宅、1栋2层社区服务中心以及1层地下车库，其中4号住宅最高达56.7?m。总建筑面积77?586.65?㎡，其中地上建筑面积55?298?㎡，地下建筑面积22?288.65?㎡。地上住宅及服务中心为钢结构。地下1层车库为钢框架–支撑结构体系，内外墙为ACC条板墙，项目设计装配率为77?%。

钢结构住宅装配式工程主要包括钢结构加工与安装、预制楼梯安装、钢桁架楼承板安装、AAC墙板安装等主要装配式施工作业。钢结构最大构件深化设计重量约2.5?t。本项目装配率高达77?%，钢柱、钢梁制作与安装及楼承板、AAC墙板等附属构件的安装施工需交叉作业，安全风险较高，施工难度较大。

2设计关键技术

2.1基于BIM技术构件深化设计

地上工程各单体建筑均为钢柱钢梁框架结构，钢框柱为箱形柱，内灌自密实混凝土，外涂非膨胀型防火涂料，最厚可达40?mm。单根钢柱最高为4层、最大重量2.482?t，钢柱接口部位均设在楼板以上1.5?m处，单根钢梁最重0.349?t。钢结构加工制作前需进行二次深化设计。本项目依托Tekla与Revit软件建模对节点及整体进行深化设计，对钢构件进行分段并编号，明确各构件尺寸及连接方式。BIM建模结果如图1所示。

图1BIM建模示意

2.2施工顺序优化

本项目钢结构整体安装遵循“由下至上、先柱后梁、先主梁后次梁”的顺序。其中1~4号楼设有独立塔式起重机，各楼可同步施工；5号楼与7号楼、6号楼与8号楼使用同一架塔式起重机，无法同步施工，为缩短施工工期，使用50?t汽车式起重机进行辅助吊装。将单体划分为6个吊装区域，各区域内依次进行钢柱、钢梁、钢斜撑吊装。吊装区域划分如图2所示。

图2吊装区域划分结果示意

2.3防火体系优化

本项目建筑耐火等级为一级，其中钢柱、支撑需满足3?h耐火极限，钢梁满足2?h耐火极限，其余构件满足1.5?h耐火极限。钢柱、支撑及钢梁均需采用非膨胀型防火涂料，其余构件采用膨胀型防火涂料，室外裸露构件采用室外型涂料，节点防火保护取连接构件中要求最高处。

涂料配合比是施工质量及防火性能的主要控制因素，需按检验报告严格配比，其中稀稠度按涂装方式确定，避免施工完毕后涂装流淌。涂装时分层进行，其中第1层施工时膨胀型、非膨胀型防火涂料厚度分别为0.8~1.2?mm、3~5?mm；第2层分别为1.3~1.5?mm、12~20?mm，直至施工至耐火厚度。对于非膨胀型防火涂料，第2层涂装完毕进行挂玻璃纤维网处理，以免脱落，处理完毕再进行下一层涂装。

2.4外墙防水体系优化

常规屋面防水方法是铺设防水卷材，通常易因卷材渗漏或施工阶段未铺设导致钢构件锈蚀。基于此，本项目在铺设防水卷材的基础上，在屋面板及墙板分别使用防水混凝土及防水板材技术，其中板材除自身防水性能较好外，安装时使用粘结砂浆进行填充，固定完毕通过密封胶处理，此时板缝内外均形成防水层。外墙面整体涂装防水涂料，最终可形成整体防水。技术优化后未增加施工步骤，成本同优化前基本一致，防水性能提升明显。

3钢结构施工关键技术

3.1工艺流程

总体施工工艺流程如图3所示。

图3总体工艺流程示意

3.2地脚锚栓预埋

本项目5号楼采用柱脚螺栓简易定位模具固定装置，钢柱通过8条M39锚栓与独立基础连接，锚栓长度980?mm，定位装置与锚栓可同步施工。本项目共计103根钢柱，与7号楼传统安装方法相比可节省工期30.9?h，效率提高30?%。

3.2.1整体思路与流程

地脚锚栓安装精度直接控制装配式钢结构住宅整体精度，埋设整体思路为：为确保预埋锚栓精度通过钢筋将锚板与基础和纵向插筋连接，钢筋绑扎完毕后对预埋螺栓及锚板进行二次校正定位，定位合格后浇筑混凝土。

施工流程：基础钢筋施工→柱插筋施工→测量放线→安装柱脚锚栓及锚板→预埋锚板调平→柱预埋锚板加固→校正、验收→浇筑基础混凝土。

3.2.2锚栓埋设与加固

基础与钢筋绑扎完毕，进行预埋件埋设工作。基于测量放样轴线整体就位预埋锚栓，首先确定预埋件周围4根固定角钢的纵横向中心线，并与定位基准线吻合，然后精确测量埋件4个角上锚栓顶面标高，当高度不足时，利用角钢或钢筋将埋件下的4根固定角钢抄平。

为避免混凝土浇筑时预埋件产生变形，除使埋件整体框架具有足够强度、刚度外，仍需采取相应的加固措施。将锚固底与底板钢筋焊接固定后，在四边加设刚性支撑，刚性支撑两端分别与锚栓和基础钢筋、柱纵向插筋连接；底板钢筋绑扎完毕，将预埋件与基础钢筋焊接为整体。加固前后需对埋件的位置及标高进行复测，利用胶合板制作临时锚板，固定螺栓间距及垂直度。

3.3钢柱安装

3.3.1吊装方案

（1）临时固定方案。采用传统方法在钢柱就位后需在其周围拉设缆风绳，以确保钢柱的稳定性，