張罡睿

（廣西建筑科學研究設計院，廣西 南寧 530031）

1 裝配式鋼結構分類和技術特點

1.1 裝配式鋼結構分類

（1）鋼框架結構。鋼框架結構是裝配式鋼結構建筑的一種常見分類，該結構采用鋼柱、鋼梁和鋼框架搭建，具有良好的剛性和承載能力。鋼框架結構適用于中小型建筑，例如，倉庫、廠房以及輕型居住建筑等，由于采用了工廠化生產(chǎn)，鋼框架結構的構件質(zhì)量可控，能夠有效減少現(xiàn)場施工時間和安全風險。

（2）鋼筋混凝土框架結構。鋼筋混凝土框架結構是裝配式鋼結構建筑的另一種分類，該結構采用鋼筋混凝土柱、梁和樓板的組合，并以鋼筋混凝土墻體填充，這種結構具有較高的剛性和穩(wěn)定性，適用于大型建筑和高層建筑，如商業(yè)綜合體、寫字樓以及公共建筑等。裝配式鋼筋混凝土框架結構的生產(chǎn)過程中工廠化程度高，可以確保構件質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（3）鋼管混凝土結構。鋼管混凝土結構也屬于裝配式鋼結構建筑的一種分類，該結構通過鋼管作為外模，再進行混凝土澆筑，以增加結構的剛性和承載能力。鋼管混凝土結構適用于柱、梁等承重構件，具有優(yōu)異的抗震性能，相對傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構，該結構的制造相對簡單，同時，在施工過程中能夠減少需現(xiàn)場加工，節(jié)省了施工時間和資源。

1.2 裝配式鋼結構建筑的特點

（1）工廠化生產(chǎn)。裝配式鋼結構建筑的構件大部分在工廠內(nèi)進行制造，通過工廠化生產(chǎn)，可以實現(xiàn)工藝流程的標準化和質(zhì)量的可控，有效降低施工過程中的人為失誤，同時，工廠化生產(chǎn)減少了現(xiàn)場施工的時間和安全風險，提高了施工效率。

（2）現(xiàn)場組裝。裝配式鋼結構建筑的施工過程主要是進行構件的組裝和連接，由于構件在工廠中預制完成，現(xiàn)場施工主要集中在結構的組裝和安裝上，大大縮短了施工周期，這種現(xiàn)場組裝的方式減少了現(xiàn)場加工和浪費，提高了施工效率。

（3）輕量化設計。裝配式鋼結構建筑相較傳統(tǒng)的鋼結構，采用了輕量化設計，通過使用輕質(zhì)材料和優(yōu)化結構設計，減輕了建筑自重和地基負荷，這不僅減少了對地基的要求和成本，還節(jié)約了施工過程中的材料和能源消耗。

（4）環(huán)保節(jié)能。裝配式鋼結構建筑采用可循環(huán)利用的材料，如可再生材料和可回收材料，通過降低對自然資源的消耗，裝配式鋼結構建筑減少了對環(huán)境的負面影響。此外，由于優(yōu)化的結構設計和現(xiàn)代建筑技術的應用，裝配式鋼結構建筑能夠?qū)崿F(xiàn)高效的能源利用和室內(nèi)環(huán)境控制。

（5）耐久性和可靠性。裝配式鋼結構建筑具有較高的強度和穩(wěn)定性，能夠滿足相應的抗震、抗風等安全要求，通過合理的結構設計和施工工藝，裝配式鋼結構建筑能夠經(jīng)受自然災害和外力作用的考驗，此外，裝配式建筑還可以進行單體化的構件檢測和質(zhì)量控制，保證了建筑的可靠性和耐久性。

（6）靈活性和可拆裝性。裝配式鋼結構建筑的構件可以進行組裝和拆卸，這使得建筑的后期改造、擴建或拆除變得更加方便和靈活，相比傳統(tǒng)的建筑結構，裝配式鋼結構的可拆裝性為建筑提供了更多的發(fā)展?jié)摿涂沙掷m(xù)利用的可能性。

2 裝配式鋼結構建筑施工技術的優(yōu)勢

2.1 快速施工和高效率

裝配式鋼結構建筑采用工廠預制和模塊化設計，能夠大幅度縮短施工周期，相比傳統(tǒng)施工方式，裝配式鋼結構建筑的制造和施工可以同時進行，不受現(xiàn)場氣候和季節(jié)的限制。鋼構件在工廠中進行精確制造后，便可直接運輸至現(xiàn)場進行快速組裝，大大縮短了工程周期。此外，模塊化設計使得施工流程高度標準化，可以實現(xiàn)易于操作、高效率的裝配工作，有效提高了施工速度。

2.2 質(zhì)量控制和安全保障

裝配式鋼結構建筑在制造工廠中進行嚴格的質(zhì)量控制，通過標準化的制造過程和詳細的質(zhì)量檢驗，確保構件的準確性和一致性，此外，模塊化的設計和施工能夠大大減少人為失誤的可能性，提高了施工的精確度和質(zhì)量的可控性。在現(xiàn)場施工過程中，各個構件的精確對接和牢固連接也能夠確保整個結構的穩(wěn)定性和安全性，裝配式鋼結構建筑還可采用該建筑模型的專門設計規(guī)范，進一步加強結構的安全性。

2.3 環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展

裝配式鋼結構建筑強調(diào)工業(yè)化生產(chǎn)和模塊化設計，有效減少了現(xiàn)場施工對資源和能源的需求。鋼材作為可回收材料，能夠有效地減少建筑廢棄物的產(chǎn)生，并實現(xiàn)資源的再利用。此外，鋼結構建筑相比傳統(tǒng)混凝土建筑具有輕質(zhì)化特點，減少了建筑對土地的承載壓力，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑形式。同時，裝配式施工過程中能夠減少噪音、灰塵和污染物的釋放，對周邊環(huán)境影響較小，這些環(huán)保和可持續(xù)的特性使得裝配式鋼結構建筑成為未來建筑發(fā)展的趨勢。

3 裝配式鋼結構建筑施工技術應用

3.1 鋼結構制造與預制技術

裝配式鋼結構建筑的制造過程通常涉及多個步驟，其中包括鋼材的切割、焊接和拼裝等工藝。根據(jù)設計圖紙中的尺寸要求，工程師會對鋼材進行精確的切割，可通過高精度設備如數(shù)控切割機實現(xiàn)，確保鋼材的準確度和一致性。然后，經(jīng)過切割的鋼材會通過焊接工藝連接在一起，形成構件的基本形狀。焊接通常使用各種焊接技術，如電弧焊、氣焊、激光焊等，以確保連接的強度和穩(wěn)定性，預制的鋼構件可以按照計劃進行標記、包裝和運輸，以便在現(xiàn)場進行快速組裝。

3.2 模塊化設計與施工

裝配式鋼結構建筑的核心思想是模塊化設計和施工，這意味著將整個建筑劃分為多個標準化的模塊，每個模塊都可以獨立制造和運輸。模塊化設計可以極大地提高施工效率和質(zhì)量控制，減少現(xiàn)場工作量和時間，模塊化還允許同時進行多個工作任務，如制造、運輸和現(xiàn)場安裝，從而實現(xiàn)施工進度的有效管理和控制。每個模塊都經(jīng)過精確設計和制造，以確保在現(xiàn)場組裝時的高度匹配和連接。

3.3 現(xiàn)場安裝與吊裝技術

裝配式鋼結構建筑的組裝通常通過吊裝完成，在現(xiàn)場施工前，必須進行現(xiàn)場調(diào)查和準備工作，確保場地的空間和設備能夠容納吊裝操作。然后，吊車或起重機將預制的鋼構件準確地吊裝到建筑物的預定位置，吊裝需要高度協(xié)調(diào)和準確操作，以確保構件的安全性和穩(wěn)定性。事先進行吊裝方案和風險評估是必要的，以確保安全施工，一旦構件安裝到位，需要進行進一步的精確調(diào)整和固定，如螺栓連接、焊接等，以確保結構的穩(wěn)定性和安全性。

3.4 基礎處理與固定

鋼結構建筑的基礎處理是確保整個建筑物穩(wěn)定性的重要步驟，需要進行地基處理，這可能包括挖掘、填土和加固等。地基處理的目的是確保地基承載能力滿足建筑物的要求，并提供穩(wěn)定的支撐。此外，在地下施工中，還需要考慮地下管線的布置和地下結構的建設，如地下停車場或地下設施。在安裝鋼結構前，必須在基礎上進行固定和加固，以確保整個建筑物的穩(wěn)定性和承載能力。這可能涉及混凝土澆筑、螺栓固定和鋼筋加固等工藝。

3.5 配套設施與裝修

裝配式鋼結構建筑在施工過程中，還需要考慮配套設施的安裝，包括水電管線、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等基礎設施的布置和連接，這些配套設施的安裝需要與鋼結構的施工相協(xié)調(diào)，以確保管線的合理布置和連接，保證安全、可靠的使用。此外，裝配式鋼結構建筑在完成施工后還需要進行內(nèi)外裝修工程，包括墻面裝飾、地板鋪設、室內(nèi)設備安裝等。

4 裝配式鋼結構建筑的施工工藝創(chuàng)新

4.1 預制工廠化生產(chǎn)

裝配式鋼結構建筑的施工工藝創(chuàng)新之一是采用預制工廠化生產(chǎn)的方式，即在工廠中提前制造好各種構件和模塊，然后運到現(xiàn)場進行裝配。這種方式能夠提高施工效率，減少現(xiàn)場施工時間，同時能夠保證施工質(zhì)量和安全。在傳統(tǒng)的施工方式中，鋼結構建筑的構件需要在現(xiàn)場進行加工、焊接和鉆孔等繁瑣的工序，而預制工廠化生產(chǎn)將這些工序轉(zhuǎn)移到了工廠中完成。在工廠內(nèi)，可以通過高度自動化的生產(chǎn)線進行構件的制造和裝配，提高工作效率和質(zhì)量控制。同時，工廠環(huán)境相對穩(wěn)定，可以提供更好的工作條件，減少對施工人員的身體負荷，降低事故風險。預制工廠化生產(chǎn)還可以有效縮短施工周期，在傳統(tǒng)的施工過程中，施工現(xiàn)場需要進行大量的協(xié)調(diào)和組織工作，而預制工廠化生產(chǎn)可以將這些工作提前完成。一旦現(xiàn)場準備就緒，預制的構件和模塊可以迅速運輸?shù)浆F(xiàn)場，并進行快速的拼裝和安裝。因此，與傳統(tǒng)施工方式相比，預制工廠化生產(chǎn)可以將整個施工周期縮短30%～50%。

4.2 模塊化設計與標準化

裝配式鋼結構建筑的施工工藝創(chuàng)新還包括模塊化設計與標準化，通過將建筑模塊化設計，將其制作成標準化構件和模塊，實現(xiàn)了工程的標準化和規(guī)?；a(chǎn)，可以降低設計和施工難度，提高整體施工效率，并且方便后期拆卸和重新組裝。模塊化設計是將建筑劃分為獨立的模塊，每個模塊都是一個完整的單元，在制造過程中可以獨立生產(chǎn)和檢查，這樣的設計可以加速施工速度，因為各個模塊可以并行制造和運輸，然后在現(xiàn)場組裝。此外，模塊化設計還可以提高建筑的靈活性，因為模塊可以根據(jù)需要進行組合和重新配置，實現(xiàn)個性化的設計和改變。標準化是指將不同的構件和模塊進行統(tǒng)一的規(guī)格和尺寸設計，以便在不同的項目中通用，通過標準化設計，可以減少設計和生產(chǎn)的時間和成本，提高生產(chǎn)效率。同時，標準化還可以提高質(zhì)量控制，減少因為不同供應商和承包商之間的差異而導致的問題。

4.3 現(xiàn)場裝配技術

傳統(tǒng)的鋼結構建筑施工需要在現(xiàn)場進行焊接和鉆孔等繁瑣的工序，而裝配式鋼結構建筑的施工工藝創(chuàng)新在現(xiàn)場采用更加簡便快捷的現(xiàn)場裝配技術，這些技術包括采用螺栓連接、快速安裝法蘭等方式，減少了施工工藝的復雜性和施工時間，提高了施工效率。現(xiàn)場裝配技術是將預制好的構件和模塊在現(xiàn)場進行快速的拼裝和安裝。其中，螺栓連接是一種常用的技術，通過預先在構件上打孔，然后使用螺栓進行連接，這種方式相比焊接可以更靈活地組裝和更加方便地拆卸，同時也減少了對現(xiàn)場高溫焊接的需求，降低了安全風險。快速安裝法蘭是另一種常用的現(xiàn)場裝配技術，通過在構件之間使用法蘭進行連接，這種方式可以減少施工中的焊接工序，提高施工效率，并且方便后期的維護和改動。采用現(xiàn)場裝配技術可以大幅度縮短施工周期和減少現(xiàn)場工作量。由于構件已經(jīng)在工廠中進行了預制和加工，現(xiàn)場的施工只需要進行組裝和連接即可，與傳統(tǒng)的施工方式相比，現(xiàn)場裝配技術可以將施工時間縮短約50%～70%，從而節(jié)約了人力資源和施工成本。

4.4 數(shù)字化施工管理

裝配式鋼結構建筑的施工工藝創(chuàng)新還包括數(shù)字化施工管理，通過引入先進的信息技術和建筑信息模型(BIM)等工具，實現(xiàn)施工過程的全過程可視化和數(shù)字化管理，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)和解決施工中的問題，協(xié)調(diào)各方的工作，提高施工效率和質(zhì)量，并降低成本和安全風險。數(shù)字化施工管理的關鍵是建筑信息模型(BIM)的應用，BIM 是一種基于三維模型的數(shù)字化建筑設計和管理的方法，通過BIM，可以將建筑項目的各個方面包括設計、施工、運維等信息整合到一個統(tǒng)一的模型中，實現(xiàn)全過程的可視化和協(xié)同管理。在裝配式鋼結構建筑的施工中，BIM 可以被用來進行設計和碰撞檢測，通過BIM 模型的建立，可以對建筑的各個部分進行仿真和預測，發(fā)現(xiàn)設計問題、空間沖突等潛在的施工難點，提前進行協(xié)調(diào)和優(yōu)化。此外，BIM 還可以用于施工進度管理、資源調(diào)配和材料供應等方面，實現(xiàn)施工過程的精細化管理。

5 結語

首先，采用智能化裝配工具和精密制造的鋼結構構件，有效降低了高空作業(yè)的風險，并提高了整體結構的穩(wěn)定性與可靠性。其次，裝配式鋼結構建筑施工技術能夠顯著提高施工效率，通過工廠化生產(chǎn)、標準化設計和流水線作業(yè)，大幅縮短了施工周期，使得工程項目能夠更快速地完工。在實際案例中，裝配結構的施工周期縮短了50%以上。裝配式鋼結構建筑施工技術能夠保證施工質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性，通過工廠內(nèi)精密制造和嚴格質(zhì)量控制，確保了構件質(zhì)量的高度可控，標準化的設計和施工流程減少了人為因素引起的質(zhì)量問題，使得建筑具有更出色的抗震性、抗風性和耐久性。