钢结构住宅施工

钢结构在高层建筑方面的运用已经经历了数十年。美国，战后通过经济恢复第一次使用了钢结构建造高层建筑，随后，高层钢结构工程建设又一次的兴起。由于炼钢技术与成型制造工艺日趋发展，这就给运用钢结构工程带来新的生机，工程建设也不断的增加，因此，也就不断完善了钢结构设计和施工方面的技术，尤其是上世纪六十年代以来，高层钢结构工程飞速的发展，使得钢结构成为人们在高层建筑设计选型上的首选者。软体区1#楼高层住宅钢结构体系的应用研究，更好地提高钢结构体系在住宅产业当中的应用技术，推动国内钢结构在房地产业中的采用，为钢结构体系的发展做出贡献。

1 工程概况

软体区1#商住楼的建筑面积为3.3万㎡，地下是一层，地上为二十六层。它的位置处在武清开发区武清建总建设的小区内。在此建筑楼内，地下是车库，一到三层是公建部分(其外窗使用无框窗)，四层及其以上是居住楼(其外窗使用PVC塑钢窗以及中空玻璃)。承载重量的框架是箱形截面柱和H型梁，这些柱使用的都是马钢生产的Q345B型钢，并且都是在工厂车间加工生产的。楼面是施工现场浇筑混凝土，为保温屋面，我们使用PVC卷材防水聚乙脂发泡。内墙板使用南京产ALC，外墙直接在ALC板(蒸压轻质加气混凝土板)刷涂料。在房屋内，水和电(计量方式为分户)走的都是暗线，在和梁交叉的地方要走梁腹板并事先留好孔。使用美国原装金玛克电暖器。由于屋内的空间很大，可以精装修，这样更能发挥出钢结构的优势作用。

2 主要施工方法

2.1 对于钢结构加工制作箱型柱，我们一般使用钢板。对于加工以及钢结构构件的除锈和焊接都在加工车间完成。

2.1.1 箱型柱制作工艺

①钢板拼接。因为各段柱高均在十二米之下，为了确保在下料后钢板的直线度，我们首要做的是把两块钢板拼接在一起。注意，要在钢板的两端开坡口。②划线下料。要依据排料图划线，在划线时，长度方向留余量五十毫米(并沿着划线每隔5米钻Φ8mm孔)，宽度方向三毫米。注意，中间的隔板划线不再留余量。使用2台半自动切割机一同沿着划线中心进行切割。注意，每隔5米要留出100毫米不切割，要等到其冷却之后在进行切割。③组装焊接。我们要采用H型钢作为暂时的组装平台，并组装焊接衬板以及在两个腹板上划上组装线。注意，在组装之前，我们要将平台用水准仪找平，同时稳固并垫实H型钢。定位焊。在衬板内侧每隔300mm焊10-20mm焊缝。将一腹板与隔板组对，定位焊。组对两盖板。定位焊。组装腹板，定位焊。把三根相同长度的箱体并排起来，同时两点焊。在设置自动焊接轨道时，我们可以用两边的箱体。焊接：采用2台埋弧自动焊沿着相同的方向去焊接两条焊缝。注意，在焊缝的两边要加上一百毫米的熄弧焊以及引弧板。继一层焊接完成后，要把箱体翻过来，焊另一面的两条焊缝。其方法与上述的相同。等到焊接完成再把箱体翻身去焊接另一面的两条焊缝去。焊接完成后，我们就要把引熄弧板在离母材五毫米处切断，同时要使用砂轮机将其修磨平整，然后对其切割面做检查。注意，不能使用锤子将其击落。焊缝无损检测，使用超声波探伤。探伤长度为每条焊缝的20%，按JB11345的规定不低于Ⅱ级。

2.1.2 梁及连接板加工及组焊

①下料。我们在下料时，型钢要使用型钢切割机。钢板要使用半自动切割机。②钻孔。在构件上，我们首先要使用划针与钢尺划出孔的中心与直径，在孔的四周，大约九十度的位置，打4个冲孔，然后进行检查。③高强度螺栓摩擦面处理。喷砂处理高强度螺栓摩擦面的表面粗糙度：喷砂压力约6Kg/c㎡，石英砂的粒度1.5～4mm，加工后的钢材表面呈现灰白色;我们在打磨钢板的表面时应使用电动砂轮机。在这里要注意，打磨的范围要在螺栓直径的四倍以上，打磨的过程当中不要在钢板的表面磨出清晰的凹坑，同时，打磨的方向要垂直于受力的方向。

2.2 钢结构安装

2.2.1 箱型柱安装

在实际的施工过程中，箱型柱的完成要依照五步：①材料采购②加工③运输④吊装⑤连接。所以，在刷防锈油漆前，我们应把钢结构表面的铁锈、油污等清除掉。注意，机械除锈达到Sa2，手工除锈达到St2.在此工程四层以下裙楼立柱是四十八根，主楼立柱是三十七根。截面的形状应该是箱形。剪力墙框架立柱为150*150H型钢。立柱单根(其最大设计重量为三点五吨，最小设计重量为一点八八吨)最长是十二点五米，最短的是四点五米。吊装顺序的基本思路是从中心向四周拓展，进而确保框架在安装时的对称以及牢固。立柱安装吊装采用QTZ-80型塔式起重机，利用柱顶临时设计连接耳板为吊装吊点进行吊装。立柱连接采用临时连接板和临时螺栓进行连接，形成稳定的单元框架后调整焊接及UT检测。

2.2.2 钢梁安装

对于安装钢梁，我们可以将其分为主梁(其材质是Q345B轧制H型钢)安装，次梁安装以及外挑梁安装。同时要注意，在立柱形成单元后，主梁要使用捆绑串吊施工，依据此工程的设计要求吊装的数量应在两到四根。因为空间与接点的现实情况，次梁与剪力墙框架梁通常使用单根吊装。

2.2.3 高强螺栓安装

在当前的建筑钢结构连接方法中，高强螺栓可以说是最先进的。高强螺栓的特征有以下三点：①可以拆换。②方便施工。③传力平均。在此工程的设计方案中，高强螺栓使用的是摩擦型连接。紧固的方法是我们使用专用的棘轮扳手与扭矩扳手在经过初拧与终拧之后完成。

2.2.4 栓钉焊接

在高层钢结构施工环节中，栓钉焊接是不可或缺的。我们通常看到两种方式栓钉焊接：①直接的焊接在钢梁上。②在穿过压型钢板后焊接在钢梁上。此工程使用的方式是第一种。

2.3 混凝土施工

在本工程中，混凝土部分主要有两个部分：①现浇混凝土楼面。②核心筒筒壁。混凝土主要通过砼泵竖向运输。依据工程的结构特点，楼面模板支撑方案使用H型梁下翼缘支撑小规格H型钢，并在其上放置竹胶板和钢筋。箱型柱内浇混凝土所使用的方法是借助泵的压力把混凝土从下往上压入箱型柱，即顶升法。在未混凝土顶升时，对顶升入口处的管壁，要与设计方做出具体的验算，来保证顶升压力保持在规定的强度之内，另外，要在柱下部侧壁安装特种压力表，以便我们不论何时都能监测柱内混凝土的压强变化。同时，为了确保混凝土的坍落度在二百毫米以上，我们要严格要求混凝土的配合比。

2.4 外墙板安装

我们使用的外墙板是厚为一百七十五毫米的 ALC板。这种板全部是在工厂生产，然后运输到施工现场吊装的，使用的吊装设备是塔吊。TU平板4600多块，TU艺术板5180块。施工过程要依据厂商提供的施工图纸，楼面的通长角钢用墙板内侧膨胀螺栓固定并与ALC板上的专用联结杆连接。采用嵌缝砂浆和密封胶对缝隙进行密封。

2.5 内墙板安装

在安装内墙板时，我们使用的都是南京产C型厚度是125的ALC板。这种板都是在工厂加工生产，再运输到现场进行安装。由于其操作简单，因此不会受到天气等的约束及影响。卫生间等部位的墙板我们使用的是特别的PVC密封胶。安装内墙大体上和安装外墙是相同的。

3 主要的技术成果

3.1 箱型砼柱

箱型砼柱在箱型柱中间内部加入了隔板起到支撑的作用，在箱型柱内灌注高强度(C50)等级砼，这样就形成了两种材料一同工作互相辅助的机理，从而根除了荷载的作用之下，在其强度还没有达到极限的时候首先产生了相对大的变形这一情况。它的优点有以下三点：①施工操作的简单与便捷。②良好的抗震性能。③较强的承载能力。通常每四层——每节的长度在十二米左右——是一个安装单元，整个钢管柱采用一次性吊装就到位，这就给安装主体结构提供了程序化的条件。箱型柱-砼柱在外包有防火板之后，钢管混凝土柱的最大耐火超过了三小时，也就达到了高层建筑的防火目的。加工H型梁以及焊接，使用合理的工艺，在最大程度上减少残余应力，同时对于误差，要使用有效的手段进行校正。高强螺栓要依据要求进行摩擦面的抗滑移系数试验。注意，抗滑移系数要在0.35以上。

3.2 H型梁

H型钢梁使用的都是轧制H型钢，它的优点有以下三点：①有良好的抗震性能。②具有很高的承载力。③具有强大的变形能力。由于H型钢梁在外刷有防腐漆(可防止钢结构腐蚀)和包有防火板(防火)。在施工的过程中，因钢梁有相当大的承载力，着在很大程度上减少了模板的工作量。施工中用到的梁都在工厂加工之后，才运输到现场吊装，这样，不仅节省了施工现场的工作量，而且还大大减少了工期。

3.3 抗侧力支撑砼筒结构

电梯、楼梯位置形成钢筋混凝土核心筒，作为剪力墙抗侧力支撑，提高了结构稳定性，对于优化抗侧刚度，改善抗震性能起到了积极的作用。

3.4 现浇钢筋混凝土楼盖

利用钢框架梁下翼缘作为支模板材撑，上铺竹胶板，再按设计铺设钢筋，浇筑C30混凝土。节省模板材，缩短施工工期。

3.5 节能型复合外墙板

从某种角度上来说，墙板特别是外墙板比结构体系更加的重要。因为住宅建筑的主要功能是靠外墙板实现的。墙板工厂化预制生产，现场安装，基本取消了湿作业。加工的尺寸十分准确，而且施工中的速度也十分快，操作简单，这就把施工的周期在很大的程度上给减少了;由于质轻并有相当的强度，可简化工程基础;优良的保温性能可减少墙身厚度，增大建筑的使用面积。同时在地震中大大降低建筑的破坏程度，减少灾害造成的损失。墙板板缝的抗渗、墙板的防火也都满足国家相应标准的要求。ALC板的主要性能：①隔热性(导热系数是0.11W/m·k)。②隔音性(具有隔音与吸音两方面的性能)。③轻质(ALC板的比重是0.5，它是空心砖的三分之一，混凝土的五分之一)。④耐火性(最大的限度可以达到四小时)。⑤没有放射性，环保产品。⑥具有良好的抗震性以及强大的承载能力。在施工时，ALC板安装也非常方便和快捷。板材的生产采用的全部是机械化，有很高的精度，能够切割为不同的形状来满足现场的需要。由于其操作简单，有着很低的劳动强度，因此，在传统的砌块施工中所遇到的问题，它都能很好的解决，同时，也可以使工期减少三分之一，在很大程度上提升了施工效率。

3.6 高层住宅钢结构体系节能采暖方式的研究

节能住宅不仅能够降低消耗能源，有助于保护环境，而且还能够使业主的生活成本大大的减少。根据相关调查显示，人们对节能住宅的认识在不断的加深，且有多于七成的人们表示愿意购买节能住宅。基于此，此工程也充分的想到了运用节能的技术。这表现在：首先在设计上，最大程度的减少建筑有关部位的热传导，例如屋面、窗体等。使用的是建筑低能耗围护结构设计方案，并且采用其材料。在一到三层裙房外墙墙体，我们使用200厚加气混凝土砌块，然而在四层及其以上外墙使用厚为一百七十五毫米的节能墙板。为了加大屋面的保温效果，我们在新建的屋面卷材上铺上膨胀珍珠岩。裙房办公区安装无框落地玻璃，其他的都使用PVC系列塑钢窗，它的物理性能可以达到A类，同时中空玻璃内腔气体层厚度应在十二毫米以上。住宅中的热水系统都使用太阳能集中供热系统，这样不仅保护环境而且降低了成本。在工程中，采暖在裙房部分之外都是电暖采暖的方法，踢脚线安装型玛克尔智能温控电暖气。电采暖有以下几方面的优点：没有噪音以及污染，因而环保;不会产生废气，加之有很高的热效率，其热转化率可以达到百分之九十九。在采购建材上，我们要控制好其质量，保证依据规范要求去使用材料。另外，也要充分的考虑到环保节能。在施工过程中，浇筑钢管混凝土柱，我们使用的是压顶升技术，这样几乎不用振捣。混凝土满足了设计要求，从而降低了由于振捣二产生的噪声，两一方面也降低了浪费混凝土。在很大程度上缩减了建筑产生的垃圾。安装墙板我们使用的方法是焊接或螺栓连接，首先在钢结构柱和梁上焊接预埋件，然后用专用连接钢筋和钢板固定，在结构梁或柱结合处的缝隙，我们用专用密封膏进行密封。安装墙板大致上已不再现场湿作业。在节能环保和采暖两个方面，本工程结合太阳能开发和采用新型电能采暖技术，改变了单一节能(即建筑外围保温隔热)的技术理念。同时在施工的过程中，本工程使用减少湿作业量的方法，在环保方面，注重开发与使用新能源，这就推进了在住宅产业使用环保节能的作用。

3.7 钢结构主体升降车库的应用研究

地下室根据以下两方面的特点，要部分进行立体升降车库的安装：①此工程地下室层相对很高。②城市在停车位数量方面的发展需求。立体多层停车设备可以说是一种新型设备，是因为它能很好的节省空间，较少的投资，灵活方式的布局以及自动化的布局。