JIAN SHE YAN JIUYin shi gang jie gou zai zhu zhai lei jian zhu de ying yong隐式钢结构在住宅类建筑的应用156林富平一、工程概况以文旅项目为例，该项目一期开工的全钢结构住宅，项目总用地面积110182㎡，总建筑面积342445㎡，分三个地块，由24幢高层住宅组成，楼层为18层~23层，标准层层高3.0m，其中两幢楼王标准层层高3.1m，主屋面高度57.4m到69.4m。24幢高层钢结构住宅采用隐式框架+支撑/钢板剪力墙结构体系，总用钢量约2万吨；楼板采用装配式钢筋桁架板和现浇板两种形式；墙板采用ALC加气混凝土板条和砌块；全装修交付；目前为国内较大的商业化开发钢结构住宅项目。二、选题背景随着我国钢产量的上升。经济的飞速发展，新技术应用不断的开发，钢结构推广应用已经成熟。钢结构住宅具有众多优点如：结构自重轻，抗震性能好，施工工期短，环境污染小等优势，与其他住宅系列建筑结构形式相比，钢结构住宅结构体系具有抗震性能好，结构自身重量轻，跨度大，空间布局好，工厂化及标准化程度高，其造价低，其施工安装便捷，缩短施工周期，且可以实现现场干作业，降低环境污染，材料还可以回收利用，符合国家现行环境保护。目前，住建部大力推广的《建筑业10项新技术》，中住宅钢结构技术是其中一项重要推广技术。众所周知建筑业是重度依靠自然资源及能源的行业。建筑业对自然资源的占用及影响也是非常巨大。近年来，我国的建筑行业特别是住宅如雨后春笋一般日新月异。紧跟建筑业的相关产业也得到了飞速的发展，同时有限的自然资源及能源，成为了目前建筑行业不得不面对的一项关键的制约问题。如何在有限的资源里面，尽可能的利用好资源，成为了今天建筑业面临的一大难题。另外，目前我国的劳动力由原来的富余状态逐渐转变为稀缺资源，工人平均人工工资均呈现增长趋势。特别是对于重体力的劳动力资源的工艺工序，目前来看平均从业人员的年龄也是呈现增长趋势，这就倒逼着行业，往工厂化、标准化方向发展。同时也符合国家的相关要求，大力发展绿色、可持续的方向上前进。相比之下钢结构是一种可以大力发展的绿色住宅体系，有利于改善目前劳动力资源短缺现象，有利于工厂化生产，有利于提高住宅结构的质量，有利于节约工期看，有利于改善对周边环境的影响，具有前景广阔的发展道路。三、各结构体系的经济性指标分析隐式框架钢支撑结构体系相较于传统的钢结构体系，更具有优势，具体分析数据如下：表1 钢支撑结构体系分析经济指标分析项目名称砼结构体系方案普通钢结构体系隐式框架—钢支方案撑结构体系方案单方用钢量-75-85kg/㎡70-75kg/㎡单方造价1200-14001400-15001300-1400元/㎡元/㎡元/㎡以上数据本项目为例四、隐式框架钢支撑结构体系构成具体主要构成：梁采用窄翼缘H型钢梁；柱采用扁钢管混凝土柱；楼板采用钢筋桁架楼承板或装配式钢筋桁架楼承板；梁柱刚接节点采用贴板式刚接连接；墙体采用内外墙体装配式条板墙以及保温装饰一体板或其他围护墙体；涂装采用富锌漆加薄/厚涂型防火涂料，砂浆抹灰保护层。扁钢管柱、梁和抗侧力构件尺寸大小截面的柱及支撑截面为160mm、200mm宽，而墙体宽度为200mm、240mm，可以保持室内空间无突出的柱子和梁，空间利用率更高。五、深化设计重难点及需考虑的因素1.深化设计对制作工艺的考虑（1）深化设计前进行工艺评审制作工艺图是钢结构加工制作的直接指导文件，钢构件加工制作前，首先需要对制作工艺评审，得出可实施的具体方案。深化设计前，深化人员应和工艺人员熟悉图纸，对图纸中的信息进行整理，开展工艺评审，物资、商务、生产、检测等相关部门共同参与，对重难点部位的制作工艺进行分析，如特殊的板材、板幅要求、检测要求做等予以明确，并提出相关建议，对暂时不明确的问题由深化设计负责人与设计、业主等进行沟通，在深化设计前形成合理的工艺评审文件，在深化设计图中得以体现。（2）深化建模、出图时考虑工艺制作方案深化建模过程中应紧密结合制作工艺方案。深化设计人员要了解零部件的工厂加工方法，车间施工用器具的使用方法，零部件的工厂组装顺序，厚板的焊接处理方法、季节变化对加工制作的影响。通过对这些的了解使建模时在依据原设计意图的前提下，结合工艺方案，对节点进行构造设计与处理等。深化图纸中应提供工艺方案所需的所有信息，图纸是对模型的直观表现，是制作工艺的基本资料，所以深化出图工作尤为重要。这就要求深化人员应在图纸中明确的表示构件组装所需的尺寸、零部件编号、数量、材质，各种孔洞的尺寸规格，特别是焊缝的形式，除深化总说明之外特殊构件的要求、说明。2.深化设计对安装、运输的考虑（1）构件分段分节的合理性分段分节是深化设计建模前首先考虑的基本问题。深化设计前，应和运输、安装等相关单位沟通协调，充分考虑运输的方法、现场塔吊布置和吊重能力、现场条件，对安装的分段分节进行核对。检查构件是否超出吊装要求的范围，如果超重应及时和安装沟通，划分合理的分段分节以便进行图纸深化。（2）对安装现场临时措施进行合理深化钢柱、钢梁吊耳的设置与计算：在深化设计前期，应和安装单位沟通协调，对几类典型构件的吊装措施设计进行交底。在钢柱上下口各设置四块带吊装孔的耳板。连接板、耳板材质均为Q345B，焊缝为全熔透一级焊缝，角焊缝四周包边。3.深化设计对应力集中的考虑构件在制作过程中，应考虑消除应力集中问题，不但要做好焊前预热，焊后保温等措施，在深化设计阶段，还需对各个部件的相关部位在构造上进行处理，以达到消除应力集中的目的。例如因板厚度、宽度不同的对接需按要求进行过度处理；工厂焊接、现场焊接的相关部位，需按照规范要求设计合理的弧形过焊孔；深化建模时应多和设计沟通，尽量避免焊缝交叉；消除应力集中现象。4.沉降量补偿值的考虑对于本工程，钢柱构件应考虑竖向荷载作用下的累计沉降量的影响，可通过现场施工过程中测量得出的精准数据，根据施工阶段，对沉降量值做明确的说明，并反馈到深化设计，最终在工厂制作时将钢柱作加长补偿，但具体的沉降量值需事先得到原设计、业主、监理等各方的统一意见。5.深化设计与各专业协调配合（1）钢结构与土建专业的协调配合本工程布置有钢柱与钢柱间支撑，钢梁与钢柱之间节点较复杂。因此，在深化设计过程中，加强沟通、协调，通过三维建模，做好定位、钢筋避让等事宜，提前将问题在深化过程中暴露并妥善解决。（2）钢结构与给排水、暖通等专业的配合给排水、暖通专业也是我们在深化设计时应该考虑的问题，要求对各专业图纸非常熟悉，对与钢结构交叉并需要深化设计解决的问题应在图纸中加以设计。六、关键施工工序1.钢柱施工（1）首节钢柱吊装①在首节柱的施工前需要对已完成安装的柱脚锚栓进行复测，按钢柱底标高调整好并拴上锚杆上的螺帽；②根据钢柱重量选用相应钢丝绳与吊索具，柱身设置爬梯、防技术应用坠器、缆风绳等；③塔吊对钢柱进行试吊后，缓慢起钩，将钢柱吊装安装位置正上方，待钢柱底板螺栓孔对准地脚锚栓后缓慢落下，穿入地脚锚栓；④对钢柱进行测量校正，待满足要求后，将锚栓拧紧，围焊锚栓与钢柱底板后，拉设缆风绳进行固定；⑤对钢柱进行复测，无误后解钩。（2）后续钢框柱安装后续钢柱的安装工序与首节钢柱基本相同，为保证钢结构施工精度要求，仍需要注意以下内容：①下一节钢柱安装前，需选用相应钢丝绳与吊索具，柱身设置爬梯、防坠器、缆风绳等；②上一节钢柱完成安装后，在其顶部安装操作平台，开始吊装下一节钢柱安装；③塔吊将钢柱吊至安装位置正上方，缓慢落下就位后，采用千斤顶、倒链等设备校正接口错边，满足测量要求后，紧固临时连接板的连接螺栓进行临时固定；④对钢柱进行复测，待满足要求后，开始钢柱焊接作业。（3）测量校正临时固定后，用全站仪测定柱顶四个观测点坐标值，并对比设计值与实测值的偏差，指导工人用千斤顶及导链等工具对钢柱进行校正，并反复测定柱顶坐标，直至实测值与设计值偏差符合规范要求，再交付验收。（4）钢柱安装措施①钢构件耳板布置钢构件耳板主要满足钢构件对接临时固定及钢柱吊装，选用材质均为Q345B钢板，其与构件焊缝为双面角焊缝，角焊四周包边，布设于钢柱下端距柱底70mm处及钢柱上端距柱顶70mm处，其设计图如图1。②钢柱吊点设置钢管柱吊点的设置需考虑吊装简便，稳定可靠，故直接用钢管柱上端的连接耳板作为吊点。为穿卡环方便，在深化设计时就将连接耳板最上端的一个螺栓孔的孔径加大，作为吊装孔。③钢柱临时固定钢柱吊装就位后，采用拼接双夹板进行钢柱临时连接，实现构件无缆风绳布置情况下精确对接就位固定。通过在钢柱下端耳板位置安装对接连接夹板，采用高强螺栓完成上下钢柱对接位置双夹板临时固定连接，螺栓拧紧后，吊车或塔吊方可松钩。钢柱就位临时固定后，应及时安装钢柱联系钢梁形成稳定结构体系。在深化设计阶段依据吊装图1 柱耳板布置示意图157JIAN SHE
YAN JIU
158图2 双夹板临时固定图3 双夹板螺栓紧固示意图
图4 刚爬梯挂设效果图图5 拉设缆风绳
图6 钢柱对接临时固定示意图图7 箱型钢柱错位调节示意图的要求设置双夹板和固定耳板。
④缆风绳及钢爬梯设置
钢柱吊装就位后及时拉设缆风绳，临时稳固钢柱，同时用于钢柱校正。在钢柱一侧设置钢爬梯，作为施工人员到达柱顶操作平台的垂直通道。
⑤钢柱校正措施
钢柱对接固定并连接钢梁形成稳定体系后，对钢柱坐标、对接精度、垂直度、进行复核。钢柱对接有细微错位时，采用钢柱错位调节措施水平位置校正，主要包括调节固定托架和千斤顶，完成钢柱水平校正。
2.钢筋桁架楼承板施工钢筋桁架楼承板概述：本工程钢筋桁架楼承板性能上具有压型钢板组合或非组合楼板的施工速度快的优势，又具有现浇整体楼板刚度大，抗震性能好的优点，施工上有使现场绑扎工作量减少60％～70％，可进一步缩短工期，栓钉焊接质量更容易保证的优势。
3.施工方法及要点（1）铺设要求
①依照模板平面布置图铺设钢筋桁架模板、绑扎板底钢筋及部分附加钢筋。②平面形状变化处，应将钢筋桁架模板切割，补焊端部支座钢筋后，再安装。切割可采用机械切割或氧割。③钢筋桁架模板跨过横梁，钢筋桁架腹杆
脚部未支撑在横梁上时，在横梁处应补焊支座钢筋。④钢筋桁架模板伸入梁边的长度，必须满足设计要求。模板长度方向搭接长度（指钢梁的上翼缘边缘与端部竖向支座钢筋的距离）不宜小于 5d（d为钢筋桁 架下弦钢筋直径）及50mm 中的较大值；模板宽度方向底模与钢梁的搭接长度不 宜小于30mm，确保在浇筑混凝土时不漏浆。⑤严格按照图纸及相应规范的要求来调整钢筋桁架模板的位置，板的直线度误差为 10mm，板的错口误差要求＜5mm。⑥钢筋桁架模板铺设后做好成品保护，避免表面凹陷；施工过程中严格按顺 序进行，逐步进行质量检查，安装结束后，进行隐蔽、交接验收。
（2）施工顺序①平面施工顺序：每层钢筋桁架模板的铺设宜根据施工图起始位置由一侧按顺序铺设，最后处理边角部分。
②立面施工顺序：随主体结构安装施工顺序铺设钢筋桁架模板。为保证上层钢柱安装时人员操作安全，每节柱铺设钢筋桁架模板时，宜先铺设上层板，后铺设下层板。
③钢筋桁架模板安装宜在下一节钢柱及配套钢梁安装完毕后进行。
（3）边模板安装
①在工程中边模规格型号较多，施工前必须仔细阅读图纸，选准边模板型号、确定边模板搭接长度。②安装时，将边模板紧贴钢梁面。③全面检查，确保所有边模都已按施工图要求安装完毕，保证无漏浆部位。④边模板是阻止混凝土渗漏的关键部件，封堵方法如(图2~图7示意图)所示：⑤边模板拉线校直，调节适当后，利用钢筋一端与栓钉点焊，一端与边模板点焊，将边模固定。
七、施工优点1.施工建造方便
与传统土建施工相比，隐式框架钢支撑结构体系有两个重大变化：一是地下室与主楼可以交叉施工。二是隐式框架钢支撑结构体系以2-3层为一个单元施工，钢梁一次吊装2-3层，吊装完成后安装、焊接，楼板采用自承式钢筋桁架楼承板，2-3层可同时浇筑，最终达到7-12天1个单元的施工速度，平均2.5-3天一层。
2.其他
结构体系适应性良好，该体系室内空间无柱梁无突出部分，布局灵活；更符合规范要求，审图更容易通过；部品部件工业化生产，有利于标准化；构件安装简单，无需二次加工。八、结语
综上所述，这种住宅在建造过程能节约资源、保护环境、工业化高、装配率高，摆脱了传统粗放建造方式，节约劳动力，充分体现了绿色建造的理念，符合国家新型建造方式的需求，隐式钢结构住宅必将迅速发展。现隐式钢结构住宅这种全新的建造方式已经在实际工程项目进行应用，取得了很好的社会效益，并举办了隐式钢结构住宅观摩会，给当地建筑业带来了新的建造模式。
（作者单位：厦门安居建设有限公司）