一、任务来源
随着建筑业迅速发展,我国传统建筑生产方式存在着建筑资源能耗高、生产效率 低下、劳动力成本逐步升高、资源短缺严重的问题。“安全高效、绿色环保”越来越成为衡量建筑施工水平高低的重要指标。建筑业要推广绿色建筑与绿色施工技术,建筑工业化将是我国绿色建筑发展的主要途径和必然选择。
钢结构建筑体系具有自重轻、抗震性能好、结构占地面积少、空间利用率高、施工速度快、易改造、可回收、绿色环保等优点,契合国家当前良好的政策形势,有利于国家的长期可持续发展。为了更好的减少对环境污染、提高工业化程度、节约人工、改善生产环境,节省工期、提高经济性,越来越多的钢结构住宅体系采用了一种用钢量经济、构件制作简单、便于工业化生产的新型建筑结构体系——隐式框架-钢支撑结构体系。
二、应用领域和技术原理
本工法主要应用于装配式钢结构建筑施工技术领域,研究目的是高层装配式住宅隐式框架-钢支撑结构体系的高效吊装与安装技术及节点连接高效施工技术,提高施工生产效率。
钢结构吊装采用综合吊装法,吊装顺序由内而外,并向四周扩展,垂直方向由下至上组成稳定结构后,分层安装次要结构,采取单元分区、对称安装、对称固定的工艺,形成流水作业,大大节约工期。楼承板底模支撑体系采用定型化可拆卸标准体系支撑,装配施工且可周转使用,较传统的钢管脚手架支撑体系极大提升了支撑体系安装、拆卸效率,降低了支撑体系施工成本,并有效的节约了施工空间,提高了楼层空间利用率。优化钢扁柱对接工艺,钢扁柱对接采用双夹板,双夹板上开孔采用螺栓连接,螺栓固定完成即钢柱对口完成,快速高效。
三、性能指标
采用BIM技术进行钢结构二次深化设计,建立BIM模型,节点可视化,且采用BIM技术全过程模拟动画吊装,高效吊装。
四、与国内同类技术比较
钢扁柱+隐性支撑结构体系装配式钢结构住宅工程用钢量经济、构件制作简单。相比传统钢结构住宅,具有抗震性能好、钢材含量低、凸梁凸柱节点少、室内空间分割自由、得房率高等优点。但该体系安装过程中要求柱梁、隐性支撑结构精度高,单节钢柱最高 13m,对口难度大,难以控制。本工法根据钢扁柱隐性支撑自身结构特点及现场实际情况,针对在钢扁柱对接难度大,采用焊接双夹板配合穿孔螺栓方式,精准高效。针对楼承板底模支撑体系 用工量大,优化制定装配式定型化支撑体系,方面安装可周转使用。针对钢次梁、支撑构件多,采用分区单元式安装校正,加快施工进度。
五、成果创新性、先进性
1.本创新成果的关键技术有效节约了主体钢结构施工工期,节约楼承板支撑周转材料,降低成本,节约材料。
2.本创新成果研发的技术是钢结构吊装采用综合吊装,单元分区、对称安装、对称固定的工艺,形成流水作业,大大节约工期。
3.本创新成果研发的钢柱快速对口技术,钢柱焊接对接双夹板,双夹板上开孔采用螺栓连接,螺栓固定完成即钢柱对口完成,快速高效。
4.本创新成果研发的楼承板底模支撑体系采用定型化可拆卸标准体系支撑,装配施工且可周转使用,较传统的钢管脚手架支撑体系极大提升了支撑体系安装、拆卸效率,降低了支撑体系施工成本,并有效的节约了施工空间,提高了楼层空间利用率。
六、作用意义
研究高层装配式住宅隐式框架-钢支撑结构体系的高效吊装与安装技术及节点连接高效施工技术以提高现场安装流水化,专业化,提高施工生产效率和安全系数,可广泛应用于同类型装配式建筑的施工,应用前景广阔。我公司组织技术人员研究隐式框架-钢支撑结构体系安装施工技术,既安全高效,又节约了工期,并在翰林华庭、闽江路安置小区等多个项目成功应用,取得了良好的经济效益和社会效益,经提炼形成本创新成果。
七、推广应用的范围、条件和前景
该创新成果关键技术通过山东建研科技发展有限公司省级查新,未发现针对高层装配式住宅隐式钢扁柱+钢支撑组合结构体系施工工法相同或类似文献。
本创新成果通过外部专家评审,高层装配式住宅隐式钢扁柱+钢支撑组合结构体系施工技术工艺合理,有效降低了钢结构楼承板支撑体系施工成本,并有效的节约了施工空间,提高了楼层空间利用率。缩短了主体钢结构工程施工工期,符合绿色施工环境保护及材料节约的要求。在节约成本,提高施工效率,降低能耗方面有明显的先进性。
本施工技术在翰林华庭项目19#的应用过程中有着明显的经济效益,相对于传统的施工方法在施工过程中需要的钢柱对接、楼承板支撑体系耗费大量人工及脚手架等转性材料,本工法节省人工及周转行性材料投入费用4.64万元。
本施工技术主要应用于装配式钢结构建筑施工领域,研究目的是高层装配式住宅隐式框架-钢支撑结构体系的高效吊装与安装技术及节点连接高效施工技术,提高施工生产效率。采用BIM技术进行钢结构二次深化设计,建立BIM模型,节点可视化,且采用BIM技术全过程模拟动画吊装,高效吊装。研发的技术与现有技术相比,有益效果是:钢结构吊装采用综合吊装法,吊装顺序由内而外,并向四周扩展,垂直方向由下至上组成稳定结构后,分层安装次要结构,采取单元分区、对称安装、对称固定的工艺,形成流水作业,大大节约工期。楼承板底模支撑体系采用定型化可拆卸标准体系支撑,装配施工且可周转使用,较传统的钢管脚手架支撑体系极大提升了支撑体系安装、拆卸效率,降低了支撑体系施工成本,并有效的节约了施工空间,提高了楼层空间利用率。优化钢扁柱对接工艺,钢扁柱对接采用双夹板,双夹板上开孔采用螺栓连接,螺栓固定完成即钢柱对口完成,快速高效。
通过本施工技术的应用,不仅节约了主体钢结构施工工期,而且还楼承板支撑体系的施工成本,有效节约了材料,提高了楼层空间利用率,符合绿色建造及材料节约的要求。成果得到了建设、监理单位的一致好评,为公司增添了荣誉,取得了良好的社会效益 ,为更好的使用高层钢结构装配式打下坚实基础,具有广阔的推广前景。
同时,关键技术已纳入公司及企业工法,列入公司安全文明标准化施工手册。集团公司在钢结构施工任务中工作大,本课题成果极具推广价值,小组成员将高层装配式住宅钢扁柱+钢支撑组合结构体系施工技术资料整理,将完善后的机械制作方法编成作业指导书,编号为HZCJJT2022-53,经技术部审核,公司总工审批,并形成企业标准,下发红头文在集团内部推广使用。要求后续墙板施工采用公司自主发明的“高层装配式住宅钢扁柱+钢支撑组合结构体系施工技术”,在公司内部全面推广使用。