基于模块化的大型钢板-混凝土结构施工探讨

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于模块化的大型钢板-混凝土结构施工探讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

[摘要]在钢结构模块中浇筑混凝土形成的钢板-混凝土结构，具有承载力高、延性好、抗震能力优越等特点。钢结构可在工厂进行模块化预制、组装，与施工现场其它施工工作同时进行；在钢结构模块安装就位后，混凝土浇筑可与房间完工、设备安装施工等工作等平行进行，因此可加快施工进度、节约工期。钢板-混凝土结构有其特殊性，尤其在施工方面不同于传统的钢筋混凝土或钢结施工，本文将主要对模块化的大型钢板-混凝土结构的施工特点等进行探讨。

[关键词]模块化 钢板-混凝土结构 自密实混凝土 施工

中图分类号：TU375 文献标识码：A

1 引言

目前，随着科技创新及工程技术的不断深入发展，大量模块化施工技术得以实现。在维修、操作方面的前提下，将相对密集布置的钢结构、设备、管道、电气、仪表等组装成一体，形成一个整体单元，即钢结构模块，在车间或组装场地完成模块的整体预制和组装，然后将其运至施工现场，将其整体吊运、安装就位，钢结构模块如图1所示。最后，在就位后的钢结构墙体模块或楼板模块的内部或上面浇入混凝土，钢板和混凝土一起作为结构构件，形成钢板-混凝土结构。

图1 钢结构模块示意图（未浇筑混凝土）

钢板-混凝土结构具有承载力高、延性好、抗震能力优越等特点，钢结构模块可提前进行预制、组装，与施工现场其它施工工作同时进行；在钢结构模块安装就位后，混凝土浇筑施工可与房间完工、设备安装施工等工作等平行进行，因此可大大加快施工进度、节约工期。

2钢板-混凝土结构特点

钢板混凝土结构主要由钢板及其内部浇筑的混凝土构成，形成完整的建筑结构，其目的是取代传统的棒式钢筋绑扎和大量模板支设。钢板-混凝土墙体结构主要由两层钢板、与钢板焊接在一起的抗剪件、拉结槽钢以及内部浇筑的混凝土组成，如图1中的右图所示；楼板结构由压型钢板、钢筋（模块就位后、混凝土浇筑前进行安装）及上面浇筑的混凝土组成。

钢板-混凝土结构由钢材及混凝土两种材料组成， 由钢板及其内部的混凝同承受外荷载作用。混凝土抗压强度高，但抗弯能力弱，而钢板抗弯能力强、具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳、发生局部屈曲。钢板-混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，使其抗压强度可成倍提高；同时由于混凝土的存在，提高了钢板的刚度，两者共同发挥作用，大大提高了承载能力。因此，钢板-混凝土结构承载力高、延性好，具有较好的抗震性能，可在设防烈度高或完整性要求较高的厂房中应用。

钢板-混凝土结构模块除了以上优点外，施工方面还存在以下特点：

由于提前组装了与模块相连的管道、设备等物项，造成模块内部结构复杂，各分项构件（管道、埋件、自身焊接的抗剪件和拉结槽钢等）交错，内部施工环境较复杂；

模块内部操作空间有限，混凝土施工难度大；

内部标高层段划分不规则，门洞、预留洞处施工难度大。

基于以上特点，在条件复杂、无法进行振捣的钢结构模块内部浇筑自密实混凝土是最佳的选择。自密实混凝土是一种高流动性且具有适当粘度的混凝土，强抗离析，具有良好的工作性能，即使在狭小的空间和复杂的条件下，可仅依靠自重而无需振捣便能均匀密实填充成型。

3 钢板-混凝土结构施工要点

3.1钢结构模块的预制、组装

对于小型钢结构模块，则可在工厂进行预制、直接组装，组装完成直接运输至施工现场进行吊装就位。

对于大型钢结构模块，由于受到运输条件等因素的限制，在工厂加工好各部件后，然后将其运送至施工现场的专用组装场地进行组装。钢结构模块现场组装是实现模块化施工理念的关键工序，组装阶段的工作重点包括模块的焊接质量控制、外形尺寸控制、变形控制等。钢模块现场组装如图2所示。

图2 钢结构模块现场组装

大型钢结构模块的现场组装一般需预先策划现场组装组合件的划分，组合件的划分需综合考虑结构模块总体尺寸控制、模块组合件之间的连接工艺、现场作业的连续性以及后续吊装运输时吊车站位等因素。

总体外形尺寸控制是大型钢结构模块现场组装难点和重点之一，总体组装工作开始前必须在模块现场组装场地建立测量基准点，用于模块组装时的平台放线、预组装定位以及组装过程尺寸控制以及最终总体尺寸验收。

3.2钢结构模块的整体运输、吊装就位

大型钢结构模块的整体运输、吊装就位涉及的接口众多，如现场的组装状态与吊装条件的符合性、运输车辆进车与组装平台拆除的配合、运输与吊装方案编制审核、运输车辆与吊机的各类试验、就位基础的测量放线、交涉物项的测量调整、设备的提前引入与固定、吊耳安装与载荷试验、吊装场地的施工与移交等等，这些工作相互交叉相互影响，要将所有专业施工活动安排统一到最终的模块整体运输、吊装节点，组装过程中应确保各项工作齐头并进。大型钢结构模块的吊装如图3所示。

图3钢结构模块吊装

3.3结构内部自密实混凝土的浇筑

本文前面提到，由于钢结构模块内部空间有限、结构复杂，进入结构内部施工较困难，因此模块内部选择浇筑无须振捣的自密实混凝土。钢结构模块内部进行自密实混凝土浇筑应关注以下几点：

3.3.1自密实混凝土浇筑模拟试验

自密实混凝土浇筑完成后，由于墙体两侧的钢板与混凝土形成整体，混凝土完全被钢板包裹，对其内部混凝土的质量检查没有直观、有效的检测方法。因此，为了有效控制混凝土浇筑质量，混凝土浇筑前应进行模拟试验，模拟试验包括生产性试验及泵送试验、结构模拟浇筑。目的是证实按批准的配合比所生产的混凝土的性能是否能满足规范/设计文件的要求，并重点查看其浇筑成型后是否存在质量缺陷。

模拟试验的时进行混凝土性能测试（坍扩度、密度、温度、含气量、U型箱、J型环试验），制备标养、同条件试块；通过结构模拟浇筑对混凝土流动性、匀致性、以及浇筑质量进行了检测。

通过模拟试验可以提前预警在实体施工时存在的问题，提前纠正改善施工工艺确保钢板混凝土结构的施工质量。

3.3.2自密实混凝土关联性试验

自密实混凝土配合比在使用前需进行相关性测试，所谓关联性试验就是在泵车入口处和泵管出口处分别取样对混凝土各项性能指标进行测试：检查混凝土在泵车入口处取样测试其性能合格后，再经过泵送以后的性能是否仍能满足规范/设计要求。

3.3.3施工过程混凝土质量控制

在混凝土浇筑过程中，应根据规范/设计文件要求的频度，在入泵口处进行入模温度、含气量、密度、扩展度的检试验，确保浇入钢结构内部的混凝土都是合格。

在钢板混凝土的浇筑过程中，钢板墙的侧压力会随着混凝土的浇筑高度的增大而变大，实际浇筑过程中，应严格控制浇筑速度及每一层的浇筑高度、浇筑开始的时间，以确保钢板不变形、内部混凝土不出现冷缝，从而保证整个钢板混凝土的施工质量。

3.3.4施工缝处理

若在钢结构墙体内部采用分层分区域浇筑混凝土的施工方法，则要进行施工缝处理。在狭小且封闭的空间里进行施工缝处理作业，要避免在处理过程中对墙体内两侧钢板上的剪力钉，楼板的插筋、贯穿件等的破坏；由于人员操作空间非常狭小，进行施工缝处理十分困难，功效不高，且施工人员的安全及施工质量不易得到保证。

因此，可采用整体连续浇筑的方式进行。整体循环浇筑的优势在于可将墙体一次性浇筑，不用进行水平和施工缝的处理，可减少施工缝质量控制因素对钢板混凝土整体结构质量的影响，而且不存安全隐患，可以极大的缩短墙体内自密实混凝土的施工时间。

4、展望

模块化施工很大程度上依赖于发达的制造技术、加工技术与信息技术。只有拥有了相当水平的加工与管理体系、相当规模能力的运输吊装设备、相当高的施工管理信息化水平，才能满足大型模块精密的对接、安全便捷的运输与安装、各平行作业有条不紊的同步管理。