“双碳”背景下模块化装配式钢结构建筑施工技术探析.pdf

13现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 3 卷第 1 期2024 年 1 月Vol.3 No.1Jan.2024“双碳”背景下模块化装配式钢结构建筑施工技术探析孙 晗，孔维拯，余绍保，汪 洋，李斯麟中建四局安装工程有限公司，贵州贵阳550002摘要：“双碳”背景对装配式建筑行业产生了积极的影响，模块化装配式钢结构建筑施工技术得到了高度重视。通过对模块化装配式钢结构建筑施工技术的研究，总结“双碳”背景下模块化装配式钢结构建筑施工技术的要点，对其应用范围及方式展开论述。模块化装配式钢结构建筑施工技术可以大大减少施工时间和人力成本，减少传统建筑材料的使用，提高建筑的质量和安全性。在“双碳”背景下，模块化装配式钢结构建筑施工技术是建筑行业中一个重要的发展趋势，可为行业带来更多的发展机遇。关键词：“双碳”背景；模块化；装配式钢结构建筑；施工技术中图分类号：TU758.11 文献标识码：AAnalysis of Modular Assembly Steel Structure Construction Technology under the Background of“Dual Carbon”Sun Han,Kong Weizheng,Yu Shaobao,Wang Yang,Li SilinChina Construction Fourth Engineering Division Installation Engineering Co.,Ltd.,Guiyang,Guizhou 550002Abstract:The background of“dual carbon”has had a positive impact on the prefabricated construction industry,and modular assembly steel structure construction technology has been highly valued.Through the study of modular assembly steel structure construction technology,summarize the key points of modular assembly steel structure construction technology under the background of“dual carbon”,and discuss its application scope and methods.Modular assembly steel structure construction technology can greatly reduce construction time and labor costs,reduce the use of traditional building materials,and improve the quality and safety of buildings.In the context of“dual carbon”,modular assembly steel structure construction technology is an important development trend in the construction industry,which can bring more development opportunities to the industry.Keywords:the background of“dual carbon”;modularization;prefabricated steel structure buildings;construction technique基金项目：中建四局安装工程有限公司2023年度企业课题“基于BIM技术钢结构全生命周期管理系统的研究”（CSCEC4B2C-2023-KTD-04）。作者简介：孙晗（1987），男，中建四局安装工程有限公司高级工程师，研究方向为钢结构。在“双碳”背景下，模块化装配式钢结构建筑施工技术的有效实施可以发挥显著的能效。通过采用模块化装配式钢结构建筑技术，可以实现高效、快速的施工过程。这种技术不仅可以大大节约施工时间，还可以提高建筑的质量和安全性。此外，模块化装配式钢结构建筑还具有灵活性，可以根据不同的需求进行定制。因此，这种技术在当前的建筑行业中具有广泛的应用前景。通过推广和应用模块化装配式钢结构建筑技术，可以促进建筑业的可持续发展，实现更加环保和节能的建筑模式。1“双碳”背景对装配式建筑行业的影响“双碳”指的是低碳和碳中和两个方面。这一概念的提出，旨在减少建筑过程和使用阶段对环境的负面影响，从而推动可持续发展的进程。装配式建筑在“双碳”背景下的发展受益良多。装配式建筑具有高度标准化和工业化生产的特点，可以有效地减少能源和资源的消耗；装配式建筑在施工过程中可以减少碳排放，因为大部分建筑构件在工厂内制造，减少了现场施工时间和能源消耗；装配式建筑还有助于提高建筑的能源效率，通过采用先进的节能技术和设备，减少能源浪费；除了对环境的积极影响，“双碳”背景还为装配式建筑行业带来了更多的发展机遇。随着全球对可持续发展的需求不断增加，越来越多的政府、企业和个人开始关注装配式建筑的潜力1。装配式建筑的快速施工速度和高质量，使其成为满足快速城市化和住房需求的理想选择；装配式建筑还可以在城市更新、灾后重建和紧急救援等方面发挥重要作用。然而，要实现“双碳”背景下装配式建筑的潜力，仍142024 年 1 月第 3 卷第 1 期现 代 工 程 科 技14然面临一些挑战。装配式建筑的规模化生产需要大量的投资和技术支持；建筑行业的传统观念和规范也需要适应新的建筑模式；装配式建筑的设计和施工需要协同合作和标准化，以确保建筑质量和安全性。2“双碳”背景下模块化装配式钢结构建筑施工技术2.1模块化装配式钢结构建筑施工技术概述在“双碳”背景下，模块化装配式钢结构建筑施工技术通过将建筑结构模块化，实现了建筑施工的高效和可持续。模块化装配式钢结构建筑施工技术可以大幅缩短施工时间和减少人力成本，并减少对传统建筑材料的使用。另外，该技术还能提高建筑质量和安全性，为建筑行业带来更多发展机遇。模块化装配式钢结构建筑施工技术的核心概念是将建筑结构分为若干模块，这些模块在工厂内预制，然后在现场进行组装。这种模块化的施工方式可以提高施工效率，减少施工过程中的浪费和错误。同时，模块化装配式施工还可以减少对现场人力的依赖，降低施工过程中的安全风险。此外，由于模块化结构的标准化，可以实现更高的施工质量和一致性。2.2施工加固支撑的选择在模块化装配式钢结构建筑施工过程中，通过使用合适的加固支撑，可以确保建筑结构的稳定性和安全性。因此，在施工前需要进行充分的结构分析和计算，以确定合适的加固支撑方案。具体来说，施工加固支撑的选择需要考虑多个因素，包括建筑结构的特点、施工过程中的荷载情况以及施工时间等。常见的施工加固支撑包括钢支撑、混凝土支撑和木质支撑等。钢支撑具有强度高、刚度大的特点，适用于大跨度和高层建筑的施工。混凝土支撑具有较好的抗压性能，适用于承受大荷载和变形较大的结构2。木质支撑则适用于小型建筑和临时支撑。在选择施工加固支撑时，还需要考虑施工过程中的安全性和经济性。合理的支撑设计可以最大程度地减少材料的使用，并确保施工过程中的安全性。此外，施工加固支撑的设计还应考虑施工工艺的要求，以便顺利进行模块化装配。2.3应用BIM技术进行深化设计在“双碳”背景下，应用建筑信息模型（Building In-formation Modeling，BIM）技术进行深化设计是模块化装配式钢结构建筑施工的重要环节。通过BIM技术，可以对建筑结构进行全面的三维建模和分析，以确保施工过程的精确性和高效性。同时，BIM技术还能提供实时的协同合作平台，方便各方之间的沟通和协调。在模块化装配式钢结构建筑施工中，BIM技术可以用于模块化设计和构件的优化。通过建立模块化的BIM模型，可以对每个模块进行详细的设计和分析。这样可以在施工前就发现并解决可能存在的问题，提高施工过程的效率和质量。BIM技术还可以辅助施工过程中的材料和资源管理，帮助实现施工过程的精细化和可持续性。除了模块化设计，BIM技术还可以用于施工过程的模拟和优化。通过BIM模型的动态模拟，可以预测施工过程中可能出现的冲突和问题，并及时调整施工计划，避免延误和质量问题。此外，BIM技术还可以实现施工过程的自动化和数字化，提高施工效率和安全性。3“双碳”背景下模块化装配式钢结构建筑施工技术要点3.1基础施工在模块化装配式钢结构建筑施工中，基础施工需要进行地基开挖、地基处理和基础混凝土浇筑等工作，以确保建筑结构的稳定性和安全性。基础施工包括以下几个关键环节：地基开挖是基础施工的关键步骤之一。地基开挖的目的是为建筑物提供一个稳定的基础。在进行地基开挖前，需要根据建筑设计规范确定地基的深度和尺寸；使用适当的工具和设备进行地坑的挖掘，确保地基的形状和尺寸符合设计要求。在地基开挖过程中，还需要注意处理地下管线和其他地下设施，以避免对其造成损坏；地基处理是基础施工的另一个重要环节3。地基处理的目的是提高地基的承载能力和稳定性。常用的地基处理方法包括地基加固和地基改良。地基加固可以通过使用钢筋混凝土桩、钢板桩等材料来增加地基的承载能力。地基改良可以通过使用灰土、石灰等材料来改善地基的物理和力学性质，提高地基的稳定性和排水性能。根据具体的地质条件和建筑要求，选择合适的地基处理方法进行施工；基础混凝土浇筑是基础施工的最后一步。在进行基础混凝土浇筑之前，需要进行混凝土配比和搅拌。根据建筑设计要求和混凝土标准，确定适当的水灰比和配合比。然后，使用搅拌车将混凝土输送到施工现场，并进行浇筑。在浇筑过程中，需要注意控制混凝土的流动性和坍落度，以确保混凝土的质15孙 晗，孔维拯，余绍保，等：“双碳”背景下模块化装配式钢结构建筑施工技术探析建造科技量和均匀性。浇筑完成后，需要进行适当的养护，以提高混凝土的强度和耐久性。通过进行地基开挖、地基处理和基础混凝土浇筑等工作，可以为模块化装配式钢结构建筑提供稳定的基础，确保建筑物的稳定性和安全性。因此，在施工过程中，基础施工必须严格按照规范和要求进行，确保每个步骤的质量和准确性。3.2施工前准备工作3.2.1模块运输在进行施工前的准备工作时，需要着重考虑模块的运输工作。这一步骤非常重要，因为它涉及选择合适的运输工具和路径，以确保模块能够安全地运输到施工现场。在选择运输工具时，需要考虑模块的尺寸、重量和特殊要求。同时，还需要确保所选的运输路径是安全和有效的，以避免任何潜在的问题或延误。只有通过精心的运输准备工作，才能确保模块的顺利运输，为后续的施工工作打下坚实的基础。此外，在进行模块运输时，还需要考虑其他因素4。例如，运输期间可能会遇到不同的天气条件，如恶劣的天气或高温天气。因此，需要确保所选的运输工具具备应对各种天气条件的能力，并采取相应的保护措施，以防止模块受到损坏。此外，还需要确保所选的运输路径没有任何限制或障碍物，使模块能够顺利通过并安全到达目的地。3.2.2模块吊装（1）确定吊点位置。根据模块的重量、结构特点以及施工现场的情况，需要仔细确定吊点的位置，以确保吊装过程中的稳定性和安全性。在选择吊点位置时，应考虑到模块的重心、分布情况等因素。同时，根据模块的尺寸和形状，还需要考虑吊点的数量和布置方式，以平衡吊装过程中的力和重量。在确定吊点位置的过程中，还需要进行详细的现场勘测和分析，以确保选定的吊点位置能够承受模块的重量，并能够保证吊装过程中的平衡和稳定。还需要考虑到施工现场的限制和条件，例如是否有足够的空间来布置吊点，是否有合适的设备和工具来进行吊装等。另外，为了确保吊装过程中的安全性，需要制定相应的吊装计划和措施。这包括确定吊装的顺序和方法，制定吊装过程中的安全操作规程，以及为吊装人员提供必要的培训和装备。通过这些措施，可以最大程度地减少吊装过程中的风险，并确保吊装工作的顺利进行。（2）吊装方法。根据模块的尺寸和形状，需要选择最合适的吊装方法，以确保吊装过程的顺利进行。通常情况下，会使用起重机进行吊装，但根据具体情况，可能需要采用其他吊装设备或技术。在选择吊装方法时，需要考虑模块的重量、尺寸、形状以及施工现场的条件，以确保吊装过程的安全和高效。为了确保吊装过程的顺利进行，需要进行详细的吊装方案设计和准备工作。需要仔细考虑模块的结构特点和重心位置，以确定合适的吊装点位置和数量。通过进行现场勘测和分析，可以确保选定的吊装点能够承受模块的重量，并能够保证吊装过程中的平衡和稳定5。3.3双拼组合模块和十字形对称正交叠置3.3.1模块之间平行连接在双拼组合模块中，模块之间通过平行连接的方式进行组合。这种连接方式可以增加模块之间的接触面积，提高建筑结构的稳定性。平行连接是通过将两个或多个模块的相同边缘平行连接在一起，形成一个更大的组合模块。这种连接方式可以增加模块之间的刚性连接，使整个建筑结构更加稳定和牢固。在进行模块之间的平行连接时，需要确保连接的准确性和牢固性。这一操作需要注意以下几个方面：需要确保连接的边缘平整和对齐，以确保连接的稳定性和质量；需要采用适当的连接材料和方法，如螺栓、焊接或粘接，来确保连接的牢固性和持久性；还需要进行必要的检查和测试，以确认连接的质量和可靠性。通过平行连接，模块之间可以形成一个整体，具有更高的刚度和承载能力。这种连接方式还可以提供更大的接触面积，增加模块之间的摩擦力，从而提高建筑结构的稳定性和抗震性能。平行连接还可以促进模块之间的信息交流和协作，从而实现更高效的建筑设计和施工。3.3.2模块之间上下十字形连接在建筑结构的设计中，模块之间采用上下十字形连接的方式进行组合，这种连接方式既能提升建筑结构的刚度，又能增强其承载能力。通过上下十字形连接，各个模块之间形成了稳固的结构，使整个建筑更加牢固和稳定6-7。操作过程中要注意以下几个方面：在进行上下十字形连接之前，需要做好准备工作，包括准备好所需的连接件、工具和设备，并确保施工现场符合安全要求；根据设计要求和施工图纸，确定模块之间上下十字形连接的位置和数量。标记出连接件的安装位置，确保准确无误；根据选择的连接件类型，进行连接件的安装。162024 年 1 月第 3 卷第 1 期现 代 工 程 科 技16具体操作方法如下：对于螺栓连接，使用扳手或扳手套筒，将螺栓穿过连接件孔洞和模块孔洞，并紧固螺母，确保连接件与模块之间紧密连接；对于焊接连接，根据连接件和模块的材料，选择适当的焊接方法，进行焊接操作。确保焊接接头强度和质量符合要求；对于粘接连接，根据连接件和模块的材料，选择适当的黏接剂，将连接件粘贴在模块上，确保粘接牢固可靠；完成连接件安装后，进行必要的检查和测试。包括检查连接件的紧固度和稳定性，以及进行必要的负荷测试，确保连接的质量和可靠性。3.4建筑防水处理对建筑结构进行专业的防水处理，可以确保建筑的耐久性和使用寿命。这一过程包括以下几个关键方面：防水材料的选择：根据建筑的具体需求和环境条件，选择适合的防水材料，如涂料、膜材料或防水胶等。确保选用的材料具有良好的防水性能和耐久性，能够有效地阻止水分渗透，并防止日常使用中的磨损和腐蚀；表面处理：在进行防水处理之前，需要对建筑表面进行必要的清洁和修复工作，以确保防水材料的粘附性和效果。清除表面的污垢、油渍和残留物，修复可能存在的裂缝和损坏，保证表面平整、干燥，并提供良好的黏附基础；施工方法：根据建筑的结构和设计要求，选择适当的施工方法，如涂刷（清洁和修复建筑表面，确保表面平整、干燥，并提供良好的黏附基础。然后，使用刷子或滚筒将防水涂料均匀地涂抹在建筑表面上，确保涂层的厚度和覆盖面积符合要求。在涂刷过程中，要注意涂料的流动性和黏附性，确保涂层的质量和均匀性）、喷涂（先要清洁和修复建筑表面，确保表面平整、干燥，并提供良好的黏附基础。然后，使用专用的喷涂设备将防水涂料均匀地喷洒在建筑表面上，确保涂层的厚度和均匀性）、贴膜（需先确保表面平整、干燥，并提供良好的黏附基础。然后，将防水膜材料粘贴在建筑表面上，确保膜材料与建筑表面贴合紧密，并排除气泡和皱褶。在贴膜过程中，要注意膜材料的质量和黏性，确保贴膜的牢固性和防水效果）或热熔（使用热熔设备将防水材料加热至适当温度，然后将其涂抹在建筑表面上，确保材料与建筑表面的黏合牢固。在热熔过程中，要控制加热温度和涂抹厚度，确保防水材料的质量和黏合效果）等；检测和维护：完成防水处理后，需要进行合适的检测和维护工作，以确保防水层的完整性和效果。定期检查建筑结构的防水层，发现并修复任何潜在的问题，如漏水、开裂或腐蚀等。同时，加强日常的维护和保养，保持防水层的性能和功能，延长建筑的使用寿命。4结语“双碳”背景对装配式建筑行业的影响是积极的，其为行业带来了更多的发展机遇，同时也促使行业向着更加可持续和环保的方向发展。通过进一步推广和应用装配式建筑，可以为建筑行业的绿色转型做出贡献，实现可持续发展的目标。“双碳”背景下模块化装配式钢结构建筑施工技术的规范、有效应用则必须得到重视，各项施工工艺的应用均需要得到科学的规划，保证施工技术运用能够切实发挥优势，为装配式建筑工程建设质量与效率提高提供更多的保障。参考文献1 王伟汉.装配式钢结构建筑施工中BIM技术应用分析J.散装水泥,2023(4):147-149.2 张成,李君,刘国彬,等.探析“双碳”战略下装配式钢结构建筑的应用与展望J.建筑设计管理,2023,40(6):42-49.3 曾楠,朱春晖.装配式钢结构叠合板安装支撑体系研究J.江西建材,2023(4):291-293.4 周立喜,张杰,孙飞.装配式钢结构可拆卸楼承板角钢桁架支撑体系研究J.江苏建筑,2022(5):32-36.5 任德宇,董红平,缪金蓉.模块化装配式钢结构建筑施工技术探讨J.江苏建筑,2022(1):62-66,79.6 胡耀,王喆,李竞远,等.多高层钢结构模块化居住建筑的方案比选与分析J.中国建筑金属结构,2022(8):116-120.7 杨超,徐亚冲,欧进萍.装配式钢模块柱-柱和梁-梁组合的框架结构及其抗震性能分析J.地震工程与工程振动,2022,42(1):34-45.