作者单位：北京建谊投资发展集团有限公司
一，
项目简介
基本情况
北京市丰台区成寿寺B5地块定向安置房项目为国家级装配式建筑技术示范项目、北京市首个装配式钢结构住宅项目示范项目。本项目总用地面积6691.2㎡，拟建设4栋9-16层装配式钢结构住宅，总建筑面积31685.49㎡，其中地上建筑面积20055.49㎡（含住宅建筑面积18655.49㎡、配套公建建筑面积1400.00㎡），地下建筑面积11630.00㎡，绿化率30%，容积率3.0。本项目采用开发、设计、施工、运维全生命周期管理模式。
项目采用装配式全钢结构，所有钢柱、钢梁、钢桁架楼承板均工厂化生产、现场组装，较传统现浇混凝土结构缩短工期50%以上，在保证施工质量的前提下，绝对施工时间仅需60天。目前屋面已封顶，正处于二次结构施工阶段。
项目概况
项目名称：丰台区成寿寺B5地块定向安置房；
建设单位：北京建都置地房地产开发有限公司；
设计单位：北京高能筑博建筑设计有限公司
施工单位：北京建谊建设工程有限公司
监理单位：北京树辰工程建设监理有限公司；
合同期限：2016.2.18—2017.6.30；
质量目标：北京结构长城杯金杯、竣工长城杯金杯；
结构形式：预制钢结构；
建筑耐火等级：地下一级、地上二级；
混凝土强度等级：基础筏板、地下室外墙C40P8、钢筋桁架组合楼板C30
地震烈度：项目设防烈度8度；抗震等级Ⅰ级
地下防水：混凝土自防水部位、基础筏板、地下室外墙及连接框架柱等均为防渗混凝土，抗渗等级为P8级；防水材料部位采用高密度聚乙烯（HDPE）自粘卷材防水卷材。
预制技术应用
3.1 建筑——标准柱网和构件
本项目基于钢结构装配式理念进行设计，住宅柱网统一为6.6mx6.6m，此设计大大缩短了钢结构加工周期，工厂预制率达到100%。按照标准化模块，进一步进行标准化构件设计钢结构焊接误差范围，形成标准化钢结构楼梯构件、预制PC外墙、内外墙预制蒸压砂加气条，大大减少了结构构件数量，为建筑规模量化生产提供了基础，显著提高了构件生产效率，有效减少了材料浪费，节约资源，节能降耗。
3.2 结构特性
预制钢结构
采用钢框架-钢板剪力墙结构，主楼标准柱网为6.6m*6.6m，地上采用400根方管箱柱，地下采用450根方管箱柱。车库标准柱网为8.1m*8.1m，采用450根圆管柱，内部浇筑C50自密实混凝土。地上采用H350*150焊接H型钢梁。抗侧力构件为阻尼器+钢板剪力墙。梁采用偏心布置，保证室内无梁、柱。
桩墙一体化
本工程地下室外墙为现浇混凝土，不设肥槽，采用单面模板架单面支模。次梁通过地下室外墙预留连接板连接，外墙钢筋与钢柱连接板采用焊接连接。混凝土浇筑完成后，钢柱、外墙、支撑桩连为一体。
钢结构节点
地面
预制复合楼板
钢桁架楼承板
墙板
ALC 板
PC外接板
3.3 管道
管道综合
装配式建筑设计应为涵盖主体结构、水电、装修改造的一体化装配式设计，利用BIM三维软件，通过信息技术的应用，将建筑、结构、水电、装修等专业进行集成，实现水电与主体装配式结构、装修改造的一体化，提前解决设计、生产、装配式施工过程中各专业之间的协调碰撞问题。
二，
装配式建筑与传统项目施工的区别与挑战
装配式钢结构VS现浇钢筋混凝土结构（以柱子为例）
钢管混凝土柱（一柱三层）施工工艺流程：测量定位—预埋地脚螺栓—钢柱吊装—校准调整—拧紧、焊接地脚螺栓—安装钢梁—搭设操作平台—浇注混凝土。
现浇钢筋混凝土柱施工工艺流程：测量定位—底板起始处钢筋预留—柱筋绑扎—模板安装—模板验证—操作平台搭设—混凝土浇筑—拆除模板。
装配式钢结构 VS 现浇钢筋混凝土结构
地下室外墙单面与双面模板对比（桩墙一体化技术优势）
单面模板：
施工工艺：模板拼接→模板钻孔→吊环安装→模板吊装就位→背肋槽钢安装固定→单边支架安装固定→预埋件体系安装→支架垂直度调整→钢筋钢管安装→上部操作平台安装。
施工工序：（1）外墙防水。（2）划墙、柱位置线、贴海绵条。（3）涂刷脱模剂。（4）吊装模板。（5）安装支撑架。（6）安装平台架。（7）连接支撑架钢管。（8）拆除模板。
双面模板：
施工工艺：先吊入角部模板→吊入一侧模板、就位、调整垂直度→打入拉杆→另一侧模板就位→打入拉紧螺栓、调整垂直度→处理节点（安装模板连接件等、围护梁位置等）。
施工工序：（1）划好墙、柱位置线，贴海绵条。（2）涂刷脱模剂。（3）吊装双面模板。（4）安装角模板。（5）沿大模板孔设置穿墙螺栓。（6）安装斜腿。（7）安装平台架。（8）处理内墙与顶板接缝。（9）采取措施防止内模板整体位移。（10）拆除模板。（11）外侧防水施工。
材质对比：
（1）单面模板特点：模板标准化、模数化，板面平整，模板间拼接简单，接缝紧密，使用灵活，重量轻，通用性和互换性好，可反复使用，组装方便，可人工拆卸；采用工具化，配以连接件和支撑件，连接紧密，安全可靠，拆装简便灵活。单面模板用料少，节省成本。
（2）单面支撑架特点：支撑体系简单、稳定，可操作性强。支撑架还可根据工程模板高度随时升起，并以租赁方式提供，降低施工成本。双面模板材料繁多，现场杂乱。
（3）防水材料：与混凝土发生反应，形成类似皮肤的超强粘结，完全阻止水渗入防水膜与结构之间的缝隙（即“渗水”）。无需使用保护板，铺装施工后即可在上面行走。简单处理可增加铸造骨架钢筋。可承受基层位移。可承受大多数回填切割作用。可在潮湿的基面上施工。使用寿命长。
施工整体对比
单面模板施工速度快，工程结构整体性好，混凝土表面平整光洁，缩短工期，机械化程度高，大大减轻工人劳动强度，具有良好的综合技术经济效益。材料品种、数量少，适合堆放整齐，提高现场安全文明施工。同时，也是“以钢代木”效果突出的墙体模板体系，具有巨大的社会效益。满足多层、高层建筑的施工要求，具有良好的经济效益和社会效益，是一种简便易行的绿色环保产品，适合在模板租赁、建筑等行业推广应用。
钢桁架楼板与传统现浇钢筋混凝土楼板
钢筋混凝土桁架楼板较普通钢筋混凝土板的优点：
施工方便：在施工现场，可将钢桁架楼承板直接铺设在钢梁上，然后进行简单的加固工作即可浇筑混凝土。使用此模板不需要搭设木模板和脚手架。底部的镀锌波纹钢板仅作为模板，不更换受力钢筋，因此无需考虑防火喷涂和防腐维护。
提高工程质量：钢筋排列均匀，上下层钢筋间距、混凝土保护层厚度均能得到充分保证，为提高楼板施工质量创造了有利条件。当混凝土浇筑形成楼板时，具有现浇板整体刚度大、抗震性能好、抗冲击性能好、防水性能好等诸多优点。
节省人工：由于钢桁架楼承板不需要进行传统的放线、安装管架、安装U型支撑、敷设主次龙骨、铺模板、检查平整度、拆除模板管架等工序，所以节省了大量的劳动力，对缩短工期有重要作用。
节省材料：钢桁架楼承板可直接铺设，节省模板、管架、木板等耗材的使用，在节省材料、控制成本方面具有显著优势。
三，
基于BIM的虚拟施工优化与管理
目标：
简单：简单留给用户，完善的后台管控，精细化的标准化部件，标准化的住宅产品，简便的组装方式。
快：用数据进行设计、用数据进行生产，工厂加工（不受季节影响），现场装配，干作业，施工速度快，节省50%工程时间。
高品质：双模检测，内置标准视觉过程监控，通过协同共享平台，招募优质人才资源、元器件资源，甄选优良元器件，做出更优质的产品。
价格低：资源整合、平台经济，成本降低30%，设计施工数据一体化，生产效率高，批量生产带来综合成本的降低。
基于BIM的虚拟施工管理：
（1）由粗放型管理向精细化管理转变：以往的项目管理过程中，在经济投入、成本控制、人员管理、质量监督等生产环节，没有形成合理有效的运行体系，管理只是为了实现某一既定目标，没有形成科学有效的流程。工程项目精细化管理体系包括一系列的管理制度和方法，BIM技术的引入，使虚拟施工成为可实施的项目，在施工前建立施工模型、劳动力模型、进度模型、质量模型、安全模型、成本模型，指导现场施工，使分工越来越细化。工程质量精细化是现代管理的必然要求钢结构焊接误差范围，它建立在常规管理的基础上，将常规管理引向更深层次的基本思想和管理模式，是以最小化管理占用的资源，降低管理成本为主要目标的一种管理方法。
（2）由前端管理向后端管控转变：以“大后端、小前端”的项目管理方式，将项目成本管控、质量管理、安全管理、技术支持、虚拟施工模型指导等更多地依靠后端的管理和支持，使前端能够更加快速、高效地执行。前后端工作使用同一个平台，包括：微信平台、企业邮箱、建华一体机、BIMcloud等，根据各岗位的工作内容相互衔接、协同，达到精细化、标准化的目的。
团队管理：
后台虚拟团队——前台执行团队——工业化工人团队。
工业化领导成员-工业化项目组-工业化工作人员。
建艺集团成立集团致力于装配式钢结构住宅工业化，采用BIM模型及云平台管理模式，组建工业化团队，打造优质流程管理。
钢结构住宅产品的实施依赖于模型及虚拟化、大数据、标准、工作流程、内外部资源整合等的支持，BIM技术的实施与应用离不开平台的支持。
四、
项目实施进程
钢构件制造
1.钢构件加工工艺流程
钢梁加工工艺
钢柱加工工艺
（二）钢结构施工流程
原材料进场及检测——卸车——组装——焊接——螺栓连接及节点补漆——测量校准——放线吊装——喷漆。
钢结构安装
1. 树立榜样
本次项目严格贯彻“率先垂范、精品工程、一次过精益求精”的原则，为做好装配式钢结构住宅项目工业化建设，在丰台区丽泽桥东侧关氏家大院开展了首个钢结构住宅工业化样板楼项目。
建筑模型
模型地板安装
模型建筑钢梁安装
2. 部件现场安装
（三）项目施工流程段划分
（四）钢柱垂直度测量与控制
计算目标的纵横坐标和高程，将目标粘贴到钢柱相应位置。然后将坐标和高程值输入Trimble仪器。将激光对准目标中心，Trimble仪器自动显示钢柱的左右偏差和高程误差。
（五）钢柱吊装现场实景
（六）现场安装流程
校正后用临时螺栓固定，不少于2个，不少于螺栓总数的1/3
引弧板和垫板设置在焊缝末端
焊缝质量均匀，无气泡、无夹渣
调整结构件中心位置后，安装高强度螺栓并焊接
钢柱安装调整完毕后，采用二次浇注的方法填补缝隙。
桩墙一体化技术的实施
1. 计划讨论
结合本项目施工图纸，由项目部技术负责人牵头，组织项目部人员、产业工人对方案进行探讨，对模板配置、尺寸、细部节点等进行多次技术交流，并利用BIM模型从多种备选方案中优选出最佳方案。
2. 虚拟施工
1、模型部分：地下三层、外墙五段（4-20轴/U轴），标高-11.9m/-9.25m。
2、使用BIM软件：revit、ArchiCAD。
3.结果文件：*.rvt、*.pln。
（三）施工方案的编制
包括具体的工程施工计划及申请表模板工程施工计划等。
（四）模型交接
以虚拟施工绘制的模型为基础，结合施工方案，向产业工人进行模型讲解。
同时根据模型中添加的信息来安排相应的工人。
紧紧围绕重点、重大控制工程，加强技术、安全交底。
（五）施工现场检查
现场严格按照“三检”及交接检验制度，对钢筋、模板、预埋钢件、机电预留件等进行检查。
对预埋件进行逐级验收、交接检验，组织检验批次及原始记录。施工过程中进行过程检验，严把工程质量关。对每一个细节都高标准、严要求，打造精品工程。
钢筋现场验收
模板垂直度检查
墙柱尺寸及垂直度检查
施工数据管理
1、施工组织设计及各项施工计划的编制
（二）方案及技术交底
（三）测试数据
（四）质量管理信息
严格执行样板带头、“三检”制度。每道工序，施工前都要进行抽检。自检要及时、真实，互检要严格，交接检验时发现质量问题，不得进行下一道工序。每次检验验收都要有记录，并由负责人签字。班组检验合格后，及时填写样板工程自检评定表和检验报告。质检部门根据检验报告，及时组织相关部门进行验收。
五，
钢结构预制工程施工的重点与难点
钢结构图纸深化
解决方案：
利用ARCHICAD软件进行整体建模，提取区域模型及材料采购清单，在此基础上先由专业结构设计部门进行典型复杂节点设计分析，再由CAD深化设计部门结合分段、部件装配、焊接工艺及以往现场安装、生产运输的设计经验设计出零件图。
测量控制、焊接及安全防护
困难：
钢梁主体结构高低不一，跨度较大，测量控制有一定的难度，焊接量大，焊接质量要求高，高空作业较多，安全防护成为本工程的重点之一。
解决方案：
配备高精度测量仪器Trimble，对控制点进行三维坐标测量；对大跨度桁架进行变形计算，采取预调整、预偏措施。采用二氧化碳半自动气体保护焊工艺，严格按照焊接工艺评定进行焊接试验；严格按照焊接作业计划、焊接工艺指导书的操作规程进行焊接施工管理。
钢结构加工安装误差的消除
困难：
如何消除构件在吊装过程中因自重引起的变形、因温差引起的收缩、膨胀变形、焊接引起的变形
节点收缩变形引起的误差累积是钢结构施工测量需要关注的问题。
解决方案：
安装：由于测量范围较大，我公司采用较精密的仪器对标高及轴线网络进行测量，对于累积误差，我公司会在前期加工时预留，后期安装时进行修正，并加强焊接控制。
工厂超声波检测
焊接过程控制
现场超声波检测
解决方案：
加工：钢结构加工时，监理、施工单位会派专人进厂。
本工程涉及钢柱在零标高处由450*450变为400*400，需要准确定位，并进行充分的无损检测，确保变径质量。
注：本文根据公众号“装配式建筑大讲堂”内容整理而成，为公众号装配式建筑大讲堂第六期，也是首期装配式建筑大讲堂线上直播活动最后一期。本期有幸邀请到了北京建艺集团首个钢结构装配式住宅项目项目经理曹强光先生，为大家详细解读北京首个钢结构装配式建筑的施工管理。如果想了解全部课件信息，请自行下载学习。
课件下载方式：关注装配式建筑大讲堂微信公众号，回复shigong07即可获取课件下载链接，公众号二维码为：
