钢结构模块化预制安装的优越性探讨

杨三军　李瑞

摘要：随着模块化施工安装技术的推广，化工项目中的钢结构施工安装也实现模块化，在此基础上钢结构模块化预制安装技术以其独特的优越性，被广大的化工行业施工企业所采用。文章从施工工期、施工安全性、施工质量保证和施工成本控制四方面对钢结构模块化预制安装技术所表现出的优越性进行了阐述。

关键词：钢结构；模块化；预制安装；优越性；化工项目；化工行业 文献标识码：A

中图分类号：TE682 文章编号：1009-2374（2017）10-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.014

随着我国经济的快速发展，越来越多的化工厂拔地而起，在这些化工厂的建造过程中，有大量的先进施工技术不断涌现，其中模块化预制安装技术也有了长足的进步。模块化施工技术作为新产业和科学发展的方向，为各类建造行业提供了创造性的新思维，在这种大背景下，化工行业也大量采用模块化的建造方式，由于化工行业的特殊性，大多数的结构都采用钢结构，以适应其高温高压的生产环境。因此化工行业钢结构也逐步实现模块化，在此基础上钢结构模块化预制安装技术以其独特的优越性，被广大的化工行业施工企业所采用，本文将就其优越性进行全方位的阐述。

1 在施工工期上的优越性

化工设备是多种多样的，在建造之初施工企业就可以按照设计将这些钢结构设备分解成不同的鋼结构模块，而且这些钢结构模块可以不同的工厂进行预制、预组装，做到与不能模块化生产的设备进行现场同步，甚至可以提前完成，这样就实现了建造过程的分布式推进，保证钢结构模块的流水作业与现场作业同步

进行。

1.1 缩短设计工期

化工行业那种闭门造车单打独斗的方式已经过去了，在同类型的化工产品生产厂，一些压力容器、钢梁和钢构件的结构和功能基本相同，所以一些钢结构设备在设计之初就通过采用类库的形式，将这类钢结构变成了一个模块，设计者关注的重点放在了自身化工产品的特殊性生产方式上，这样大大缩短了设计的时间。

1.2 缩短安装施工工期

由于这种通用的钢结构模块设计图纸在社会上较普及，这样大大增加了能够建造此类模块的工厂，而且可以实现预制，使得模块从一家生产变成了工厂分布于世界各地，从下单建造变成了提前预制，这样化工项目的建造企业就可以通过采购的方式快速获得钢结构模块，而不会出现由于模块生产厂无法按时交货而造成整个工程的时间延误。

1.3 缩短无损检测的时间

钢结构设备往往需要进行性能测试，如果这些钢结构进行模块化处理后，就可以进行单独的检测，如果在检测过程中该模块不合格，就及时更换或对模块进行维修，最终当全部预制的合格钢结构模块吊装调试完成进行联合检测，这样就避免了过去钢结构在建造时边建造边测试的方式。

2 在施工安全性上的优越性

钢结构模块预制安装在施工安全性上是传统安装施工无法比拟的。

2.1 减少了作业人员高空作业时间

由于钢结构模块在预制过程中大部分工作是在地面进行，只是在最后阶段才进行高空进行吊装，而且由于是模块化拼装，在各钢结构模块连接处都预留了拼装结构，在组装过程中施工人员就通过联接螺栓的紧固或焊接，就可以在较短的时间实现钢结构设备整体建造。从而避免了整个钢结构安装在高空建造过程中需要搭设大量的脚手架配合，减少了作业人员的高空作业时间。

2.2 提高了施工组织的安全性

钢结构模块在预制过程中可以在不同的场地进行施工，减少了钢结构施工过程的相互交叉和干扰，即使钢结构模块与土建施工同时开展，其主要集中在吊装现场，这样相互重叠的作业面少，交叉作业少，现场技术工人需求数量少，大型的吊装机具只在吊装过程中出现，而且吊装结束就离开现场，停留时间短，减少了现场作业人员数量和作业时间。由于钢结构模块预制施工将现场大量的作业放到了预制厂进行，减少了施工现场材料摆放场地，降低了现场资源的损耗，使施工现场组织能够变得更加有序合理，其过程极大地降低了施工安全风险。

2.3 施工难度的降低

在一些化工项目中，钢结构设备非常巨大，如果在现场制作需要搭建大规模的脚手架，同时这种设备多在室外进行，这样对气候和环境的要求较高。而采用钢结构模块预制安装技术后，可以将大型的钢结构分解成小的模块，这些小模块可以在室内进行加工生产，等到小模块建成后，在气候、环境、人员各方面准备充分的条件下进行组装，现场施工工序被减少到最少，现场安装工期将会被大幅压缩，受恶劣天气影响降至最低，可以大大的降低施工难度。

3 在施工质量控制上的优越性

3.1 对单体钢结构模块制造质量的把控

所谓“术业有专攻”，如今在钢结构模块预制领域越来越显示出专业化的趋势，一些模块的专业化制造工厂，其工装机具非常精良，而且人员在其相应的领域也得到了更加专业的培训，使得在钢结构模块的生产上从制造精度和工作效率方面都有切实的保证。同时由于单体的钢结构模块可以在工厂制造，其加工制造条件远远优于现场条件，在制造过程受天气、施工环境因素影响较小，而且不受现场建造时施工场地的限制，特别是在大型钢结构制造时需要气体保护焊和埋弧焊等高效焊接方法时，使钢结构从材料切割和除锈等工序都比现场更有利于制造。以焊接过程来讲，一些在现场必须进行立焊和固定焊的部位，在工厂制造时都可以改为平焊和转动焊，这样一方面降低了技术难度；另一方面也可以大幅提高焊接质量。

3.2 对钢结构模块功能质量的把控

钢结构框架预制完成后按规范要求需要进行无损检测，一般在整体施工结束后才能进行，如果其中一些部件的质量不合格就会造成整体性能的不合格，整个钢结构也许要拆除重新建造。采用钢结构模块化后，这种现象会大大避免，在一个单体钢结构模块建成后，技术人员就可以对这个单体的各项物理和化学性能进行全面的检测，对于一些不合格的模块，在进行整体组装前就得以发现，对这些不合格的模块进行再加工或者直接重新制作，从源头上杜绝了“千里之堤毁于蚁穴”这种情况的发生。

3.3 对于设计缺陷的把控

一些工程由于工期紧、设计时间短，其中的一些细节问题不能及时发现，现场安装按照有缺陷的图纸建造整体钢结构，而钢结构施工又处于工程施工的初始阶段，这样就会造成这个施工的停止。钢结构框架预制完成后按规范要求需要进行无损检测，有利于发现设计文件不完善或不适合的细节。特别是一些大型的钢结构，设计中经常出现节点设计不合理、节点图表述不清楚和制造中存在难以实施的情况等问题，采取钢结构模块化施工可以最大限度地规避这些问题以及其他一些通常只有在现场组装时才能发现的问题，并及時予以修正。

4 在建造成本上的优越性

化工项目建设一般周期长，项目涉及的领域也非常多，从材料的采购到机械和人工的管理，都必须对其中的成本支出严格把关，设备成本、人力成本、运输成本、资金成本等各单项成本都影响着项目总成本的控制，而钢结构模块预制安装可以将这些单项成本变得有序可控。

4.1 对材料设备采购的控制

在化工项目建设没有开展模块化以前，钢结构建造中从钢材的采购到钢结构的焊接组装都是线性发展的，在建造过程中各种影响因素较多，材料采购要做出一些预留就要多占用一些材料成本，在人工焊接和组装过程中要考虑到材料的使用率、工艺水平、施工周期不同造成的人力成本的变化等这些都大大增加了建造成本控制的难度，而采用钢结构模块的预制后，其采购成本一目了然，而且可以通过模块招标采购的方式，降低模块的成本。并通过模块的不同地域的采购还能享受一些当地的税收和监管费用方面的优惠。

4.2 对管理成本的控制

在钢结构的建造过程中焊接、运输、吊装、检测等环节都需要大量的人力资源，在进行人力资源管理和调配过程中又需要大量的管理人员，这样就形成了多层次的管理模式，这种多层次管理模式一般情况下效率较低，而采用钢结构模块的预制模式后，钢结构模块的建造过程都是单独进行的，每个模块都有不同的管理团队，这样就对整个化工项目管理没有了依赖性，只有当该模块被使用时，才通过项目的管理团队进行统一协调。另一方面，由于模块化的施工使得施工难度降低，人员劳动效率提高，在工期缩短的同时，人工消耗更少，大大节省了成本支出。

4.3 有利于重复利用

由于钢结构模块是通过现场拼接完成，属于可拆卸、可移动设施，现场拆装搬运方便，施工企业可以根据需要，对预制钢结构模块进行移动。相比传统建筑形式，模块化建筑形式将土建、制造以及安装进行深度交叉，减少了间接费用、提高了生产效率，在保证工程质量的情况下极大地缩短了工期。

5 结语

就钢结构模块预制安装技术本身而言，在使用该项技术时要综合考虑现场施工场地平面布置，气候环境对施工的影响，将各种钢结构模块的地面拼装、单一钢结构模块的工厂化生产以及在模块化组装利用大型吊车集约化吊装的各个阶段，都要有针对性地对施工安装的技术方案有一个整体的研究，特别是一些钢结构施工时间紧、工艺要求高的大型项目，更要加强模块施工的理念，力求将这种高效、安全的模块化施工模式做到最好，使其在人工成本不断提高、追求安全、讲求效率的施工大环境下，将钢结构模块预制安装技术的优越性得到最大程度的发挥。

参考文献

[1] 胡志斌，王彦峰.模块化建筑的设计特点及其可操作性[J].知识经济，2010，（16）.

[2] 俞宝达，俞宝明.从模块化建筑到模块化施工[J].浙江建筑，2013，30（5）.

[3] 童时中.模块化原理设计方法及应用[M].北京：中国标准出版社，2009.

[4] 青木昌彦.模块化：新产业结构的本质[J].经济社会体制比较，2012，（2）.

[5] 顾桂汀.模块式钢结构框架组装、吊装施工工艺技术[J].施工机械化新技术，2012，（5）.

[6] 杨晓东，敖海峰，佘云龙，郭丹，等.一种模块化钢结构多柱连接柱脚锚固系统[J].石油化工设备，2007，36（2）.

（责任编辑：黄银芳）