Các giai đoạn thi công kết cấu thép là gì?

Giai đoạn 1: Lập kế hoạch và thiết kế trước thi công

Lập kế hoạch đúng cách trước khi thi công tạo nền tảng cả về mặt kỹ thuật lẫn pháp lý cho các dự án kết cấu thép. Ở giai đoạn này, chúng tôi bắt đầu cân nhắc việc chuyển đổi các yêu cầu khái niệm thành các kế hoạch hành động cụ thể, đồng thời đánh giá mức độ rủi ro có thể phát sinh trong các giai đoạn tiếp theo.

Kỹ thuật kết cấu, Phối hợp mô hình thông tin xây dựng (BIM) và Thiết kế chi tiết sẵn sàng cho gia công

Là một phần của quá trình xây dựng, kỹ sư kết cấu cung cấp các dịch vụ thiết kế và thi công nhằm biến bản vẽ kiến trúc của một công trình thành hiện thực hợp pháp. Trong suốt quá trình này, kỹ sư đảm bảo các công trình được thiết kế đạt hiệu quả tối ưu về nguồn lực và nâng cao khả năng chống chịu động đất của tòa nhà. Kỹ sư sử dụng mô hình thông tin công trình (BIM) để loại bỏ xung đột liên quan đến thiết kế giữa các bộ phận khác nhau của công trình. Phương pháp này đã được chứng minh là giúp giảm khoảng 15% khối lượng làm lại, từ đó tiết kiệm thời gian và chi phí. Các bản vẽ thi công chi tiết cuối cùng dành cho gia công được lập ra. Bản vẽ này chứa toàn bộ thông tin cần thiết cho thi công, bao gồm vị trí lỗ bu-lông (với dung sai ±1,5 mm), tập tin CAD dùng để cắt laser và vật liệu đã được chứng nhận đáp ứng tiêu chuẩn ASTM.

Trước khi cuộc thi bắt đầu, bạn đã giành chiến thắng bằng cách trao đổi với các cơ quan quản lý địa phương. Các cơ quan này có thể chỉ ra những vấn đề phát sinh và hỗ trợ việc xin cấp các tài liệu cần thiết, bởi họ am hiểu các quy định địa phương về quy hoạch, môi trường và xây dựng. Việc thực hiện đánh giá trước khi khởi công là một thực tiễn tốt nhằm xác định sớm các vấn đề liên quan đến thi công — ví dụ như cần cẩu có thể không đủ tầm với để phục vụ vị trí thi công, hoặc tồn tại các phụ thuộc trong vận chuyển vật liệu. Cách tiếp cận tối ưu là các bên tham gia dự án cùng cung cấp các yêu cầu/đặc tả dự án của mình trong hợp đồng được tích hợp thống nhất. Chủ đầu tư ở vị trí thuận lợi nhất để giải quyết xung đột. Các vấn đề được nhận diện từ sớm, nhờ đó thi công có thể tiến hành thuận lợi.

Hàng ngàn vấn đề đã được xác định và giải quyết trước, nhờ đó nhiều vấn đề khác cũng có thể được giải quyết. Tác động của cách tiếp cận này bao gồm việc kiểm soát toàn bộ thời gian và chi phí cho các công việc bổ sung, giúp Chủ đầu tư đạt được trạng thái mong muốn. Trọng tâm là duy trì trạng thái ‘Còn chưa được giải quyết’ và ‘Còn đang gây lo ngại’ ở mức mong muốn.

Giai đoạn 2: Gia công tại cơ sở bên ngoài và Đảm bảo Chất lượng

Gia công Chính xác: Cắt, Hàn và Chuẩn bị Bề mặt (ASTM A6/SSPC-SP6)

Có ba quy trình chính trong việc chế tạo các bộ phận kết cấu thép, đồng thời cũng là những điểm kiểm soát chất lượng chủ yếu. Thứ nhất là cắt tấm thép bằng công nghệ cắt Laser/Plasma độ chính xác cao. Công nghệ cắt này đạt dung sai cắt ±2 mm – yếu tố then chốt đối với việc lắp ráp các bộ phận thép ở các công đoạn tiếp theo. Thứ hai, các thợ hàn được chứng nhận theo tiêu chuẩn AWS D1.1 tiến hành hàn nối các bộ phận thép. Kiểm tra bằng sóng âm được thực hiện nhằm xác định xem các mối hàn có đầy đủ và được nóng chảy đúng cách hay không. Cuối cùng, dựa trên tiêu chuẩn Chuẩn bị bề mặt SSPC-SP6, tạo ra độ nhám bề mặt (anchor profile) từ 50–85 micromet. Độ nhám này tạo nền thích hợp để hệ thống lớp phủ bám dính tốt, đồng thời loại bỏ hoàn toàn lớp vảy cán (mill scale) và gỉ sắt. Chúng tôi có khả năng kiểm soát chặt chẽ môi trường chuẩn bị và phun bi trong quy trình này – đây cũng là lợi thế vượt trội so với các điều kiện thi công ngoài hiện trường vốn không kiểm soát được và khó dự báo. Trước khi xuất hàng, tất cả các bộ phận đều được kiểm tra trên máy đo tọa độ (CMM) nhằm đánh giá xem chúng có nằm trong giới hạn dung sai cho phép hay không.

Các quy trình kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất và kiểm tra bởi bên thứ ba của chúng tôi

Việc xây dựng một hệ thống kiểm soát chất lượng (QC) vững chắc cho phép chúng tôi xác định và xử lý các vấn đề ở mọi bước trong quy trình sản xuất. Kiểm soát tại các điểm kiểm tra (Checkpoint QC) bao gồm các phép đo vật lý do kỹ thuật viên QC thực hiện và ảnh chụp chung do các thanh tra hàn thực hiện bằng hình ảnh hàn tia X kỹ thuật số. Các cuộc kiểm tra QC bất ngờ được tiến hành bởi các thanh tra bên thứ ba theo tiêu chuẩn ISO 17020 và các chuyên gia tư vấn tuân thủ tiêu chuẩn AISC 303. Tùy theo quy mô cuộc kiểm tra, các thử nghiệm không phá hủy (NDT) như đánh giá nứt bề mặt bằng hạt từ, đánh giá độ cứng (sau xử lý nhiệt) và đo độ dày lớp phủ sẽ được thực hiện theo danh sách kiểm tra. Các cuộc kiểm tra an toàn từ năm trước cho thấy mức giảm trung bình 66% về số lượng khuyết tật khi áp dụng hệ thống QC phân cấp ba bậc, so với phương pháp kiểm tra một giai đoạn duy nhất. Chúng tôi sử dụng một hệ thống truy xuất nguồn gốc toàn diện nhằm theo dõi và ghi chép lịch sử của từng thành phần sản phẩm, từ điểm xuất xứ của nguyên vật liệu đến sản phẩm hoàn chỉnh.

Giai đoạn 3: Chuẩn bị mặt bằng và tích hợp nền móng

Chuẩn bị mặt bằng là một trong những bước quan trọng nhất trong quá trình thi công các kết cấu thép. Ở giai đoạn đầu của quy trình, đội thi công dọn sạch mặt bằng xây dựng khỏi mọi tàn dư không cần thiết từ các công trình cũ, cũng như các loại rác thải và sinh khối khác dưới dạng cây cối và bụi rậm. Sau khi mặt bằng đã được dọn sạch, họ san phẳng khu vực làm việc để đảm bảo bề mặt nền đất đồng đều trong phạm vi sai lệch tối đa 25 mm theo mọi hướng. Các nền móng và công trình xây dựng khác nhau yêu cầu các mức độ khả năng chịu tải khác nhau. Trước khi bắt đầu đào móng công trình, kỹ sư xây dựng tiến hành kiểm tra đất nhằm xác định khả năng chịu tải của đất. Trong quá trình chuẩn bị nền đất, công nhân xây dựng đầm nén đất theo nhiều lớp và đồng thời lắp đặt các ống dẫn cần thiết cho hệ thống cấp nước, điện và viễn thông. Khi nền đất đã được chuẩn bị xong, bê tông được xử lý nhiệt và công nhân xây dựng đặt các bu-lông neo vào bê tông đã đổ vữa để phục vụ việc căn chỉnh sau này với khung thép của công trình. Sau khi bê tông đạt cường độ đầy đủ, công nhân xây dựng tiến hành kiểm tra cuối cùng nhằm xác định mặt bằng thi công có nằm trong giới hạn dung sai quy định hay không. Khi mặt bằng thi công đã được chuẩn bị đầy đủ, kỹ sư xây dựng bắt đầu quá trình thi công thực tế.

Giai đoạn 4: Lắp dựng kết cấu và ổn định khung

Thứ tự lắp dựng: Lắp thanh giằng trước, ưu tiên các ngăn chịu gió

Trong điều kiện có gió, việc lắp dựng các bộ phận kết cấu thép ổn định nhất là bắt đầu bằng việc lắp đặt các thanh giằng chính ngay sau khi các cột đầu tiên được đặt vào vị trí. Kỹ thuật này giúp giảm độ võng theo phương đứng và lo ngại sập đổ. Về mặt ngăn chịu gió, các nhà thầu thường lựa chọn cách chia nhỏ và xử lý từng ngăn riêng lẻ thay vì thực hiện đồng loạt cho tất cả các ngăn. Việc này cũng góp phần giảm tổng độ võng theo phương đứng của toàn bộ kết cấu. Các nguyên tắc này được áp dụng tại hiện trường thi công nhằm nâng cao độ an toàn cho nhân viên xây dựng cũng như đảm bảo chất lượng tổng thể của quá trình lắp dựng kết cấu.

Tuân thủ tiêu chuẩn AISC 360: Hiệu chuẩn kích thước, định vị cột và vì kèo, lắp đặt xà gồ

Tất cả sai lệch về kích thước đều nằm trong giới hạn dung sai quy định tại Chương 7 của tiêu chuẩn AISC 360 đối với các quy trình gia công và lắp dựng. Kết quả đo đạc sẽ chứng minh rằng các sai lệch đã được kiểm soát trong giới hạn cho phép trước khi tiến hành lắp đặt lớp vỏ bao che.

Giai đoạn 5: Hoàn thành hệ thống vỏ bao (envelope) và bàn giao dự án

Vật liệu ốp tường, cầu nối nhiệt và Đánh giá trước khi bàn giao

Giai đoạn cuối cùng của vỏ bao công trình là lắp đặt các tấm ốp. Việc cải thiện hiệu quả năng lượng của một công trình phụ thuộc vào việc lắp đặt các tấm ốp. Trước bước này, các nhà thầu ốp công trình căn chỉnh các tấm bao bằng hệ thống liên kết chống ăn mòn và tạo lớp kín nước tại các mối nối công trình. Một vấn đề quan trọng trong quá trình thi công là hiện tượng cầu nhiệt. Hiện tượng cầu nhiệt gây ra khoảng 30% tổn thất năng lượng trong các công trình thương mại. Cầu nhiệt xảy ra khi vật liệu cách nhiệt không bao phủ đầy đủ các điểm nối công trình. Để khắc phục hiện tượng cầu nhiệt, các nhà thầu duy trì lớp cách nhiệt liên tục và đầy đủ trên toàn bộ khu vực nối. Trước khi bàn giao công trình, đội dự án phải hoàn thành danh sách kiểm tra gồm 12 mục nhằm đảm bảo rào cản không khí và nước hoạt động hiệu quả, đồng thời đánh giá độ nguyên vẹn của hệ thống thoát nước. Độ nguyên vẹn của rào cản không khí được đánh giá theo tiêu chuẩn ASTM E283. Các phép đo và khoảng cách được nhà thầu xác minh để đáp ứng tiêu chuẩn AISC 360. Bảo hành được hoàn tất và chính thức hóa. Mỗi chức năng nêu trên đều đảm bảo công trình sẵn sàng đưa vào sử dụng, đạt hiệu quả năng lượng cao và tuân thủ quy chuẩn.

Câu hỏi thường gặp

Quy hoạch trước thi công trong các dự án kết cấu thép là gì?

Giai đoạn quy hoạch trước thi công giảm thiểu rủi ro phải làm lại bằng cách thiết lập khung kỹ thuật và quy định đầu tiên, đồng thời chuyển đổi các yêu cầu khái niệm thành bản vẽ chi tiết.

Việc phối hợp mô hình thông tin công trình (BIM) trong giai đoạn trước thi công mang lại những lợi ích gì?

Việc phối hợp BIM cho phép phát hiện sớm các vấn đề trong thiết kế, nhờ đó giảm khoảng 15% khối lượng công việc phải làm lại. Điều này giúp tiết kiệm cả thời gian lẫn chi phí.

Lợi ích của việc chế tạo tại nhà máy so với thi công tại hiện trường là gì?

Khi thực hiện chế tạo tại nhà máy, môi trường làm việc được kiểm soát tốt hơn, giúp hoàn thành công việc với độ chính xác cao hơn cũng như tính nhất quán tốt hơn. Các tác động tiêu cực do thời tiết xấu gây ra cũng ít ảnh hưởng hơn.

Giai đoạn tích hợp nền móng là gì và bao gồm những nội dung nào?

Giai đoạn tích hợp nền móng bao gồm việc dọn dẹp mặt bằng, san lấp mặt bằng, thực hiện các xét nghiệm đất, lắp đặt hệ thống tiện ích ngầm và đổ bê tông cho nền móng với các bu-lông neo đã được định vị.

Các biện pháp nào được áp dụng để đảm bảo ổn định kết cấu trong quá trình dựng xây một tòa nhà?

Tính ổn định kết cấu chủ yếu được đảm bảo thông qua phương pháp gia cố trước tiên và ưu tiên sử dụng các khoang chống gió để gia cố công trình trong giai đoạn lắp ráp.