Khi thiết kế và thi công một xưởng kết cấu thép nhẹ điển hình, tổng thời gian từ khởi công đến hoàn thành thường dao động trong khoảng 6–12 tuần, tùy thuộc vào quy mô và mức độ phức tạp. Các mốc thời gian cho ba giai đoạn chính theo tiêu chuẩn ngành như sau:
- Giai đoạn 1: Thiết kế và xin cấp phép – 2 đến 4 tuần
- Giai đoạn 2: Sản xuất tại nhà máy – 4 đến 8 tuần
- Giai đoạn 3: Lắp dựng tại hiện trường và hoàn thiện – 2 đến 5 tuần
Các phương pháp xây dựng truyền thống với quy trình tốn nhiều thời gian, yêu cầu độ chính xác cao và các mối nối bulông được đối chiếu với những thiết kế cho phép thực hiện song song các quy trình và xây dựng tại nhà máy ngoài công trường, từ đó tạo ra một công trình được hoàn thành chiến lược trước khi kết thúc hợp đồng xây dựng.
Ba giai đoạn then chốt trong thi công kết cấu thép nhẹ bao gồm một chuỗi các bước được phối hợp chặt chẽ, với các đầu ra và mốc thời gian rõ ràng, nhằm tập trung vào việc lập tiến độ thi công. Những kỳ vọng này giúp chủ đầu tư xây dựng các chiến lược phối hợp cho tất cả các bên liên quan.
Giai đoạn trước thi công: Thiết kế, kỹ thuật và cấp phép
Trong giai đoạn này, các yêu cầu chức năng của tòa nhà được chuyển đổi thành tài liệu thiết kế thi công đã được phê duyệt và có thể triển khai xây dựng. Giai đoạn này bắt đầu bằng việc áp dụng kỹ thuật kết cấu (tải trọng, độ võng và hệ giằng) nhằm đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn ASCE 7 và các quy định của mã xây dựng địa phương. Đồng thời, đội ngũ thiết kế phát triển bản vẽ thi công, trong đó thể hiện chi tiết về bu-lông neo, độ dốc mái và các mối nối kết cấu. Sau khi hoàn tất giai đoạn thiết kế, hồ sơ xin cấp giấy phép xây dựng sẽ được nộp cho cơ quan quản lý địa phương hoặc cấp tỉnh. Mặc dù thời gian xử lý giấy phép thường dao động từ 2 đến 4 tuần, cần lưu ý rằng giai đoạn này sẽ xác định rõ phạm vi thi công cho các quy trình gia công và lắp dựng.
Gia công tại nhà máy: Sản xuất các bộ phận thép nhẹ
Quá trình gia công bắt đầu trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ ngay sau khi thiết kế đã được phê duyệt cuối cùng. Các hệ thống CNC tự động dùng để đột dập, cắt và hàn robot cho phép chúng tôi sản xuất các bộ phận bao gồm, nhưng không giới hạn ở, các thanh chữ C và chữ Z được tạo hình nguội, vì kèo, xà gồ và thanh chống ngang, với dung sai ±1 mm. Khác với các phương án hàn tại hiện trường, tính nhất quán về kích thước và chất lượng được đảm bảo, đồng thời quy trình này tránh được các chậm trễ do điều kiện thi công tại công trường bất lợi. Chất lượng mối hàn được đảm bảo theo tiêu chuẩn AWS D1.3, và việc kiểm tra kích thước được thực hiện tại nhiều điểm trước khi các bộ phận được đóng gói. Đối với các xưởng vừa có kích thước khoảng 30 m × 20 m, những nhà cung cấp hàng đầu có thể cung cấp các bộ kit sẵn sàng lắp ráp, có khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ, chỉ mất 2–3 tuần để sản xuất — thời gian này phụ thuộc vào quy mô đơn hàng và mức độ tự động hóa của dây chuyền lắp ráp.
Việc gia công và thi công tại hiện trường thường được thực hiện song song trong điều kiện thuận lợi nhất. Sau khi hoàn thành móng băng và móng cọc, khung kết cấu được lắp dựng theo trình tự: cột, vì kèo, xà gồ mái và hệ giằng ngang. Đối với một xưởng sản xuất tiêu chuẩn một tầng, đội thi công có tay nghề cao cùng cần cẩu di động có thể lắp dựng toàn bộ khung chính trong vòng 5–10 ngày làm việc. Các hệ bao che — bao gồm tấm panel kẹp (sandwich panels), vật liệu cách nhiệt và cửa — được lắp đặt tiếp theo nhằm tạo lớp kín chống thời tiết, thường chỉ mất vài ngày. Các công việc hoàn thiện cuối cùng như cơ – điện – nước (MEP) và nội thất đánh dấu kết thúc giai đoạn này, đưa tổng thời gian thi công tại hiện trường vào khoảng 2–5 tuần, phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện thời tiết và mức độ phối hợp hiệu quả giữa các nhà thầu phụ.
Các yếu tố then chốt ảnh hưởng đến tiến độ dự án kết cấu thép nhẹ
Độ phức tạp trong thiết kế và thi công
Độ phức tạp của thiết kế sẽ quyết định tốc độ thi công và chi phí trên mỗi mét vuông. Ví dụ, Báo cáo từ New Zealand nêu rõ: "Các thiết kế nhiều tầng, các nhịp phi tiêu chuẩn vượt quá 24 m hoặc các thiết kế mái phức tạp đều yêu cầu mô hình hóa bổ sung, đánh giá độc lập bởi chuyên gia và chu kỳ cấp phép kéo dài hơn. Các yếu tố như vậy tốn nhiều thời gian hơn trong khâu thiết kế kỹ thuật và làm gia tăng tần suất các yêu cầu chỉnh sửa bản vẽ." Ngược lại, các bộ kit thép nhẹ lắp ghép sẵn sử dụng quy trình thiết kế, tính toán kỹ thuật và kiến trúc để chuẩn bị các cấu kiện đáp ứng đầy đủ yêu cầu của quy chuẩn xây dựng và được chứng nhận đạt tiêu chuẩn AISC và AISI S240. Những bộ kit này thường được áp dụng quy trình cấp phép nhanh (fast-track permitting) và loại bỏ hoàn toàn việc phê duyệt lặp đi lặp lại các bản vẽ. Điều này có thể rút ngắn giai đoạn chuẩn bị trước thi công từ 2 đến 3 tuần. Khi xem xét các thay đổi thiết kế, chủ đầu tư nên cân nhắc đầu tiên xem mục đích chức năng của những thay đổi đó có thực sự quan trọng hơn những lợi ích tiềm năng mà một bộ kit lắp ghép sẵn có thể mang lại về mặt hiệu suất, chi phí và tiến độ hay không.
Các yếu tố căng thẳng bên ngoài: Thời tiết, Lao động, Chuỗi cung ứng, Sự sẵn sàng của công trường
Mặc dù quá trình xây dựng các kết cấu thép nhẹ ít làm người lao động tiếp xúc với thời tiết khắc nghiệt hơn so với gỗ hoặc bê tông, nhưng việc thi công bằng gỗ và thép vẫn phụ thuộc rất nhiều vào công tác chuẩn bị hiện trường và nền móng, cũng như các lần nâng hạ bằng cần cẩu – những công việc đặc biệt nhạy cảm với mưa kéo dài, gió mạnh hoặc thời tiết lạnh giá cực đoan. Các hoạt động quan trọng trên đường dẫn dài cũng có thể bị chậm trễ do thiếu lao động lành nghề được chứng nhận để lắp dựng kết cấu thép hoặc kiểm tra mối hàn. Ngoài ra, sự biến động gần đây trong chuỗi cung ứng gây khó khăn cho thời gian giao hàng của các loại lớp phủ chuyên dụng, vật liệu đặc chủng và phụ kiện tùy chỉnh dùng cho công trình chống cháy. Đồng thời, các công việc tại hiện trường cũng có thể cản trở hoặc làm gián đoạn toàn bộ tiến trình thi công: mặt bằng chưa được chuẩn bị, điều kiện tiếp cận kém và chưa giải quyết xong các xung đột về hệ thống kỹ thuật (utility) đều có thể dẫn đến phải thi công lại và gây chậm trễ tốn kém. Một số công cụ được sử dụng nhằm hạn chế thay đổi phạm vi công việc bao gồm khảo sát hiện trường, mua sắm theo giai đoạn và bố trí các ngày dự phòng trong kế hoạch thi công tổng thể. Những ngày dự phòng này sẽ được phân bổ vào mùa thi công có mức độ biến động cao nhất.
Các Phương Pháp Đáng Tin Cậy để Rút Ngắn Thời Gian Giao Hàng Nhà Xưởng Kết Cấu Thép Nhẹ
Có thể lập lịch thi công cho các nhà xưởng kết cấu thép nhẹ hiệu quả hơn mà không cần đánh đổi hoặc cắt giảm chất lượng. Việc tiết kiệm thời gian có thể đạt được thông qua tối ưu hóa quy trình và hợp tác từ sớm. Hai chiến lược sau đây đã được chứng minh là khả thi và hiệu quả trong hơn 60 dự án thương mại.
Tích Hợp Các Quy Trình Làm Việc Giữa Các Giai Đoạn
Việc gia công các bộ phận thép nhẹ tại cơ sở bên ngoài cho phép thi công nền móng và kết cấu được thực hiện đồng thời một cách chính xác. Quy trình thiết kế, xin cấp phép, gia công và lắp dựng có thể được đơn giản hóa và rút ngắn. Ví dụ, phần móng bê tông có thể được đổ trong tuần đầu tiên sau khi hoàn tất thiết kế, đồng thời bố trí sơ bộ các bu-lông neo. Bộ kit có thể được giao chỉ vài ngày trước khi bắt đầu công tác lắp dựng. Cùng với các chi tiết nối được thiết kế sẵn (pre-engineered) và các hệ thống được thiết kế dành riêng cho các tấm panel mô-đun, các dự án thường có thể đạt được trạng thái bao che kín gió, kín nước trong vòng chưa đầy 18 ngày kể từ khi triển khai hiện trường. Để áp dụng thành công phương pháp này, các giả định trong thiết kế cần được thực hiện đầy đủ và việc trao đổi thông tin giữa cả ba đội nhóm phải được duy trì liên tục cũng như được ghi chép đầy đủ.
Sự tham gia sớm của nhà thầu và các công cụ phối hợp kỹ thuật số
Việc đưa nhà thầu kết cấu thép tham gia ngay từ giai đoạn thiết kế sơ bộ—thay vì chờ đến sau khi giấy phép xây dựng được cấp—có thể giảm đáng kể tiến độ thực hiện dự án. Nhà thầu có thể xác định các yếu tố thiết kế phù hợp dựa trên khả năng cung ứng vật liệu và quy định xây dựng địa phương, từ đó phát hiện sớm các vấn đề trước khi thiết kế được hoàn tất. Việc phối hợp kỹ thuật số, đặc biệt là sử dụng chức năng phát hiện xung đột (clash detection) trong mô hình BIM 3D, giúp tránh các sự cố thi công ngay trên môi trường kỹ thuật số trước khi chúng xảy ra ngoài hiện trường. Phần mềm này, thuộc bộ sản phẩm Autodesk Revit hoặc Tekla Structures, cho phép các đội ngũ phát hiện các vấn đề như hệ thống MEP xuyên qua xà gồ hoặc thanh giằng, từ đó gây ít gián đoạn nhất tới tiến độ thi công. Các công cụ phối hợp kỹ thuật số điều tiết tiến độ sản xuất đồng thời tránh việc điều chỉnh (mark ups) tiến độ. Khi được triển khai kèm hợp đồng trọn gói và phạm vi công việc được xác định rõ ràng, cách tiếp cận này chuyển đổi vai trò của nhà thầu từ một nhà cung cấp thành một đối tác chiến lược, giúp rút ngắn tổng thời gian thiết kế và thi công toàn bộ dự án lên tới 25%.
1. Việc xây dựng xưởng kết cấu thép nhẹ mất bao lâu để hoàn thành?
Thời gian cho thiết kế, gia công và lắp dựng có thể ngắn nhất là 6 tuần, nhưng cũng có thể kéo dài tới 12 tuần, tùy thuộc vào quy mô và độ phức tạp của công trình.
2. Những yếu tố nào có thể gây chậm trễ cho dự án kết cấu thép nhẹ?
Các yếu tố gây chậm trễ bao gồm độ phức tạp trong thiết kế, sẵn sàng mặt bằng thi công, thời tiết, nhân lực, hậu cần và việc cấp phép.
3. Các dự án kết cấu thép nhẹ có được hưởng lợi từ việc sử dụng bộ kit tiêu chuẩn không?
Các hệ thống ‘kit’ tiền chế mang tính mô-đun và do đặc tính vốn có nên dễ dàng được phê duyệt về mặt pháp lý. Chúng có thể rút ngắn tiến độ dự án trung bình từ 2 đến 3 tuần.
4. Phương pháp hiệu quả nhất để rút ngắn tiến độ dự án là gì?
Phương pháp hiệu quả nhất để đạt được tiến độ dự án ngắn nhất là áp dụng các luồng công việc song song, sự tham gia sớm của nhà thầu và các công cụ phối hợp kỹ thuật số thông qua mô hình BIM 3D.
5. Việc thi công kết cấu thép nhẹ được hưởng lợi như thế nào từ quá trình gia công ngoài hiện trường?
Việc gia công ngoài hiện trường thúc đẩy độ chính xác cao hơn, giảm đáng kể các vấn đề phát sinh do chậm trễ liên quan đến thời tiết và đẩy nhanh tiến độ thi công. Điều này trở nên khả thi nhờ các bộ phận được lắp ráp sẵn, sẵn sàng để dựng lắp.
EN
