大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房施工技術(shù)探討

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摘要：大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑施工是一項(xiàng)綜合性的工程，掌握并實(shí)施大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)對(duì)提高施工質(zhì)量有著重要的意義。本文以某大跨度結(jié)構(gòu)廠房工程施工為例，介紹了鋼結(jié)構(gòu)安裝的工藝流程，闡述了主要施工工藝技術(shù)，討論了相關(guān)的一些鋼結(jié)構(gòu)安裝注意事項(xiàng)以及施工體會(huì)，期望能為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；大跨度；單層；廠房

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長，建筑行業(yè)發(fā)展迅速，大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)工程項(xiàng)目越來越多。但是由于鋼結(jié)構(gòu)的施工要求較高，容易出現(xiàn)施工質(zhì)量問題。因此如何在施工時(shí)間短的情況下確保鋼結(jié)構(gòu)工程安全，高質(zhì)量地完成施工項(xiàng)目是施工人員需要解決的重要問題。下面就結(jié)合實(shí)例對(duì)此進(jìn)行討論分析。

1 工程概況

某廠房工程為單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房，長755.2m、寬206m，總建筑面積為124985.4m2，占地面積155728.1m2，鋼結(jié)構(gòu)總量為16500t。廠房跨度有33、39m兩種，建筑外立面高度分別有15.7、20.7、29.8m三種，廠房屋面自西向東呈階梯狀升高，見圖1。

單位：mm

圖1 鋼結(jié)構(gòu)梁、柱斷面

2 工序流程

鋼結(jié)構(gòu)面積大，工期要求緊，為此鋼結(jié)構(gòu)安裝分為3個(gè)施工段，見圖2。第一施工段B1～B4區(qū)，第二施工段C1～C3區(qū)，第三施工段D1～D3區(qū)。各施工段形成流水作業(yè)。承臺(tái)施工完畢后，鋼構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)。根據(jù)構(gòu)件編號(hào)，按施工先后順序擺放在相應(yīng)的承臺(tái)側(cè)邊，方便吊裝。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)安裝分區(qū)

施工流程：鋼構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)→鋼柱安裝→杯斗灌漿→柱間支撐、系桿安裝→屋架鋼梁安裝→水平支撐安裝→校正及高強(qiáng)螺栓終擰→屋面檁條安裝→墻梁安裝→鋼結(jié)構(gòu)驗(yàn)收。

3 主要施工工藝技術(shù)

3.1 鋼柱安裝

3.1.1 鋼柱安裝方案的選擇

由于高跨部分鋼柱的長度為29.8m，受運(yùn)輸條件的限制，只能將該部分鋼柱分段加工和運(yùn)輸。鋼柱運(yùn)輸時(shí)分解為二段，進(jìn)場(chǎng)后鋼柱拼裝進(jìn)行整體吊裝的方案，鋼柱兩端長度分別為22.3、7.5m，其質(zhì)量分別為20.303、2.582t。

3.1.2 基礎(chǔ)復(fù)測(cè)

結(jié)構(gòu)吊裝前必須進(jìn)行基礎(chǔ)杯斗位置復(fù)測(cè)，其杯口底面標(biāo)高偏差允許-5mm，基礎(chǔ)杯口深度

3.1.3 鋼柱拼裝

為保證構(gòu)件組裝的精度，防止構(gòu)件在組裝的過程中由于胎架的不均勻沉降而導(dǎo)致拼裝的誤差，組裝場(chǎng)地要求平整壓實(shí)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量平整壓實(shí)后的場(chǎng)地，其均布荷載后的下沉量控制在5～10mm。

胎架采用鋪設(shè)300mm×500mm×10mm×12mm的H型鋼梁，鋼柱水平放置于型鋼梁上并找平，當(dāng)高差較大時(shí)采用鋼楔調(diào)整找平。為防止組裝平臺(tái)沉降引起胎架變形，胎架旁建立胎架沉降觀察點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，待沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行焊接。

3.1.4 鋼柱吊裝

（1）吊裝機(jī)械的選擇。根據(jù)鋼柱重量，高跨部分（外立面高度29.8m）鋼柱使用一臺(tái)100t履帶吊進(jìn)行吊裝，同時(shí)配合一臺(tái)50t汽車吊進(jìn)行抬吊。低跨部分（外立面高度15.7、20.7m）采用一臺(tái)50t汽車吊進(jìn)行吊裝。

（2）鋼柱吊點(diǎn)的選擇。根據(jù)鋼柱的形狀、長度、重量、起吊方法及吊裝機(jī)械的起重能力，吊點(diǎn)設(shè)置在上層牛腿處，在肩梁兩側(cè)各焊接兩個(gè)掛鉤耳板，板厚30mm，長度300mm，外挑120mm。

（3）鋼柱吊裝方法。高跨部分鋼柱吊裝時(shí)，100t吊車掛住鋼柱上部起吊點(diǎn)，垂直上升，另一臺(tái)50t吊車從下部1/3位置處溜尾兼抬吊，減少中間彎曲應(yīng)力。

（4）鋼柱校正。根據(jù)鋼柱的實(shí)際長度、柱底的平整度、鋼牛腿頂部及柱頂距柱底部的距離，有吊車的鋼柱重點(diǎn)是保證牛腿頂部標(biāo)高值，來決定基礎(chǔ)標(biāo)高的調(diào)整數(shù)值。

在鋼柱的縱橫十字線的延長線上或稍偏的位置架設(shè)兩臺(tái)經(jīng)緯儀，進(jìn)行垂直度測(cè)量，經(jīng)緯儀與縱橫十字線的夾角應(yīng)<15°。

3.2 杯型基礎(chǔ)杯斗灌漿

鋼柱平面位置和垂直度校正好后，當(dāng)天內(nèi)杯斗灌漿完成，否則在澆灌前須再次復(fù)核。澆灌前將縫中雜物清除干凈并澆水濕潤，杯斗灌漿材料為C40微膨脹細(xì)石混凝土。

杯斗灌漿時(shí)從鋼柱四個(gè)方向同時(shí)澆灌，同時(shí)使用微型振動(dòng)棒進(jìn)行振實(shí)，微型振動(dòng)棒不得觸碰鋼柱和鋼楔。灌漿分兩次進(jìn)行，第一次杯斗澆灌高度至固定鋼柱的鋼楔下部，待鋼楔拆除后混凝土再灌滿至基礎(chǔ)面標(biāo)高。

3.3 屋架鋼梁安裝

3.3.1 屋架鋼梁拼裝

屋架梁分段運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，拼裝工作在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，沿吊機(jī)行走路線擺放。屋面梁分段進(jìn)場(chǎng)后，首先對(duì)屋架梁的外型幾何尺寸、焊接質(zhì)量、運(yùn)輸過程中的變形情況進(jìn)行檢查，合格后才能進(jìn)行組裝。

鋼梁拼裝時(shí)，根據(jù)出廠屋面梁的編號(hào)用木方將相鄰的二段梁墊實(shí)，使連接端板對(duì)齊，然后用尖錐定位，穿入定位安裝螺栓將分段的屋架梁拼裝成整體，定位螺栓必須自由穿入。

3.3.2 吊裝前準(zhǔn)備及機(jī)械選擇

由于屋架的側(cè)向剛度較弱，在吊裝前用木桿進(jìn)行加固，以增加屋架的側(cè)向剛度，同時(shí)準(zhǔn)備好護(hù)身欄桿、上下梯子及纜風(fēng)繩。

低跨屋架部位，梁安裝高度為13.6、17.4m，吊裝載荷135kN，吊臂高度35m，吊臂長度36m。吊車選擇QUY50-2型履帶起重機(jī)，該機(jī)在主臂長37m，作業(yè)半徑8m時(shí)起吊質(zhì)量為16.6t。高跨屋架部位，鋼梁安裝高度27.9m，吊裝載荷180kN，吊臂高度47m。選擇QUY100型履帶起重機(jī)，該機(jī)在主臂長48m作業(yè)，作業(yè)半徑10m時(shí)起吊質(zhì)量為30t，完全可滿足屋架梁吊裝要求。

3.3.3 屋架吊裝方法

屋架梁吊裝應(yīng)先形成空間受力體系，增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因鋼柱垂直面和屋架水平面均有柱間支撐和水平支撐，所以先安裝有屋面系桿和柱間支撐、水平支撐的鋼柱、鋼梁，臨時(shí)用纜風(fēng)繩固定第一榀屋架，構(gòu)件全部安裝到位后，然后向兩邊延伸安裝，以此確保鋼結(jié)構(gòu)形成空間穩(wěn)定的受力體系。

屋架鋼梁起吊選擇兩點(diǎn)起吊方法，另外在梁中設(shè)置一根平衡輔助吊點(diǎn)，輔助吊點(diǎn)主要作用是減少梁中部擺動(dòng)，減少梁在吊裝過程中的變形。

安裝屋架鋼梁時(shí)，首先在屋架梁上選擇合適的綁扎點(diǎn)并在鋼梁兩端拴上麻繩作為調(diào)整方向的牽制溜繩，吊裝前準(zhǔn)備工作就緒后，首先進(jìn)行試吊，吊起高度為100～200mm時(shí)停止調(diào)運(yùn)，檢查索具牢固和吊車的穩(wěn)定性，確定安全后將鋼梁慢車吊起，再由人工在地面拉動(dòng)預(yù)先扣在大梁上的控制繩，轉(zhuǎn)向就位。兩端放上定位夾板后穿上高強(qiáng)螺栓并對(duì)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行初擰，在