淺析輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)和施工管理

劉 剛，劉衛(wèi)兵

(1.北京印刷學(xué)院，北京102600；2.四川省大衛(wèi)建筑設(shè)計(jì)有限公司，四川成都610000)

近年來工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，大量采用輕鋼結(jié)構(gòu)，其中以門式剛架為主。近20年來，特別是中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)編制的CECS 102：2002《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》頒布實(shí)行后，其應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展，主要用于輕型的廠房、倉(cāng)庫(kù)、建材等交易市場(chǎng)、大型超市、體育館、展覽廳及活動(dòng)房屋、加層建筑等。

門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比具有以下特點(diǎn)：

(1)質(zhì)量輕。單層門式剛架房屋承重結(jié)構(gòu)用鋼量一般為10～30 kg/m2；在相同的跨度和荷載條件下自重約為混凝土結(jié)構(gòu)的1/30～1/20。

(2)工業(yè)化程度高，施工周期短。門式剛架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件和配件均為工廠制作，質(zhì)量易于保證，工地安裝方便。除基礎(chǔ)施工外，基本沒有濕作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員的需要量也很少。構(gòu)件之間的連接多采用高強(qiáng)度螺栓連接。

(3)綜合經(jīng)濟(jì)效益高。門式剛架結(jié)構(gòu)采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)周期短；構(gòu)件采用先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備制造；原材料的種類較少，易于籌措，便于運(yùn)輸；對(duì)一般規(guī)模的工業(yè)廠房?jī)H需45天至6個(gè)月，而若采用鋼筋混凝土建筑則要8～12個(gè)月左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)它與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，可以節(jié)省投資25%，當(dāng)廠房的跨度越大時(shí)，其優(yōu)勢(shì)更為明顯。所以剛架結(jié)構(gòu)的工程周期短，資金回報(bào)快，貸款利息也將大幅降低，投資效益高。

(4)柱網(wǎng)布置靈活。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式由于受屋面板，墻板尺寸的限制，柱距多為6 m，當(dāng)采用12 m柱距時(shí)，需設(shè)置托架及墻架柱。而門式剛架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置不受模數(shù)限制，柱距的大小主要根據(jù)使用要求和用鋼量最省的原則來確定。

(5)門式剛架結(jié)構(gòu)夠滿足較多類型廠房建筑設(shè)計(jì)的要求，跨度最大可達(dá)36 m，縱向溫度區(qū)段長(zhǎng)度允許300 m，橫向溫度區(qū)段長(zhǎng)度允許150 m，這種結(jié)構(gòu)特別適合用于安裝較長(zhǎng)生產(chǎn)線的工業(yè)廠房。

(6)門式剛架結(jié)構(gòu)形成的坡屋面下部空間較大，可以作為廠房技術(shù)夾層，布置各種管道，充分利用建筑空間，節(jié)約投資。

(7)輕鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好，由于鋼結(jié)構(gòu)本身具有較好的延性，故能夠充分耗散地震能。另外，輕鋼結(jié)構(gòu)重量輕，地震力很小。設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，一般不需作抗震驗(yàn)算；當(dāng)為8度及以上時(shí)，橫向剛架和縱向剛架均需作抗震驗(yàn)算。

盡管輕鋼結(jié)構(gòu)廠房有以上眾多優(yōu)點(diǎn)，但要建設(shè)完成一個(gè)優(yōu)質(zhì)廠房工程還需要參建各方的和諧統(tǒng)一和積極努力。

1 設(shè)計(jì)管理

1.1 設(shè)計(jì)意圖和功能要求

建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位都要合理確定工程的規(guī)模及建筑標(biāo)準(zhǔn)，避免規(guī)模不足或超大，造成再次建設(shè)或浪費(fèi)。建設(shè)單位在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)積極與設(shè)計(jì)單位配合，詳細(xì)表明設(shè)計(jì)意圖和希望完成的功能，使設(shè)計(jì)單位充分認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)對(duì)象所要解決的根本問題是什么，詳細(xì)了解生產(chǎn)工藝和人流物流的要求。建設(shè)單位應(yīng)隨時(shí)提供有關(guān)資料，反映相關(guān)情況，這樣既可避免設(shè)計(jì)圖的反復(fù)修改，也可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間又能保證設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行，經(jīng)濟(jì)有效。從而保證設(shè)計(jì)階段的工程概算不超過決策階段的投資估算。研究表明，工程設(shè)計(jì)費(fèi)雖然占工程建設(shè)費(fèi)用的3%～5%，但一般情況下，它對(duì)工程造價(jià)的影響超過75%。例如對(duì)量大質(zhì)輕的產(chǎn)品不考慮原材料和產(chǎn)品的運(yùn)送方式和頻率而盲目設(shè)置大跨度天車，造成天車使用浪費(fèi)并且天車運(yùn)行慢影響了生產(chǎn)，并增加了基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)造價(jià)。

1.2 平面和空間設(shè)計(jì)

因?yàn)樯a(chǎn)產(chǎn)品的變化和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，工業(yè)廠房相對(duì)其他類型建筑改造較頻繁，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和平面布置時(shí)必須有遠(yuǎn)見。應(yīng)盡量采用大空間及大跨度、大柱距柱網(wǎng)，以利于工藝平面布置調(diào)整、改造施工以及設(shè)備安裝，盡量在中央位置設(shè)置冷凍站、變配電站、消防中控室、監(jiān)控室等。輕型工業(yè)廠房柱距8 m較經(jīng)濟(jì)，設(shè)備、人流和物流布置較靈活，可以在柱間穿插布置。

1.3 屋面設(shè)計(jì)

屋面板應(yīng)采用搭接咬合360°～180°的板型，幾乎沒有漏水現(xiàn)象，盡量不采用直接用自攻螺釘連接的板型。咬合接口屋面板連接的剛性大、防水性好，維護(hù)費(fèi)用低，還能有效地阻斷灰塵和空氣流動(dòng)，這對(duì)有潔凈要求的廠房尤其重要。有一般潔凈要求的廠房必須采用帶鋁箔的保溫材料，并設(shè)置屋面下層彩鋼板。

輕鋼廠房屋面坡度不宜太小，以利于屋面排水。同時(shí)考慮在坡屋面下部空間設(shè)置廠房技術(shù)夾層，布置各種管道所需空間的要求，建設(shè)單位不要為降低造價(jià)而要求減少坡度。在實(shí)際設(shè)計(jì)工程中，設(shè)計(jì)單位應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)貧v史最大降雨量進(jìn)行實(shí)際了解，要充分考慮屋面坡度和天溝截面積，排水宜采用虹吸式排水。另應(yīng)選用適合于金屬板屋面的防水材料，如具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度、好的追隨性、以及耐候性極佳的丁基橡膠防水密封粘接帶，作為金屬板屋面的配套防水材料。

1.4 屋面吊掛設(shè)計(jì)

吊掛荷載考慮到有些廠房消防、電力、冷凍水、工藝管線和輔助設(shè)備管線等各種管道繁多，并且大部分要懸吊于屋面檁條上，如果管道過于集中吊掛于少數(shù)幾根檁條上就會(huì)造成檁條撓度太大而下垂，屋面也會(huì)因此下陷而積水、漏水。因此屋面設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和水、電、工藝設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)溝通，將懸掛管道、橋架的檁條剛度和強(qiáng)度加強(qiáng)。并且在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量預(yù)留技術(shù)夾層結(jié)構(gòu)，以保證今后改造時(shí)能放置大量管線和承受較大吊掛荷載，從而擴(kuò)大廠房使用范圍，并較大的降低改造費(fèi)用。

1.5 節(jié)點(diǎn)和二次設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖為設(shè)計(jì)單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多而設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。因此建設(shè)單位在簽訂設(shè)計(jì)合同時(shí)，應(yīng)明確鋼結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)深度，以便在施工合同中能明確鋼結(jié)構(gòu)部分的工作范圍，要明確屬于鋼結(jié)構(gòu)二次設(shè)計(jì)的范圍，特別是各個(gè)細(xì)部節(jié)點(diǎn)的做法，避免施工和結(jié)算時(shí)出現(xiàn)糾紛。

建設(shè)單位不得因?yàn)楣?jié)省造價(jià)而隨意要求設(shè)計(jì)人員降低設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)多去施工現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作出詳細(xì)合理的節(jié)點(diǎn)大樣，不能只圖方便，盲目套用圖集上的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

1.6 防火設(shè)計(jì)

因輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的耐火等級(jí)較低，相應(yīng)的允許防火分區(qū)面積也較低，但現(xiàn)代工業(yè)廠房又不允許硬性分隔。這要求建設(shè)單位和設(shè)計(jì)人員必須重視防火設(shè)計(jì)，需多方面考慮，在分析比較中尋找更合適的方案，避免投產(chǎn)后違反消防規(guī)定而受到處罰甚至導(dǎo)致停產(chǎn)改造。

1.7 設(shè)計(jì)審查

建設(shè)單位質(zhì)量控制的基礎(chǔ)工作是要找出設(shè)計(jì)中的先天性不足，以提前采取措施和促進(jìn)質(zhì)量提高。重視施工圖紙的會(huì)審工作，充分領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖。把檢查施工圖紙中發(fā)現(xiàn)的所有問題在設(shè)計(jì)交底會(huì)或圖紙會(huì)審會(huì)上請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員予以明確。力爭(zhēng)把問題解決在施工之前，減少因圖紙問題對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度、造價(jià)等造成影響。

2 施工管理

2.1 招標(biāo)

目前大部分特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)資質(zhì)的施工企業(yè)和部分外省市高資質(zhì)企業(yè)都已演變成純管理型的企業(yè)。雖然具有一定的管理能力和水平，但較多公司并無過硬的勞務(wù)施工隊(duì)伍。試想，一個(gè)大公司一年承接幾十個(gè)億的施工任務(wù)，需要多少勞務(wù)隊(duì)伍去完成?因此有些公司一旦工程中標(biāo)后，全部分包給有關(guān)的專業(yè)隊(duì)伍，公司僅派幾個(gè)技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)配合管理。人員配備本身不足，分管安全的專業(yè)人員更是少之又少。有的公司任命的項(xiàng)目經(jīng)理要么是掛牌的，現(xiàn)場(chǎng)基本不到，或者很少到；要么是有職無權(quán)的。在這種情況下，要按有關(guān)規(guī)定搞好施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理、文明施工顯然是十分困難的。由于建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，不少建筑商為拿到工程不惜惡意壓價(jià)，用于安全生產(chǎn)的經(jīng)費(fèi)幾乎忽略不計(jì)。一旦中標(biāo)，用于安全生產(chǎn)的必要設(shè)備、器材、工具等無力購(gòu)置，于是能省的省、能拖的拖。從而導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)十分混亂，大大增加了安全事故發(fā)生的可能性。因此招標(biāo)前，應(yīng)嚴(yán)格審查施工單位和材料供應(yīng)商的資質(zhì)，應(yīng)進(jìn)行實(shí)地考察，特別是要著重考察項(xiàng)目經(jīng)理的業(yè)績(jī)，避免“特級(jí)企業(yè)投標(biāo)，一級(jí)企業(yè)轉(zhuǎn)包，二級(jí)企業(yè)進(jìn)場(chǎng)”等不正常現(xiàn)象；建設(shè)單位在招標(biāo)文件和合同中應(yīng)明確對(duì)建筑商的技術(shù)工人和工程管理人員的安全管理要求，以及對(duì)安全生產(chǎn)經(jīng)費(fèi)?？顚Ｓ玫囊螅员苊獍l(fā)生事故和盡量減少安全事故對(duì)建設(shè)單位的影響和責(zé)任。

避免盲目追求最低價(jià)中標(biāo)。如采用工程量清單報(bào)價(jià)，必須按同一工程量清單和各項(xiàng)材料、設(shè)備的品牌和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下進(jìn)行報(bào)價(jià)，建設(shè)單位應(yīng)對(duì)比分析，尋求合理低價(jià)，否則會(huì)選擇錯(cuò)誤并在建設(shè)時(shí)產(chǎn)生大量糾紛。如采用企業(yè)自編工程量進(jìn)行總價(jià)報(bào)價(jià)，必須以施工圖全部?jī)?nèi)容、承包范圍和功能的描述為報(bào)價(jià)范圍，并明確各項(xiàng)材料、設(shè)備的品牌和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行按圖按功能的包干價(jià)，并仔細(xì)對(duì)比綜合單價(jià)，找出報(bào)價(jià)中價(jià)格較高項(xiàng)目，以避免施工企業(yè)對(duì)易發(fā)生洽商的項(xiàng)目進(jìn)行高報(bào)價(jià)。

建設(shè)單位在工程發(fā)包中對(duì)水、暖、電、消防和裝修等的施工，要盡量讓總承包單位負(fù)責(zé)，避免中間環(huán)節(jié)過多和相互推諉，并造成索賠糾紛。

應(yīng)爭(zhēng)取工程保險(xiǎn)、工程擔(dān)保等風(fēng)險(xiǎn)控制措施，使風(fēng)險(xiǎn)得到適當(dāng)轉(zhuǎn)移、有效分散和合理規(guī)避，提高工程造價(jià)的控制效果。工程履約擔(dān)保和工程保險(xiǎn)，是減少工程風(fēng)險(xiǎn)損失和賠償糾紛的有效措施。

建設(shè)工程的材料費(fèi)一般要占整個(gè)建安費(fèi)的60%以上，建設(shè)單位要根據(jù)自己所掌握的材料、設(shè)備價(jià)格和質(zhì)量信息，盡量指定某些材料設(shè)備的品牌和規(guī)格，避免施工方選用低檔次材料設(shè)備，以達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。

2.2 合同和資料

抓好合同管理、減少對(duì)方索賠。建設(shè)單位管理人員一方面要利用合同條款隨時(shí)解決工程造價(jià)方面的糾紛；另一方面要全面履約，以避免索賠的發(fā)生。另外，對(duì)施工單位不履行或不完全履行約定的義務(wù)等行為，建設(shè)單位亦可以向施工單位提出反索賠，以減少建設(shè)單位的損失，降低工程造價(jià)。

建設(shè)單位應(yīng)該做好施工記錄，并要檢查監(jiān)理單位的監(jiān)理日志，為工程結(jié)算提供可靠依據(jù)，避免承包方提出不合理的索賠。

建設(shè)單位還有個(gè)不容忽視的管理問題就是竣工資料的質(zhì)量管理。要認(rèn)真檢查竣工資料所包含的材料合格證、檢驗(yàn)報(bào)告、竣工圖、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、設(shè)計(jì)變更、測(cè)量記錄、隱蔽工程驗(yàn)收單，有關(guān)技術(shù)參數(shù)測(cè)定驗(yàn)收單、工作聯(lián)系函、工程簽證等。如有遺漏，將嚴(yán)重影響建設(shè)單位今后的使用和質(zhì)量問題索賠。

2.3 實(shí)體質(zhì)量

為保證施工質(zhì)量，僅僅要求施工單位在施工過程中的每一道工序做出嚴(yán)格的要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。建設(shè)單位必須有相應(yīng)的質(zhì)量檢查制度，避免施工單位偷工減料，在隱蔽部位使用不合格材料和降低材料規(guī)格，這主要集中在回填土、鋼筋、水泥、商品混凝土、裝修材料、水電材料和設(shè)備上。

過程中質(zhì)量控制特別要強(qiáng)調(diào)樣板的制作和實(shí)際體驗(yàn)。在合同中盡可能多的要求施工單位樣板先行，這樣可以暴露施工缺陷和發(fā)現(xiàn)細(xì)部節(jié)點(diǎn)以及整體效果方面的問題，為驗(yàn)收提供實(shí)體標(biāo)準(zhǔn)，以彌補(bǔ)建設(shè)單位人員的專業(yè)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。

2.4 進(jìn)度

首先建設(shè)單位的進(jìn)度管理一定要以合同為依據(jù)，要極力避免因自身原因造成工程延期。其次，在實(shí)際施工過程中，工程進(jìn)度決定工程付款，工程進(jìn)度付款與工程質(zhì)量和進(jìn)度互相制約、互相影響。建設(shè)單位必須有良好的信用，保證進(jìn)度款的支付是施工單位完成進(jìn)度的重要保障。建設(shè)單位還要注意了解施工企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)動(dòng)態(tài)，以免工程款被挪用。

2.5 監(jiān)理

建設(shè)單位要讓監(jiān)理工程師真正發(fā)揮工程監(jiān)理的作用，要加強(qiáng)對(duì)監(jiān)理工程師的監(jiān)督。要讓監(jiān)理熟悉項(xiàng)目情況，對(duì)業(yè)主、施工單位甚至包工隊(duì)伍也要有相應(yīng)熟悉，特別是實(shí)際施工隊(duì)有總包單位的職工，有勞務(wù)公司的職工甚至是民工包工隊(duì)，對(duì)他們的質(zhì)保系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況、人員素質(zhì)應(yīng)有所了解。有些還需制定計(jì)劃與措施進(jìn)行“調(diào)教”，這樣才能創(chuàng)造良好的施工前題。熟悉工程，還需對(duì)整個(gè)工程工作量、工作重點(diǎn)、難度以及施工集中的季節(jié)，都應(yīng)做到心中有數(shù)。對(duì)構(gòu)建制作安裝、連接焊接、無損檢測(cè)和涂裝等過程要重點(diǎn)監(jiān)理，例如在春夏季節(jié)施工則需加強(qiáng)黃霉季節(jié)焊條烘焙監(jiān)理，冬季施工則需加強(qiáng)寒冷季節(jié)鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量特殊要求監(jiān)理措施。

要求監(jiān)理將監(jiān)理合同、監(jiān)理大綱、監(jiān)理細(xì)則、監(jiān)理總結(jié)、評(píng)估報(bào)告以及監(jiān)理過程中的來往文件、技術(shù)文件管理流程會(huì)簽，監(jiān)理備忘錄和整改通知單組合成為較完善的監(jiān)理竣工文件。監(jiān)理文件資料應(yīng)注重日常積累，因而必須從一開始就注意這項(xiàng)工作，監(jiān)理工作必須以文為準(zhǔn)，凡事以留得筆錄為據(jù)，做到有據(jù)可查，可以追溯。

2.6 變更和結(jié)算審核

建設(shè)單位要從使用功能、經(jīng)濟(jì)美觀等角度確定是否需要進(jìn)行工程變更，減少不必要的工程費(fèi)用支出。對(duì)施工過程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)變更、現(xiàn)場(chǎng)簽證等進(jìn)行嚴(yán)格審核，不能多算或不按規(guī)則計(jì)算，如乙方對(duì)工程變更只計(jì)調(diào)增量不計(jì)調(diào)減量。在工程量審核時(shí)，建設(shè)單位要也要編制一份完整的結(jié)算書，不要單純?cè)谑┕て髽I(yè)報(bào)送的結(jié)算書上進(jìn)行計(jì)量審核，以免被誤導(dǎo)。審核項(xiàng)目單價(jià)，有些模棱兩可的項(xiàng)目，不得任意就高套，應(yīng)符合實(shí)際情況。對(duì)定額和合同中缺項(xiàng)的不得任意高估，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況計(jì)算分析，必要時(shí)要去進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查和詢價(jià)。審核分項(xiàng)正確性，不得重復(fù)列項(xiàng)。審核取費(fèi)程序及準(zhǔn)確性，不得重復(fù)取費(fèi)。

3 結(jié)論

加強(qiáng)和細(xì)化輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)管理和施工管理，通過前期策劃、分析討論、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施、改進(jìn)、完善等一條龍式的系統(tǒng)管理，開展各項(xiàng)有利于推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的工作，總結(jié)管理成果，在確保項(xiàng)目整體進(jìn)度與施工質(zhì)量及安全、降低施工成本、促進(jìn)項(xiàng)目利潤(rùn)增長(zhǎng)等具有十分重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。