大型鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼結(jié)構(gòu)的制作與安裝施工技術(shù)

芮鐵明，胡丹舟

（云南建投機(jī)械制造安裝工程有限公司，云南昆明 650032）

0 引言

工業(yè)化進(jìn)程的持續(xù)加快，推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)廠房能夠?yàn)楫a(chǎn)品的生產(chǎn)制造提供相應(yīng)空間，其施工質(zhì)量也因此備受關(guān)注。鋼結(jié)構(gòu)廠房相比較傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)廠房有著更加明顯的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始被應(yīng)用于越來(lái)越多的工業(yè)廠房建筑中，對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)廠房而言，鋼結(jié)構(gòu)的制作與安裝直接關(guān)系著廠房整體的施工質(zhì)量，必須得到足夠的重視。

1 鋼結(jié)構(gòu)廠房發(fā)展現(xiàn)狀

最近幾年，鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)建筑領(lǐng)域得到了飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程的數(shù)量與日俱增，其中房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)占據(jù)了總體鋼結(jié)構(gòu)60%以上的比例，鋼結(jié)構(gòu)廠房成為了企業(yè)產(chǎn)房建設(shè)中的一種有效選擇（圖1）。

2016 年2 月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》，同年9 月，又頒布了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)［2016］71 號(hào)文件），提出應(yīng)該在全國(guó)范圍內(nèi)推廣裝配式建筑，并設(shè)置了到2026 年實(shí)現(xiàn)新建建筑中裝配式建筑占比超過(guò)30%的目標(biāo)。鋼結(jié)構(gòu)廠房實(shí)際上就屬于裝配式建筑的一種，廠房中所有的構(gòu)件都可以提前預(yù)制，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，施工周期更短，綜合效益更佳，尤其是伴隨著防火、防腐相關(guān)產(chǎn)品的不斷更新，鋼結(jié)構(gòu)原本腐蝕性和耐高溫性不足的問(wèn)題得到了解決，相應(yīng)的施工技術(shù)體系也逐漸成熟，發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)廠房

2 大型鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝施工技術(shù)

依照鋼結(jié)構(gòu)廠房施工建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)分析，廠房施工質(zhì)量主要受2 個(gè)因素的影響，一是鋼構(gòu)件的制作質(zhì)量，二是構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量。因此在大型鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)中，應(yīng)該明確鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝施工技術(shù)，做好相應(yīng)的質(zhì)量管控工作。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)

（1）在沒(méi)有特殊要求的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的制作工藝一般會(huì)參照如下流程：依照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測(cè)量放樣→下料→拼板、切割、組立→確認(rèn)無(wú)誤后，進(jìn)行埋弧焊接處理→鉆孔→組裝，開(kāi)展矯正成形→零配件下料→制作成形，組裝→接口焊接，對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)→表面處理、防銹處理、外部涂裝、明確編號(hào)→驗(yàn)收無(wú)誤后，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

（2）鋼結(jié)構(gòu)制作工藝主要依據(jù)《工藝管理導(dǎo)則及工藝規(guī)程設(shè)計(jì)》的相關(guān)要求，進(jìn)行專用工藝、通用工藝的合理設(shè)置。以淬火鋼精加工為例，依據(jù)各加工面要求，可采用磨床加工；而在有色金屬精加工階段，則可采用高速精細(xì)車削、金剛鏜等工藝。本次鋼結(jié)構(gòu)制作工程主要用加工設(shè)備為起重設(shè)備、剪板機(jī)、彩鋼瓦單板機(jī)、埋弧焊機(jī)等。

（3）在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行制作的過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范，從設(shè)計(jì)要求的規(guī)格尺寸出發(fā)，選擇恰當(dāng)?shù)募庸ぴO(shè)備及加工方法，安排有經(jīng)驗(yàn)的工人，對(duì)每一道工序進(jìn)行規(guī)范施工，做好關(guān)鍵工序、關(guān)鍵零件的質(zhì)量管控，生產(chǎn)出的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件也應(yīng)該進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)收，確保能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。以焊接工程為例，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行制作的過(guò)程中，必須嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)要求，選擇恰當(dāng)?shù)暮附臃椒?，多?shù)情況下可以采用自動(dòng)化埋弧焊機(jī)或半自動(dòng)氣體保護(hù)焊機(jī)，一些特殊部位則采用手工焊接的方式。無(wú)論哪種焊接方式，都需要對(duì)焊接作業(yè)的流程進(jìn)行規(guī)范施工，避免出現(xiàn)夾渣、氣孔或焊縫尺寸超標(biāo)的情況，對(duì)于一級(jí)和二級(jí)焊縫，還需要開(kāi)展相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)工作。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)

（1）高空散裝法：這種方法對(duì)于任意形狀的空間結(jié)構(gòu)都有著良好的適用性，不過(guò)因?yàn)樾枰O(shè)置大量的支架，因此如果應(yīng)用在高度較大或跨度較大的鋼結(jié)構(gòu)廠房施工中，往往會(huì)導(dǎo)致成本偏高，經(jīng)濟(jì)性較差。高空散裝法需要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)針對(duì)一些散件或小拼單元進(jìn)行總拼，包括全支架、少支架懸臂安裝等。

（2）高空滑移法：高空滑移法適用于建筑平面為矩形、梯形或規(guī)則多邊形的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在安裝施工環(huán)節(jié)，可以通過(guò)相應(yīng)的滑軌，將分條單元滑移到預(yù)定位置進(jìn)行拼裝。

（3）整體提升法：整體提升法適用于下部為周邊支撐的大跨度結(jié)構(gòu)，能為大功率起重機(jī)械的使用提供良好條件。在安裝環(huán)節(jié)，需要于地面上進(jìn)行構(gòu)件拼裝操作，用起重設(shè)備進(jìn)行整體吊裝，提升到預(yù)定位置后，進(jìn)行安裝固定。

從施工人員的角度，在對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行安裝施工的過(guò)程中，應(yīng)該充分考慮結(jié)構(gòu)受力特征和構(gòu)造特點(diǎn)，從施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境因素著眼，選擇合理的施工技術(shù)，滿足工程施工對(duì)于質(zhì)量、進(jìn)度、安全和成本等方面的要求。

3 案例分析

（1）工程概況。某大型物流倉(cāng)儲(chǔ)中心進(jìn)行設(shè)備維修車間建設(shè)，擬采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)形式，建筑總長(zhǎng)115.8 m，寬36 m，高16.4 m，被分成設(shè)備維修和辦公2 個(gè)不同的功能區(qū)域。設(shè)備維修區(qū)采用的是單層雙跨門式鋼架結(jié)構(gòu)，地面承受的平均荷載為10 t/m3，區(qū)域內(nèi)安裝2 臺(tái)橋式起重設(shè)備，長(zhǎng)度均為16.5 m，最大起重重量分別為10 t 和32 t。辦公區(qū)主要提供辦公和休息的輔助用房，采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，包含了工具間、辦公室、衛(wèi)生間以及休息間等，圖2。

（2）鋼結(jié)構(gòu)制作。首先，需要嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)施工圖紙進(jìn)行放樣和下料切割，預(yù)留出一定的加工余量，切割前必須對(duì)鋼材表面進(jìn)行清理，確保切割完成后不會(huì)出現(xiàn)裂紋等問(wèn)題，將偏差控制在允許范圍內(nèi)；其次，對(duì)切割后出現(xiàn)的鋼材變形問(wèn)題，可以通過(guò)冷矯正或冷彎曲的方法進(jìn)行處理，為后續(xù)加工提供良好保障；第三，需利用手砂輪對(duì)邊緣進(jìn)行加工打磨，加工的部位包括構(gòu)件外露邊緣、焊接邊緣等，同樣需要將偏差控制在一定范圍內(nèi)；最后，在制孔環(huán)節(jié)，可以利用磁力鉆或臺(tái)鉆進(jìn)行鉆孔作業(yè)，對(duì)于制孔等級(jí)C 級(jí)的螺栓孔，需依照表1 做好偏差控制（表1 中t表示切割面厚度，單位為mm）。如果在后續(xù)檢查驗(yàn)收環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)螺栓孔的尺寸偏差存在超標(biāo)問(wèn)題，不能直接利用鋼板堵塞，而需要進(jìn)行補(bǔ)焊，然后才能重新鉆孔。

圖2 物流中心外貌

表1 C 級(jí)螺栓孔允許偏差

（3）鋼結(jié)構(gòu)安裝。在該工程中，所有的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件都是在工廠中完成半成品制作加工，包括焊接、鉆孔、涂裝等。半成品驗(yàn)收合格后，需要分批運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，為了避免運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)碰撞，可利用枕木等進(jìn)行隔離。半成品運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)盡量直接吊裝，若無(wú)法立即施工，需整齊存放在指定位置，并做好遮蓋和防護(hù)工作。安裝前，需要確認(rèn)安裝控制線、確保混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，基礎(chǔ)驗(yàn)收通過(guò)的允許偏差見(jiàn)表2，施工機(jī)具到位，做好施工準(zhǔn)備工作，依照主梁→次梁→垂直、水平支撐系統(tǒng)的順序進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝。

表2 中間交接允許偏差

4 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)廠房建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)廠房所具備的跨度大、自重輕、施工迅速、安裝便捷的優(yōu)勢(shì)得到了體現(xiàn)，依照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，為保證施工質(zhì)量，需從選材開(kāi)始做好質(zhì)量控制，關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝施工技術(shù)，確定好結(jié)構(gòu)制作要求和施工方法，充分考慮工程的質(zhì)量、工期、安全和成本，保證大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的施工效果。