鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量控制

許小英

廈門(mén)南強(qiáng)建筑工程有限公司（361000）

1 工程概況

本案例為某新建單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，建設(shè)地點(diǎn)某開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)， 該工業(yè)廠房建筑面積為17 834.6 m2，開(kāi)間尺寸約151 m，進(jìn)深尺寸約118 m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最大跨度約24 m，結(jié)構(gòu)高度約10.8 m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50 年，屋面結(jié)構(gòu)為YK25-520-750 型輕型鋼板，保溫層采用15 mm 厚巖棉，維護(hù)結(jié)構(gòu)采用80 mm 聚氨酯夾芯彩鋼板，窗戶采用鋁合金一體成型塑鋼窗。工程計(jì)劃開(kāi)工日期為2018 年12 月15 日，計(jì)劃竣工日期為2019 年3月15 日。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工平面布置圖

2 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量要點(diǎn)分析

1）在鋼結(jié)構(gòu)安裝施工時(shí)，相應(yīng)的混凝土構(gòu)件不得處于受力狀態(tài)，鋼結(jié)構(gòu)可運(yùn)用臨時(shí)措施進(jìn)行安裝，鋼結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的荷載可以通過(guò)臨時(shí)措施傳遞至地基基礎(chǔ)，臨時(shí)措施的增加使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝及安裝質(zhì)量問(wèn)題突出[1]。

2）從圖1 中可以看出，該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)安裝施工操作空間有限，但安裝工程量卻異常大，導(dǎo)致無(wú)法直接動(dòng)用大型吊裝設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)采用4 臺(tái)30 t 可移動(dòng)輪胎吊車開(kāi)展安裝作業(yè)，吊車移動(dòng)范圍及操作空間相應(yīng)加大，使吊裝作業(yè)安全問(wèn)題嚴(yán)峻。

3）由于該工業(yè)廠房屋面采用輕型鋼板，屋面最大跨度為24 m，屋面輕型鋼板的整體穩(wěn)定和整體剛度較差，吊裝作業(yè)時(shí)屋面輕型鋼板的吊裝精度要求較高，吊裝的起吊速度、整體穩(wěn)定控制、屋面輕型鋼板平面內(nèi)應(yīng)變等問(wèn)題更加難以控制。

4）在主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)拼裝環(huán)節(jié)中，由于鋼梁及鋼柱的吊裝單位外形尺寸和整體吊裝重量相對(duì)較大，按照鋼結(jié)構(gòu)安裝相應(yīng)規(guī)范需專門(mén)編制專項(xiàng)吊裝方案和專項(xiàng)吊裝計(jì)劃，并采取相應(yīng)的安裝保障措施， 確保吊裝作業(yè)對(duì)其他施工環(huán)境的影響減至最低。

5）鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙的表達(dá)深度和嚴(yán)謹(jǐn)度不夠，在主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的施工圖設(shè)計(jì)及繪制時(shí)沒(méi)有滿足施工所需的深度，有些問(wèn)題只有通過(guò)設(shè)計(jì)院發(fā)出設(shè)計(jì)變更才能處理，如廠房?jī)?nèi)縱向軸因與相鄰的現(xiàn)存廠房相交出無(wú)具體做法，也無(wú)相關(guān)表達(dá)，詢問(wèn)設(shè)計(jì)院得知， 設(shè)計(jì)師不知道旁邊還有現(xiàn)存廠房的情況，且已經(jīng)設(shè)計(jì)的部分存在較多的與本工程不符的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)，施工圖設(shè)計(jì)質(zhì)量堪憂。

6）混凝土工程與鋼結(jié)構(gòu)安裝工作存在較多的交叉作業(yè)和相互協(xié)調(diào)，如在鋼結(jié)構(gòu)柱在吊裝安裝完成后經(jīng)及時(shí)校驗(yàn)無(wú)誤，應(yīng)同混凝土工程施工方配合，及時(shí)將鋼結(jié)構(gòu)柱底板與混凝土基礎(chǔ)頂面之間的孔隙做二次灌漿處理，使得基礎(chǔ)頂面與鋼結(jié)構(gòu)柱底板連接緊密、共同受力，但在實(shí)際的施工中，由于二次灌漿時(shí)間延后、二次灌漿密實(shí)度得不到保障等原因，致使混凝土基礎(chǔ)與鋼結(jié)構(gòu)柱底板之間仍然留有較大的孔隙，留有一定的安全隱患。

7）由于本工程的施工期間跨越春節(jié)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員流動(dòng)量較大，作業(yè)人員之間的相互協(xié)調(diào)與配合默契度降低，現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)吊裝及臨時(shí)措施較多，給鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及質(zhì)量提出了更高的要求。

8）由于屋面跨度長(zhǎng)達(dá)24 m，工廠預(yù)制和運(yùn)輸限制了屋面輕鋼結(jié)構(gòu)的制作，故而采取現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的方案，但施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，加之4 臺(tái)移動(dòng)吊車同時(shí)進(jìn)行吊裝作業(yè)，各類施工作業(yè)人員來(lái)回穿插，不但給屋面輕鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制質(zhì)量帶來(lái)了隱患，也為現(xiàn)場(chǎng)安全管理增加了難度[2]。

3 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量問(wèn)題分析

1）鋼結(jié)構(gòu)防腐作業(yè)不到位。 鋼結(jié)構(gòu)區(qū)別于混凝土結(jié)構(gòu)，它在受力方面的表現(xiàn)要優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)，但在防腐等方面的表現(xiàn)又劣與混凝土結(jié)構(gòu)，且構(gòu)件的主要材料為鋼質(zhì)材料，鋼質(zhì)材料因材料特質(zhì)所限不能長(zhǎng)期暴露在常溫環(huán)境下使用，所以鋼結(jié)構(gòu)在施工中需采用防腐措施。 而本工業(yè)廠房建成后是作為生產(chǎn)和存放含有鉛、鋁等物質(zhì)的蓄電池之用，使用環(huán)境中存在大量的酸霧，防腐工作嚴(yán)峻，但本工程僅在腐蝕性較大的區(qū)域?qū)⑵胀ㄋ茕摯案臑殇X合金一體成型窗，其他門(mén)窗及主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均為采取有效的防腐措施，施工圖設(shè)計(jì)文件里也沒(méi)有對(duì)防腐區(qū)域及防腐措施作出進(jìn)一步的設(shè)計(jì)及說(shuō)明。

2）鋼結(jié)構(gòu)防火措施較差。 眾所周知，鋼質(zhì)材料在高溫環(huán)境下極易喪失承載力。 有研究結(jié)果表明，鋼質(zhì)材料在450 ℃～600 ℃中僅能維持基礎(chǔ)承載力約15 min，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)限值或環(huán)境高溫時(shí)長(zhǎng)超過(guò)限值時(shí)，鋼質(zhì)材料的整體抗壓強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性呈現(xiàn)急劇下降趨勢(shì)， 進(jìn)而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生較大形變，直至徹底喪失承載力坍塌。 當(dāng)然，在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)時(shí)，出現(xiàn)火災(zāi)的概率相對(duì)較低，有些設(shè)計(jì)師便不重視鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)，本工程在設(shè)計(jì)時(shí)存在鋼結(jié)構(gòu)防火措施不到位、不重視防火設(shè)計(jì)等問(wèn)題，致使本工程存在較大的防火安全隱患。

3）鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)存在相互干涉問(wèn)題。 由于本工程屬于單層工藝廠房， 其承載的水平力較大，故而在豎向構(gòu)件設(shè)計(jì)中按照水平力計(jì)算結(jié)果設(shè)置了較大的抗水平力構(gòu)件—抗剪鍵，但在鋼結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)中，抗剪鍵和混凝土基礎(chǔ)的頂部鋼筋發(fā)生相互干涉問(wèn)題，混凝土基礎(chǔ)已經(jīng)澆筑完成，無(wú)法更改，故而采用設(shè)計(jì)變更的方式將抗剪鍵部分開(kāi)槽和加固，消除與基礎(chǔ)頂部鋼筋的干涉方得以順利安裝[3]。

4 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

分析以上問(wèn)題的原因，主要有環(huán)境因素、人的因素、環(huán)境和設(shè)備材料之間的交互作用、人和材料材料之間的交互作用等幾個(gè)方面，見(jiàn)表1。為提高鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量管理水平，特提出如下針對(duì)性措施：

1）嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。 我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工方面的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范相對(duì)完善，但在設(shè)計(jì)和施工階段嚴(yán)格執(zhí)行卻困難重重，主要原因在于設(shè)計(jì)及施工主要負(fù)責(zé)人對(duì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范不夠重視，管理理念相對(duì)薄弱。 在本工程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前設(shè)計(jì)及施工階段所涉及的各類鋼結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)形式，主要負(fù)責(zé)人嚴(yán)格把關(guān)，確保每個(gè)階段能夠嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。 如上節(jié)中提到的鋼結(jié)構(gòu)防腐和防火措施不到位的問(wèn)題，在嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的前提下，此類問(wèn)題便不會(huì)出現(xiàn)。

表1 主要原因匯總

2）推廣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工一體化。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括巖土勘察、混凝土設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，這在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)行業(yè)中屬于三個(gè)不同的單位工作范圍，而巖土勘察施工、混凝土施工、鋼結(jié)構(gòu)安裝等也是三個(gè)不同的單位工作范圍，這就給統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理帶來(lái)了較大的工作難度，且在各個(gè)單位相互配合時(shí)往往會(huì)因?yàn)榱?chǎng)不同、工作周期不同、責(zé)任心不同等發(fā)生相互干涉的問(wèn)題，甚至?xí)驗(yàn)橥菩敦?zé)任而相互推諉。 如上節(jié)中提到的鋼柱抗剪鍵與基礎(chǔ)混凝土頂部鋼筋間的干涉便是屬于此類問(wèn)題，由于混凝土設(shè)計(jì)、施工與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工分為四家單位，在出現(xiàn)干涉問(wèn)題后相互推諉，最后由建設(shè)單位出面提出解決方案， 由設(shè)計(jì)單位確認(rèn)并出具設(shè)計(jì)變更方才解決，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 施工一體化便不會(huì)存在此類問(wèn)題，因此，文章認(rèn)為推廣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工一體化具備較高的科學(xué)性、合理性。

3）不斷加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)。 專業(yè)人才始終是一個(gè)行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的必要條件，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工等對(duì)人才要求相對(duì)較高的領(lǐng)域更是亦然。 我國(guó)高等院校對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)相對(duì)較弱，學(xué)生畢業(yè)后尚不能獨(dú)立開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工等工作，故而文章認(rèn)為加強(qiáng)高等院校對(duì)專業(yè)人才的實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)，對(duì)提高專業(yè)人才的自身能力和水平有著較高的可操作性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前我國(guó)設(shè)計(jì)、施工單位在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建設(shè)中仍然存在設(shè)計(jì)理念相對(duì)薄弱、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行不嚴(yán)、 專業(yè)人才建設(shè)有待提高等問(wèn)題，因此為提升我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、施工、管理等方面的整體能力，重視標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的嚴(yán)格執(zhí)行、提高設(shè)計(jì)施工管理理念、 不斷加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)、推廣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化等措施確有必要。