淺談多層鋼結(jié)構(gòu)廠房的安裝

程慶偉

摘要：本文主要以浸膠主樓的鋼結(jié)構(gòu)工程為例研究多層鋼結(jié)構(gòu)廠房的安裝方法。本項(xiàng)目經(jīng)各方的通力協(xié)作，提前完成了主體結(jié)構(gòu)安裝，經(jīng)德國(guó)工程師的檢驗(yàn)，滿足設(shè)備安裝條件，取得了業(yè)主的贊譽(yù)。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);安裝

引言：

我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)從20世紀(jì)50年代起步，目前經(jīng)歷了近70年的發(fā)展歷程。從最開(kāi)始的節(jié)約用鋼限制發(fā)展，到90年代的合理使用，再到21世紀(jì)以來(lái)的大力發(fā)展，我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)經(jīng)歷了從緩慢起步到迅猛發(fā)展的過(guò)程。

一、應(yīng)用項(xiàng)目概況

（1）上海九鼎產(chǎn)業(yè)園鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目（19#20#綜合樓）位于上海市奉賢區(qū)浦衛(wèi)公路4008號(hào)。19#、20#綜合樓主體結(jié)構(gòu)為七層的鋼框架結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)高29.8m.建筑面積約為17484.94㎡。本工程19#20#綜合樓一、二層為裙樓（裙樓層高5.4m;沿?cái)?shù)字軸線長(zhǎng)46.4m，沿字母軸線長(zhǎng)90.94m），三到七層分別為19#20#綜合樓塔樓，層高3.6m。塔樓長(zhǎng)29.66m，寬29.64m。核心筒分別位于塔樓中心部位。本工程柱子為中厚板的焊接箱型截面柱，鋼梁為焊接型H型鋼梁，部分樓梯梁為H型材。

（2）6層的混凝土浸膠塔樓、單層的鋼混裙房庫(kù)區(qū)。浸膠車間長(zhǎng)101.98m，寬度為70.48m，最大跨度為8.2m，浸膠車間最高主樓檐口高度為36.8m，混凝土塔樓最高高度為23.02m，裙房庫(kù)區(qū)檐口高度為8.6m。浸膠主樓（簡(jiǎn)稱浸膠車間）在塔樓和裙房之間，寬度為18m，長(zhǎng)度69.55m，樓層分為+4.5m層、+8.4m層、12.3m層、16m層、+19.9m層、+23.8m層、+29.405m層及屋面。屋面形式為單坡屋面，結(jié)構(gòu)柱為多節(jié)柱，形式為焊接箱型鋼柱+焊接BH鋼柱。底層主梁為焊接箱型梁，其余主梁為焊接BH鋼梁，次梁為型鋼。主樓中心部位為設(shè)備安裝空間，其余樓面除設(shè)備安裝平臺(tái)外滿鋪鋼格板。本文主要以浸膠主樓的鋼結(jié)構(gòu)工程為例，下述內(nèi)容中以浸膠車間簡(jiǎn)稱。

二、工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

1、浸膠車間的為多層廠房，安裝精度要求高。

浸膠車間為設(shè)備安裝車間，車間中心部位（B-C軸之間）為本設(shè)備的主體，設(shè)備的附屬設(shè)施安裝在樓面的專用設(shè)備平臺(tái)之上。其中設(shè)備主體是固定安裝在B/C軸鋼柱上，所以對(duì)B/C軸的多節(jié)鋼柱的加工和安裝精度要求非常高。這要求我們從加工、基礎(chǔ)預(yù)埋、鋼柱安裝的過(guò)程中對(duì)偏差進(jìn)行控制。

2、浸膠車間建筑物標(biāo)高較高，場(chǎng)地狹小，材料數(shù)量多周轉(zhuǎn)困難，機(jī)械不能靈活?？?。

浸膠車間寬度為18米，長(zhǎng)度為73米，最高處為38.8米，共七層，樓面為鋼格柵。西面為浸膠塔樓，北側(cè)東側(cè)為單層裙房，南側(cè)道路狹窄。主樓鋼構(gòu)件數(shù)量繁多，需要靈活發(fā)運(yùn)材料。而施工機(jī)械因場(chǎng)地原因不能順暢調(diào)配，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況因地制宜的安排施工。

3、浸膠車間工期緊，交叉作業(yè)多。

浸膠車間的設(shè)備是德國(guó)供應(yīng)商，設(shè)備到場(chǎng)日期已確定，必須按進(jìn)度要求滿足設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)安裝。浸膠車間主次構(gòu)件數(shù)量多，對(duì)安裝進(jìn)度的要求非常嚴(yán)格，而且樓面層數(shù)多各專業(yè)交叉作業(yè)頻繁。

4、浸膠車間焊接工作量大，焊接變形較多

浸膠車間的鋼柱與鋼柱、鋼柱與鋼梁、設(shè)備平臺(tái)的連接全部為剛接，導(dǎo)致焊接工作量非常大，且需要考慮焊接變形對(duì)安裝誤差的擾動(dòng)，提前制定焊接工藝流程。

三、施工準(zhǔn)備

1、人員

根據(jù)本工程的實(shí)際情況配備充足的項(xiàng)目管理人員，進(jìn)場(chǎng)后需召集項(xiàng)目部成員對(duì)施工圖紙進(jìn)行熟悉、討論，確定施工工藝、技術(shù)難點(diǎn)等。根據(jù)浸膠車間的施工工藝、特點(diǎn)等對(duì)安裝班組進(jìn)行技術(shù)和安全交底，確保質(zhì)量、安全、進(jìn)度管理順利運(yùn)行。

2、場(chǎng)地

浸膠車間場(chǎng)地經(jīng)項(xiàng)目部實(shí)地勘察和業(yè)主協(xié)商，車間內(nèi)部在回填的基礎(chǔ)上鋪設(shè)鋼板，用鋼板作為臨時(shí)道路，滿足內(nèi)部吊裝車輛的作業(yè)要求。浸膠車間的東側(cè)裙房?jī)?nèi)部在回填基礎(chǔ)上澆筑80mm厚的臨時(shí)硬化道路，作為材料堆場(chǎng)及吊裝車輛作業(yè)位置。必須先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)置施工車輛行走路線和材料堆放區(qū)。

3、材料

浸膠車間的主結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量多、場(chǎng)地狹窄，特對(duì)加工的構(gòu)件按軸線、樓層進(jìn)行分批制作、發(fā)貨，分為1-4軸（12.3米、23.8米、36.5米）、5-8軸（12.3米、23.8米、36.5米）、9-12軸（12.3米、23.8米、36.5米）共9個(gè)批次，按批次從下至上、從1-12軸線流水安裝作業(yè)。對(duì)發(fā)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的鋼構(gòu)件，安排專職人員結(jié)合加工圖紙對(duì)柱子的實(shí)際幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量，以鋼柱為例需著重測(cè)量：鋼柱全長(zhǎng)、孔位尺寸、彎曲矢高、柱身扭曲。測(cè)量的偏差結(jié)果需符合表C.0.4的規(guī)定，如不符合則可現(xiàn)場(chǎng)矯正修改或退廠。

材料進(jìn)場(chǎng)卸貨后需使用木方對(duì)材料墊高，以便吊裝時(shí)鋼絲繩的捆綁和防止材料浸水、污染。吊裝前應(yīng)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢查，如油漆破損應(yīng)在吊裝前修補(bǔ)，如摩擦面有油污、油漆等應(yīng)使用磨光機(jī)處理干凈。

4、起重機(jī)械

本工程最重構(gòu)件為底層箱型柱重量為5.58T，而制約吊機(jī)選擇的構(gòu)件為A軸線頂層的最后一節(jié)鋼柱，長(zhǎng)度約為13.43m，重量約為2.8T，安裝頂標(biāo)高為36.5米。根據(jù)計(jì)算（計(jì)算書略）采用80T汽車吊時(shí)，在10米的工作半徑上，最大起重高度44米，最大起重重量11.4T，滿足構(gòu)件安裝標(biāo)高和構(gòu)件重量?jī)煞N起吊條件。所以現(xiàn)場(chǎng)共采用2臺(tái)25噸汽車吊和1臺(tái)80T吊車進(jìn)行吊裝作業(yè)。

80T汽車性能表

四、施工做法

鋼構(gòu)件的吊裝作業(yè)方案選擇三臺(tái)汽車吊，一臺(tái)80T汽車吊在建筑內(nèi)部，建筑內(nèi)部鋪設(shè)2米*4米鋼板70塊，形成單行道路。另兩臺(tái)25T吊裝車輛在東側(cè)施工，一臺(tái)配合80T汽車吊輔助吊裝，另外一臺(tái)為其余兩臺(tái)吊裝車輛進(jìn)行構(gòu)件的倒運(yùn)、就位。三臺(tái)吊裝車輛構(gòu)成流水作業(yè)，解決場(chǎng)地狹小及施工進(jìn)度緊張問(wèn)題。因本廠房跨度小、構(gòu)件重量重，采用單榀構(gòu)件吊裝作業(yè)的方式，對(duì)鋼柱采用單點(diǎn)綁扎吊裝，對(duì)鋼梁采用雙點(diǎn)捆綁吊裝。具體安裝如下：

1、基礎(chǔ)預(yù)埋

基礎(chǔ)預(yù)埋前與總承包單位交接建筑物原始測(cè)量點(diǎn)和標(biāo)高的控制點(diǎn)，按照建筑物原始測(cè)量點(diǎn)和標(biāo)高的控制點(diǎn)建立坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)預(yù)埋柱腳螺絲，預(yù)埋前必須檢查混凝土基礎(chǔ)模板是否加固穩(wěn)定避免因澆筑、振搗混凝土導(dǎo)致基礎(chǔ)模板偏移帶動(dòng)柱腳螺栓。柱腳螺栓預(yù)埋使用雙層鋼模板控制其垂直偏差，下層用鋼筋將柱腳螺栓與鋼筋分三層焊接，且必須與模板有支撐。預(yù)埋完成后對(duì)預(yù)埋螺栓進(jìn)行復(fù)測(cè)，檢查是否符合預(yù)埋要求，如有偏差及時(shí)整改。當(dāng)基礎(chǔ)澆筑完成土方回填后，需對(duì)軸線、標(biāo)高等偏差進(jìn)行測(cè)量，需符合表11.2.1的規(guī)定

2、多節(jié)柱安裝

在基礎(chǔ)承臺(tái)上建立坐標(biāo)控制網(wǎng)絡(luò)，檢查控制網(wǎng)絡(luò)是否正確。一般我們按預(yù)埋螺栓的中心在放置控制線，而調(diào)平螺母則按原始標(biāo)高用水平儀引線測(cè)量。在鋼柱上標(biāo)注十字線，柱子安裝時(shí)要使柱子中心一律對(duì)準(zhǔn)基礎(chǔ)中心線，爭(zhēng)取一次對(duì)中成功，鋼柱安裝進(jìn)螺桿上之后使用墊板和螺母緊固，緊固完成后需使用契型鋼墊塊在鋼柱底部與混凝土基礎(chǔ)之間支撐。浸膠車間的B、C軸鋼柱由于是安裝在一層的箱型梁上，所以需要在一層的箱型鋼梁安裝完成后再?gòu)念A(yù)埋基礎(chǔ)上將網(wǎng)絡(luò)控制線引測(cè)至一層的鋼梁上。特別需要注意的是所有的樓層的網(wǎng)絡(luò)控制線都需從預(yù)埋基礎(chǔ)上引測(cè)，以減小網(wǎng)絡(luò)控制線的人員引測(cè)偏差。因鋼柱與箱型鋼梁為焊接，所以為便于鋼柱安裝我們需根據(jù)控制線在鋼柱的翼緣兩側(cè)加臨時(shí)定位角鋼，當(dāng)鋼柱就位后經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè)無(wú)誤后在鋼柱的腹板面線進(jìn)行焊接，焊接完成后取掉定位角鋼，之后再滿焊。而多節(jié)柱的連接節(jié)點(diǎn)為先使用夾板將鋼柱的翼緣板耳板和腹板連接，連接完成后對(duì)鋼柱的安裝偏差進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整。需符合表11.3.2的規(guī)定

3、鋼梁安裝

浸膠車間的主次鋼梁安裝偏差，直接影響鋼格板的鋪設(shè)。所以鋼梁的安裝必須對(duì)主次梁的偏差進(jìn)行控制，因主梁是與鋼柱的牛腿或連接件直接連接，所以需要控制好鋼柱的標(biāo)高，減小其偏差。次梁與主梁連接都是預(yù)制加好的連接件直接連接，所以需要對(duì)主梁上的連接件高度、孔位進(jìn)行檢查，減少加工誤差的影響。而浸膠車間8.4米頂標(biāo)高的箱型梁因跨度較大，在加工時(shí)起拱30mm，安裝后需測(cè)量其水平標(biāo)高，以免影響B(tài)軸線和C軸線安裝在箱型梁上鋼柱的標(biāo)高。

4、設(shè)備平臺(tái)安裝

設(shè)備平臺(tái)是直接安裝在樓面鋼梁上，而鋼梁會(huì)產(chǎn)生安裝誤差，所以在設(shè)備平臺(tái)安裝時(shí)需對(duì)安裝面進(jìn)行測(cè)量，使用不同規(guī)格的鋼板在設(shè)備平臺(tái)和鋼梁之間的安裝面進(jìn)行填塞，控制設(shè)備平臺(tái)的平面偏差在要求內(nèi)。

5、高強(qiáng)螺栓安裝

高強(qiáng)螺栓在每個(gè)結(jié)點(diǎn)全部安裝完成后，使用專用電動(dòng)扳手將螺栓緊固到指定的強(qiáng)度值。螺栓緊固一般應(yīng)從螺栓群中間對(duì)稱逐個(gè)的順序向外進(jìn)行緊固。待螺栓緊固完成后，質(zhì)量員隨后做檢驗(yàn)，對(duì)緊固符合要求的螺栓應(yīng)在螺桿和鋼板處用彩筆做標(biāo)記，同樣在螺母處也做好標(biāo)記。而螺栓緊固不是越緊越好，螺栓緊固一定按設(shè)計(jì)要求和國(guó)家規(guī)范中的緊固強(qiáng)度規(guī)定。

6、鋼構(gòu)件焊接

電焊工必須持有國(guó)家頒發(fā)的特種作業(yè)操作證書，且證書在有效期之內(nèi)。焊接前應(yīng)檢查焊接之結(jié)合處是否保持干燥，對(duì)于有影響焊接品質(zhì)的油脂、油漆、水分、灰塵及其他雜物加以清除。為避免焊接造成變形，應(yīng)按編制的焊接工藝操作，且應(yīng)遵守焊接規(guī)范要求。

五、測(cè)量和校正

浸膠車間采用邊安裝變測(cè)量變校正的施工方法，在構(gòu)件安裝完成后立即測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成后對(duì)高強(qiáng)螺栓緊固，緊固完成后再次測(cè)量，如偏差超過(guò)要求還需再次校正。如下圖鋼柱垂直度測(cè)量方法主體結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束后，需對(duì)整體的偏差進(jìn)行測(cè)量，整體偏差需符合表11.3.5的規(guī)定。例如：整體垂直度測(cè)量方法可采用激光經(jīng)緯儀，測(cè)量部位包含外立面的所有鋼柱及中間區(qū)域部分鋼柱。測(cè)量結(jié)束后根據(jù)數(shù)值結(jié)果與規(guī)范要求偏差范圍，對(duì)超出規(guī)范的偏差部位進(jìn)行校正。

六、總結(jié)

隨著國(guó)家對(duì)裝配式建筑的大力推廣，多層或者高層鋼結(jié)構(gòu)建筑將會(huì)越來(lái)越多，經(jīng)過(guò)眾多工程技術(shù)人員的摸索、總結(jié)、改進(jìn)與創(chuàng)新，鋼結(jié)構(gòu)在多層或高層的安裝技術(shù)將會(huì)越來(lái)越成熟、安全和高效。本項(xiàng)目經(jīng)各方的通力協(xié)作，提前完成了主體結(jié)構(gòu)安裝，經(jīng)德國(guó)工程師的檢驗(yàn)，滿足設(shè)備安裝條件，取得了業(yè)主的贊譽(yù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]網(wǎng)絡(luò)資料。

[2]鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001。

[3]江正榮.簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)（第四版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016