超高單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房施工技術(shù)

魏 勇

（福建省升創(chuàng)建設(shè)工程有限公司，福建 福州 350004）

1 工程概況

馬尾船政（連江）海洋工程裝備及特種船舶項(xiàng)目船體聯(lián)合車間工程為單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房，長度453m，寬159.3m，總建筑面積為72162.9m2，最高檐高為28.8m，廠房有兩種跨度分別為36m、42m。主體結(jié)構(gòu)鋼柱采用雙肢和四肢鋼管混凝土格構(gòu)柱，肢距為2.4m，采用Q345B 材質(zhì)鋼材和C40 混凝土。格構(gòu)柱間設(shè)置大量的Q345C 材質(zhì)吊車梁，最大吊車起重噸位為180t。屋面結(jié)構(gòu)采用大型鋼網(wǎng)架系統(tǒng)，如圖1。

圖1 單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)圖

2 工程施工的技術(shù)難點(diǎn)

本文結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，對大跨度超高工程施工過程中涉及的施工技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的探討和分析如下。

2.1 鋼柱的高空對接操作平臺的選擇

對于超高單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的施工來說，鋼柱空中對接是一個(gè)重要的施工難點(diǎn)。鋼柱空中對接時(shí)，因?yàn)闆]有任何的設(shè)計(jì)平臺，所以如何選擇鋼柱的分段位置和操作平臺類型，是個(gè)尤為重要的關(guān)鍵技術(shù)。所選擇的操作平臺不僅要滿足施工的安全性，還要滿足平臺的周轉(zhuǎn)需求。

2.2 鋼柱吊裝工具的選擇

本文所例舉工程，鋼柱采取上、下柱分段吊裝，圓管鋼柱外形尺寸比較多，需要多種吊裝機(jī)具，且吊裝過程中容易出現(xiàn)鋼柱重心偏移的不利情況。

2.3 控制鋼柱高空對接的垂直度比較難

本項(xiàng)目主要采用圓管鋼柱，圓管柱間距最大達(dá)到2.4m，鋼管的圓度及上下對接的準(zhǔn)確度，都會影響到鋼柱吊裝時(shí)垂直度的控制。

3 針對性施工措施

3.1 主要鋼構(gòu)件安裝方法

（1）根據(jù)本工程的技術(shù)難點(diǎn)以及施工特點(diǎn)，在進(jìn)行吊裝的時(shí)候使用吊裝機(jī)以及汽車吊，配合完成鋼柱和鋼屋架梁等重要架構(gòu)施工。大部分鋼柱使用100t 履帶吊，其他比較輕的一些構(gòu)件可以使用50t 履帶吊與汽車吊進(jìn)行有機(jī)的配合，一些重量超大的鋼梁需要使用雙擊抬吊作業(yè)。另外，軸線等高低跨相交的部位，由于場地和吊裝機(jī)的限制，可以使用卷揚(yáng)機(jī)來對其進(jìn)行吊裝作業(yè)。

（2）鋼柱的安裝。首先就是安裝鋼柱的預(yù)埋件，在進(jìn)行預(yù)埋件安裝時(shí)，需要積極配合相關(guān)單位采取多級控制手段，保證預(yù)埋件的軸線偏差在可控范圍之內(nèi)；其次需要對基礎(chǔ)面進(jìn)行清理，測放出鋼柱縱向軸線。經(jīng)復(fù)核無誤后，將軸線用墨線彈出，并且在基礎(chǔ)面上劃出標(biāo)志醒目的標(biāo)記。依據(jù)軸線尺寸放出鋼柱焊接的中心線，核實(shí)無誤后用墨線彈出做好標(biāo)記，所做標(biāo)記都需要在鋼柱基礎(chǔ)面外側(cè)100mm 左右的位置，這樣更加方便安裝。另外還需要核查駐地的標(biāo)高，在加設(shè)墊鐵之后，需要再對其進(jìn)行復(fù)測，墊塊的尺寸需要考慮到鋼柱本身的重量，基礎(chǔ)混凝土面的高程與底板高程之間的差就是所需要加墊塊的厚度，由此計(jì)算出其數(shù)量，如圖2。

圖2 安裝計(jì)算圖

（3）吊裝方法。該工程使用履帶吊來進(jìn)行吊裝，鋼柱使用單機(jī)旋轉(zhuǎn)法吊裝，為了確保吊裝的安全性，在吊裝過程中，先按照制定好的先后順序進(jìn)行施工，先完成豎向構(gòu)件的吊裝，然后吊裝平面構(gòu)件，這樣可以有效地減少因建筑物縱向長度，導(dǎo)致出現(xiàn)的累計(jì)偏差，如圖3。

圖3 吊頂?shù)跹b結(jié)構(gòu)圖

（4）鋼柱首段安裝。在進(jìn)行鋼柱吊裝前，首先應(yīng)在鋼柱上綁設(shè)爬梯，爬梯和鋼柱的連接一定要安全可靠，除了爬梯和鋼柱的相連以外，還需要做到每隔3m 用鐵絲將爬梯與鋼柱進(jìn)行連接，防止其晃動。另外，在地面事先安裝好纜風(fēng)繩，減少高空作業(yè)的危險(xiǎn)性，確保工作人員安全。鋼柱起吊過程中，需要依據(jù)構(gòu)件的自重以及其連接形式選擇合適的卡扣，并由專業(yè)的工人對其進(jìn)行綁鉤及現(xiàn)場指揮。吊車起吊時(shí)需要邊起鉤邊回轉(zhuǎn)，使鋼柱豎起來，并保持離地面40～60cm 左右距離，緩慢回轉(zhuǎn)把鋼柱放置到準(zhǔn)確的位置。

3.2 高空對接平臺的設(shè)計(jì)

對于工業(yè)類廠房來說，有兩種常規(guī)做法：第一種采取臨時(shí)焊接的方法。上半部分鋪設(shè)木質(zhì)雙跳板，其特點(diǎn)在于簡單快捷、成本低，可以基本滿足施工需求，但外觀比較簡陋，而且存在一定的安全隱患。第二種方法是焊接一個(gè)固定的鋼平臺。其主要特點(diǎn)在于安全可靠，完全能滿足現(xiàn)場施工需求，但是成本高，周轉(zhuǎn)率也比較低。針對此問題，在施工過程中經(jīng)與設(shè)計(jì)方溝通，綜合項(xiàng)目特點(diǎn)，充分考慮承載量，選擇制作施工平臺，具體采用方案如下：

（1）由于格構(gòu)鋼柱的雙支中間設(shè)置了水平綴條，可以通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，把構(gòu)件跟綴條結(jié)合在一起，也就是說在選擇分段位置時(shí)，盡量選靠近綴條的附件，然后在綴條的上半部分增設(shè)花紋鋼板，作為臨時(shí)轉(zhuǎn)換平臺。

（2）在鋼管柱另外三個(gè)面設(shè)置鋼平臺的卡槽。

（3）與設(shè)計(jì)方溝通，取消原設(shè)計(jì)分段位置的斜綴條，把上下部分變更為平臺模式，并保證整個(gè)鋼柱的強(qiáng)度，使其形成一個(gè)天然的通道。

（4）根據(jù)鋼柱具體的尺寸和大小，將活動室的平臺設(shè)置好之后，然后使用起吊車將鋼柱吊裝到位，保證安全。

3.3 鋼柱高空對接垂直度以及穩(wěn)定性的控制

（1）鋼柱的垂直度控制

本工程鋼柱為圓管柱，加工制作過程中圓度及誤差控制、運(yùn)輸過程中的碰撞，都會對鋼柱的垂直度造成很大的影響。因此，我們可以采取以下措施解決：首先做好相關(guān)材料的驗(yàn)收工作，對于鋼管的管口進(jìn)行百分之百檢查，避免加工過程鋼構(gòu)件出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，從而影響現(xiàn)場拼接。其次，制作鋼管柱時(shí)，分別在上下安裝輔助板，同時(shí)在下柱頂部安裝一塊圓臺形鋼墊板，通過圓臺形內(nèi)置墊板的不斷過渡，避免鋼柱對接時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位。

（2）鋼柱穩(wěn)定性控制

施工過程中，鋼柱需要采取高空對接方式安裝，因此吊裝前需對其進(jìn)行加固，確保鋼柱吊裝完畢后的整體穩(wěn)定性。首先，在安裝前，重新對標(biāo)高以及軸線進(jìn)行復(fù)核，吊裝前需設(shè)置好纜風(fēng)繩掛點(diǎn)，確保下柱的穩(wěn)定性。其次，安裝完下柱后，及時(shí)完成杯口混凝土的澆筑，充分振搗確保混凝土密實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求。

3.4 支撐系統(tǒng)的安裝

安裝支撐系統(tǒng)需要跟鋼柱的吊裝同時(shí)來進(jìn)行，支撐系統(tǒng)的整體構(gòu)件，相對來說還是比較輕的，可以使用50t 履帶吊或者是40t 汽車吊來進(jìn)行吊裝，如果施工現(xiàn)場具備相關(guān)條件的話也可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)作業(yè)面同時(shí)進(jìn)行。支撐系統(tǒng)進(jìn)行安裝以及部署的過程當(dāng)中，要求所安裝的位置必須要準(zhǔn)確，一定要達(dá)到設(shè)計(jì)的需求，確保整體鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對整個(gè)支撐系統(tǒng)安排專人、專項(xiàng)、專車來進(jìn)行安裝組織。

支撐系統(tǒng)的起吊點(diǎn)需要使支撐構(gòu)件在空中形成一個(gè)安裝角度，避免在安裝的過程當(dāng)中因?yàn)榘惭b角度不夠，需要不停地調(diào)整構(gòu)件的情況，因?yàn)檫@樣可能會導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)移位。當(dāng)我們在空中形成安裝角度之后，能夠更好地縮短作業(yè)的時(shí)間，更加方便工人進(jìn)行摘鉤，減少高空作業(yè)?？梢圆扇“胱詣涌ōh(huán)來進(jìn)行捆綁，吊裝完之后的構(gòu)件，需要馬上對其進(jìn)行調(diào)整，查看構(gòu)件的垂直度以及水平度，確保各個(gè)構(gòu)件之間是正確連接的，還需要調(diào)整好柱間支撐，使一邊柱撐能夠緊鎖，另外一邊能夠放松，當(dāng)柱子達(dá)到了垂直度之后，需要將柱撐拉緊，利用屋脊點(diǎn)作為中線來對水平位置進(jìn)行調(diào)整，并且需要對齊屋頂梁，這樣能夠保證屋頂是垂直的。

4 結(jié)束語

總而言之，本文主要就馬尾船政海洋工程裝備及特種船舶項(xiàng)目船體聯(lián)合車間工程廠房進(jìn)行了相關(guān)的研究，該廠房為單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房，其施工標(biāo)準(zhǔn)比較高，希望本項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)?zāi)転轭愃乒こ烫峁└嗟慕梃b意義。