大跨度工業(yè)廠房鋼結構安裝技術分析

范 群

(廣西建工集團第一安裝工程有限公司，廣西 南寧 530000)

由于國內鋼材產(chǎn)量的持續(xù)增長，為鋼結構的運用打下了良好的基礎，特別是隨著工業(yè)建筑工程的發(fā)展，大跨工業(yè)廠房鋼結構的安裝也變得日益普遍。在大跨鋼結構工程建設中，常遇到構件自重大、安裝高度高的情況。因此，如何合理地選取安裝方式是非常重要的。文章著重介紹了大跨度工業(yè)廠房鋼結構安裝技術。

1 大跨度廠房使用鋼結構的優(yōu)勢

1.1 綠色環(huán)保

在鋼結構建筑施工中，與原材料的使用相比，鋼材的使用更加簡便，對周圍環(huán)境的影響也更小。隨著環(huán)境保護意識的逐步增強，鋼結構在建筑工程中的應用越來越廣泛，對其也起到了很大的推動作用。在施工過程中，要用到水泥、砂、鋼筋、混凝土等材料。隨著都市人口的不斷增加，在進行土木建筑施工時，必須注意周邊的環(huán)境，較大限度地降低對居住人員造成的不利影響，并將對環(huán)境造成的污染降到最低，而鋼結構的使用能夠有效解決上述問題。所以，要在我國大力推廣鋼結構，使之更好地發(fā)揮其功能，推動建筑業(yè)的發(fā)展。此外，由于其具有環(huán)保性能，強度高，應用于工業(yè)生產(chǎn)中，可大大提高工程質量。

1.2 鋼結構的性能好

鋼材的性能，強度相對較好，鋼結構也有一定的抗震性能，比其它建材的使用性能要高。此外，鋼的總體硬度較高，內部材料分布較為均勻，是一種較為理想的彈性體，能夠符合現(xiàn)代工程力學要求。鋼結構比磚混結構、木結構、混凝土結構等結構形式更具優(yōu)勢。鋼材是一種重要的結構形式，具有塑造性、韌性和較高的承載力，在土木工程中得到了廣泛的應用。

1.3 施工工期短

用于工廠建筑的鋼筋材料，其材料的工業(yè)化水平比較高，特別是對鋼筋材料的加工，能夠確保鋼筋材料的專業(yè)化和機械化。進而使得鋼筋材料的生產(chǎn)效率得以完成。工廠建筑中的重要構件都要采用定型鋼材料，采購人員可從市場上購買此種鋼材，再將其送至安裝現(xiàn)場，從而縮短了施工周期。對于具有較強整體性的工廠建筑，可將鋼結構拼裝后，再進行吊裝、加固，從而減少了安裝的困難。而且，由于鋼結構中有固定的螺栓，所以安裝和拆除都很容易，可以大大縮短建設周期。

2 大跨度鋼結構廠房鋼結構安裝技術

2.1 高空原位安裝技術

高空原位安裝技術，可分為高空原位散裝與高空原位單元安裝兩種，后者是對前者的一種改良。在高處就地安裝更加高效，操作更簡便，因此得到了廣泛的應用。在原位安裝的施工中，必須先確定構件的空間位置，再將其安裝到支撐平臺或吊裝平臺上，進行高空拼接，并且要對單元塊的大小進行劃分，要根據(jù)鋼結構的特殊形狀和吊裝設備的吊裝重量來進行，并對吊裝位置進行嚴格的控制，增強結構的穩(wěn)定性，防止吊裝施工中產(chǎn)生塑性變形。

2.2 滑移施工法

滑移施工技術分為上部結構塊滑移和下部支撐平臺滑移。在具體實施過程中，先對各部件的安裝塊進行尺寸劃分，再按各塊體的大小確定支承平臺；其次，在施工過程中要安裝滑道，并對滑道的穩(wěn)定進行修正，并對滑動速率進行嚴格的控制。而且，采用滑移法施工對建筑物的平整和規(guī)則、占地面積大等有要求。

2.3 分條或分塊安裝法

分條或分段的施工工藝，就是把空間結構分成條、塊兩部分，再把它們之間的裝配連接起來，形成一個完整的整體(如圖1即為分條安裝示意圖)。在工程實踐中，應確保分塊或者分條結構的剛性，對分塊或者分條結構等節(jié)點部位應采取加固措施和安全措施。

圖1 分條安裝示意圖

2.4 液壓同步控制提升施工技術

液壓同步吊裝技術在實踐中，采用柔性的鋼索做支承，再用油缸的液壓同時起吊，該系統(tǒng)采用了計算機控制技術，能將重型鋼結構從地上安全地起吊至指定地點，從而實現(xiàn)了在結構安裝區(qū)的整體安裝施工。液壓同步控制吊裝施工技術操作方便，能實現(xiàn)大噸位大跨徑鋼結構的吊裝、安裝，該技術是一項適用于大跨工業(yè)廠房鋼結構安裝的新技術。

2.5 鋼結構新興安裝方法

隨著國內鋼結構的安裝與施工技術日趨成熟，一些新型的安裝方式也相繼被提出并得到了推廣，以下分析了不同的方法：1)網(wǎng)殼結構外脹法。該產(chǎn)品主要應用于球面網(wǎng)殼的鋼結構工作，按照“自上而下，由內向外”的順序進行拼裝，在工地上完成了球面網(wǎng)殼的中部拼裝，吊裝到一段距離后，繼續(xù)朝結構的四周進行拼裝，然后再繼續(xù)吊裝，安裝，周而復始，完成結構的安裝工作。該工藝的優(yōu)勢通常是費用較低，較少的臨時支護，整個鋼結構的質量有保證，得到了廣泛的應用；2)整體夾緊法。這種方法主要是通過夾緊夾具來完成鋼結構的安裝，主要應用在索膜結構上，便于手動操作，具有良好的安裝精度；3)標高懸掛安裝法：也叫外擴安裝，是指在設計標高最高的地方，把結構從設計標高上抬起，然后再將其抬升到設計標高，然后，在下一標高的基礎上，將結構吊裝到設計標高，從而實現(xiàn)整體的串接。該方法具有較小的臨時支護，具有很高的焊接質量，但在吊裝過程中，對吊裝點的控制、支架的穩(wěn)定等提出了更高的要求。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

某鋼結構項目總建筑面積約89 000m2，由4個(即1#～4#)4層標準鋼架結構設施組成。其中1#設施和4#設施外形尺寸為88.5m×53.5m，2#設施和3#設施外形尺寸為97.5m×53.5m，建筑總高度為24.5m，首層層高8.5m，2層和3層層高5.5m，4層柱凈高5.0m，柱為方形鋼筋管混凝土柱。首層高度為8.5m，2層和3層高度為5.5m，4層高度5.0m，鋼柱的柱網(wǎng)尺寸為10.5m×9m，柱為方形鋼管混凝土柱，鋼梁為熱軋H型鋼，受力結構材料為Q355B鋼。

3.2 鋼結構安裝施工要點

3.2.1 吊裝機械選擇

吊車是鋼結構廠房施工的主要設備，根據(jù)吊裝重量和吊裝高度擬選用2臺50t汽車吊+2臺25t汽車吊進行吊裝施工。即2臺50t汽車起重機負責鋼柱吊裝，2臺25t汽車起重機負責鋼梁連接和樓板垂直運輸。

3.3 柱腳預埋件施工

3.3.1 柱腳預埋件形式

本項目使用的鋼柱為箱型鋼柱。柱基外露，首層鋼柱截面尺寸為900mm×700mm×22mm×22mm、700mm×7 000mm×20mm×20mm，地腳螺栓為M64地腳螺栓，長度為1600mm，共16個。

鋼結構廠房采用預應力混凝土實心方樁基礎，基樁混凝土強度為C60，樁截面尺寸為450mm×450mm、400mm×400mm，承重平臺為多樁承重平臺(3～5根樁)，全部厚度為2 000mm。為確保16個M64錨栓能準確埋入承重平臺，設計了錨栓定位模板。設計的定位模板用于牢固錨桿，并使用兩個125mm×10mm的角鋼支架，將16根錨桿焊接成一個穩(wěn)定的整體，并將錨桿焊接到錨固板和加勁板板上。

3.3.2 預埋件安裝方法

用預應力混凝土建造地基并拆除方樁后，就開始建造儲料平臺。以4個2 000mm(高)×2 500mm×2 500mm的樁承臺為例。為便于柱基預埋件的施工，將高度為2 000mm的承臺分為兩部分，即先施工500mm高的預留施工縫，然后在橫截面上插入賬面尺寸為12mm、長度為500mm的抗剪鋼筋，鋼筋按8×8的規(guī)格排列，間距為300mm。畫出錨栓的中心位置和高度，然后安裝錨栓及其框架，并用周圍的鋼筋將框架固定在錨栓上。以防止混凝土澆筑過程中錨栓位置發(fā)生偏移，以及承重平臺發(fā)生振動，從而影響預埋結構的最終精度。然后進行承重平臺澆筑，待承重平臺澆筑至地腳螺栓1 500mm位置時，停止?jié)仓⒄駬v密實，預留100mm地腳螺栓。以調整鋼柱連接的垂直度。澆筑和振搗過程中要注意對錨栓定位模板的位置和高度進行復檢，發(fā)現(xiàn)有偏差，需第一時間進行調整，確保錨栓預埋精度。

3.4 鋼柱安裝

3.4.1 吊裝安排

鋼結構共4層，高度為24.5m。為減少跨度結構中的接縫數(shù)量，鋼柱被分為兩段。為減少跨度施工中的接縫數(shù)量，鋼柱組裝分為上下兩段，其中下段長14.0m，上段長10.0m。吊裝采用單旋轉方式，施工順序以移動距離順序為基礎，從而減少了起重機的停機次數(shù)，提高了吊裝結構的安全性。

3.4.2 鋼柱的吊裝

為了保證鋼柱的垂直度，便于校正，在吊裝鋼柱時，采用一點正吊的方法。即先用防風繩與鋼柱吊點連接固定，并清理地基。然后用50t汽車吊將鋼柱下段吊至基礎正上方。緩慢下降到指定位置，操作人員就位，并用起重機調整鋼柱與地腳螺栓的對位，在緩慢下降中將鋼柱放在基礎板上。與此同時，操作人員及時擰緊螺母，固定鋼柱。然后擰緊拉索并用花紋固定螺栓將風纜末端與預設膨脹螺栓牢固連接。吊裝上部鋼柱時首先將鋼柱上部吊到鋼柱下部的正上方。然后將其慢慢降至上表面的下部，使上下鋼柱耳板緊貼在一起。使用夾具和高強度螺栓將上下鋼柱耳板臨時固定牢固。鋼柱焊接牢固后，必須進行調整和校正固定鋼柱閣樓的上下部分。

3.5 鋼梁安裝

鋼結構廠房的鋼梁由Q355B熱軋H型鋼組成，重量為0～4t。主梁和次梁采用25t移動式起重機吊裝。而鋼架部分則依次從廠房中心向兩側，使用50t隨車吊進行吊裝施工。同時，為了保證鋼梁吊裝的安全，在鋼梁上弦兩端各設置一個定位擋板(構件出廠前焊接好)。鋼梁吊裝前。必須檢查鋼柱中心位置的垂直度和橫向彎曲損失。確保垂直度和橫向彎曲損失符合允許偏差的要求。然后開始吊裝鋼梁。用2臺25t移動式起重機對鋼梁進行兩點吊裝，第一次試吊。試吊合格后，正式起吊至鋼梁設計高度。并旋轉吊臂使鋼梁到達設計位置。并通過人工控制繩索將鋼梁準確地安放在兩根鋼柱上。鋼梁和鋼柱就位后，用高強度螺栓臨時固定鋼梁和鋼柱。然后松開吊鉤。重復吊裝下一根鋼梁，直至所有鋼梁吊裝完畢。鋼梁安裝完成后，需要對安裝精度進行現(xiàn)場檢驗，具體檢驗程序和標準見表1。

表1 鋼梁安裝的允許偏差(mm)

由于這種鋼結構的節(jié)點較多，使用的高強度螺栓數(shù)量也相對較多。而在組裝鋼梁時。每個高強度螺栓都是作為臨時緊固螺栓使用的，即第一個螺栓連接已經(jīng)完成。鋼梁拆除后，可根據(jù)節(jié)點情況從中間向兩端擰上高強度螺栓，實現(xiàn)最終的螺紋連接。注意，初始螺栓扭矩應≥最終螺栓扭矩的50%，并在最終螺栓連接之后。未擰梅花頭的螺釘數(shù)量應少于節(jié)點螺釘數(shù)量的5%。

4 結語

總之，工業(yè)建設對社會和經(jīng)濟的發(fā)展起到了很大的推動作用，這種鋼結構的構造方式也很有實際意義。為了促進大型鋼結構技術在工業(yè)設施中的推廣和應用，加強施工技術的研究，為了確保工業(yè)場所的大型鋼結構工程的建設質量，必須強化各組成部分的質量控制與驗收。推廣建筑業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。