大跨度鋼結構廠房施工技術探討

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摘要：大跨度鋼結構建筑施工是一項綜合性的工程，掌握并實施大跨度鋼結構施工技術對提高施工質量有著重要的意義。本文以某大跨度結構廠房工程施工為例，介紹了鋼結構安裝的工藝流程，闡述了主要施工工藝技術，討論了相關的一些鋼結構安裝注意事項以及施工體會，期望能為類似工程提供參考。

關鍵詞：鋼結構；大跨度；單層；廠房

引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，建筑行業(yè)發(fā)展迅速，大跨度鋼結構建筑的建設工程項目越來越多。但是由于鋼結構的施工要求較高，容易出現(xiàn)施工質量問題。因此如何在施工時間短的情況下確保鋼結構工程安全，高質量地完成施工項目是施工人員需要解決的重要問題。下面就結合實例對此進行討論分析。

1 工程概況

某廠房工程為單層大跨度鋼結構廠房，長755.2m、寬206m，總建筑面積為124985.4m2，占地面積155728.1m2，鋼結構總量為16500t。廠房跨度有33、39m兩種，建筑外立面高度分別有15.7、20.7、29.8m三種，廠房屋面自西向東呈階梯狀升高，見圖1。

單位：mm

圖1 鋼結構梁、柱斷面

2 工序流程

鋼結構面積大，工期要求緊，為此鋼結構安裝分為3個施工段，見圖2。第一施工段B1～B4區(qū)，第二施工段C1～C3區(qū)，第三施工段D1～D3區(qū)。各施工段形成流水作業(yè)。承臺施工完畢后，鋼構件進場。根據(jù)構件編號，按施工先后順序擺放在相應的承臺側邊，方便吊裝。

圖2 鋼結構安裝分區(qū)

施工流程：鋼構件進場→鋼柱安裝→杯斗灌漿→柱間支撐、系桿安裝→屋架鋼梁安裝→水平支撐安裝→校正及高強螺栓終擰→屋面檁條安裝→墻梁安裝→鋼結構驗收。

3 主要施工工藝技術

3.1 鋼柱安裝

3.1.1 鋼柱安裝方案的選擇

由于高跨部分鋼柱的長度為29.8m，受運輸條件的限制，只能將該部分鋼柱分段加工和運輸。鋼柱運輸時分解為二段，進場后鋼柱拼裝進行整體吊裝的方案，鋼柱兩端長度分別為22.3、7.5m，其質量分別為20.303、2.582t。

3.1.2 基礎復測

結構吊裝前必須進行基礎杯斗位置復測，其杯口底面標高偏差允許-5mm，基礎杯口深度

3.1.3 鋼柱拼裝

為保證構件組裝的精度，防止構件在組裝的過程中由于胎架的不均勻沉降而導致拼裝的誤差，組裝場地要求平整壓實。經(jīng)現(xiàn)場測量平整壓實后的場地，其均布荷載后的下沉量控制在5～10mm。

胎架采用鋪設300mm×500mm×10mm×12mm的H型鋼梁，鋼柱水平放置于型鋼梁上并找平，當高差較大時采用鋼楔調整找平。為防止組裝平臺沉降引起胎架變形，胎架旁建立胎架沉降觀察點實時監(jiān)控，待沉降穩(wěn)定后方可進行焊接。

3.1.4 鋼柱吊裝

（1）吊裝機械的選擇。根據(jù)鋼柱重量，高跨部分（外立面高度29.8m）鋼柱使用一臺100t履帶吊進行吊裝，同時配合一臺50t汽車吊進行抬吊。低跨部分（外立面高度15.7、20.7m）采用一臺50t汽車吊進行吊裝。

（2）鋼柱吊點的選擇。根據(jù)鋼柱的形狀、長度、重量、起吊方法及吊裝機械的起重能力，吊點設置在上層牛腿處，在肩梁兩側各焊接兩個掛鉤耳板，板厚30mm，長度300mm，外挑120mm。

（3）鋼柱吊裝方法。高跨部分鋼柱吊裝時，100t吊車掛住鋼柱上部起吊點，垂直上升，另一臺50t吊車從下部1/3位置處溜尾兼抬吊，減少中間彎曲應力。

（4）鋼柱校正。根據(jù)鋼柱的實際長度、柱底的平整度、鋼牛腿頂部及柱頂距柱底部的距離，有吊車的鋼柱重點是保證牛腿頂部標高值，來決定基礎標高的調整數(shù)值。

在鋼柱的縱橫十字線的延長線上或稍偏的位置架設兩臺經(jīng)緯儀，進行垂直度測量，經(jīng)緯儀與縱橫十字線的夾角應<15°。

3.2 杯型基礎杯斗灌漿

鋼柱平面位置和垂直度校正好后，當天內杯斗灌漿完成，否則在澆灌前須再次復核。澆灌前將縫中雜物清除干凈并澆水濕潤，杯斗灌漿材料為C40微膨脹細石混凝土。

杯斗灌漿時從鋼柱四個方向同時澆灌，同時使用微型振動棒進行振實，微型振動棒不得觸碰鋼柱和鋼楔。灌漿分兩次進行，第一次杯斗澆灌高度至固定鋼柱的鋼楔下部，待鋼楔拆除后混凝土再灌滿至基礎面標高。

3.3 屋架鋼梁安裝

3.3.1 屋架鋼梁拼裝

屋架梁分段運輸?shù)浆F(xiàn)場進行拼裝，拼裝工作在現(xiàn)場進行，沿吊機行走路線擺放。屋面梁分段進場后，首先對屋架梁的外型幾何尺寸、焊接質量、運輸過程中的變形情況進行檢查，合格后才能進行組裝。

鋼梁拼裝時，根據(jù)出廠屋面梁的編號用木方將相鄰的二段梁墊實，使連接端板對齊，然后用尖錐定位，穿入定位安裝螺栓將分段的屋架梁拼裝成整體，定位螺栓必須自由穿入。

3.3.2 吊裝前準備及機械選擇

由于屋架的側向剛度較弱，在吊裝前用木桿進行加固，以增加屋架的側向剛度，同時準備好護身欄桿、上下梯子及纜風繩。

低跨屋架部位，梁安裝高度為13.6、17.4m，吊裝載荷135kN，吊臂高度35m，吊臂長度36m。吊車選擇QUY50-2型履帶起重機，該機在主臂長37m，作業(yè)半徑8m時起吊質量為16.6t。高跨屋架部位，鋼梁安裝高度27.9m，吊裝載荷180kN，吊臂高度47m。選擇QUY100型履帶起重機，該機在主臂長48m作業(yè)，作業(yè)半徑10m時起吊質量為30t，完全可滿足屋架梁吊裝要求。

3.3.3 屋架吊裝方法

屋架梁吊裝應先形成空間受力體系，增強鋼結構的穩(wěn)定性。因鋼柱垂直面和屋架水平面均有柱間支撐和水平支撐，所以先安裝有屋面系桿和柱間支撐、水平支撐的鋼柱、鋼梁，臨時用纜風繩固定第一榀屋架，構件全部安裝到位后，然后向兩邊延伸安裝，以此確保鋼結構形成空間穩(wěn)定的受力體系。

屋架鋼梁起吊選擇兩點起吊方法，另外在梁中設置一根平衡輔助吊點，輔助吊點主要作用是減少梁中部擺動，減少梁在吊裝過程中的變形。

安裝屋架鋼梁時，首先在屋架梁上選擇合適的綁扎點并在鋼梁兩端拴上麻繩作為調整方向的牽制溜繩，吊裝前準備工作就緒后，首先進行試吊，吊起高度為100～200mm時停止調運，檢查索具牢固和吊車的穩(wěn)定性，確定安全后將鋼梁慢車吊起，再由人工在地面拉動預先扣在大梁上的控制繩，轉向就位。兩端放上定位夾板后穿上高強螺栓并對高強螺栓進行初擰，在