多層鋼結構廠房安裝施工技術

王杰生

摘要：鋼結構廠房由于跨度較大、自重較輕、結構穩定性好、建設周期短，能夠較好地滿足工業園區建設的需要。江西奉新縣黃溪天工創業園EPC模式建設項目通過工廠標準生產、現場整體裝配，實現建筑從工地“建造”到工廠“制造”的轉變，實現建筑產業現代化。本文先介紹了鋼結構廠房安裝施工工藝流程，闡述由于鋼結構物理特性帶來的特殊工藝要求。進而分析在具體的多層建筑鋼結構安裝施工中相關施工技術的應用。

Abstract： Due to its large span， light weight， good structural stability and short construction period， steel structure workshops can better meet the needs of industrial park construction. The EPC model construction project of Huangxi Tiangong Pioneer Park in Fengxin County， Jiangxi Province realized the transformation of the construction from construction site "building" to the factory "manufacturing" through factory standard production and on-site assembly to realize the modernization of the construction industry. This paper firstly introduces the installation process flow of steel structure workshops， and describes the special process requirements due to the physical characteristics of steel structures. Furthermore， the application of relevant construction techniques in the installation and construction of concrete multi-story steel structures is analyzed.

關鍵詞：鋼結構安裝;梁柱連接節點;施工技術;多層建筑

Key words： steel structure installation;beam-column joints;construction technology;multi-story building

中圖分類號：TU758.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）35-0166-04

1? 工程概況

奉新縣黃溪天工創業園EPC模式建設項目多層鋼結構廠房18棟，建筑面積15萬m2，其中4層中小型企業廠房13.7萬m2，6層小微企業孵化器1.3萬m2，建筑高度為22m，最大跨度27.9m。結構型式為剛架式框架結構，結構主骨架圖見圖1。結構所用柱和梁材質均為Q345B鋼，鋼柱采用箱型鋼，鋼梁采用H型鋼，最重在7.0t以內。鋼結構采用工廠制造、工地安裝的施工方法。

2? 多層建筑鋼結構安裝施工的關鍵工藝流程及其技術要點

2.1 鋼結構柱體安裝基礎的施工技術要點

在多層建筑的鋼結構安裝中，作為關鍵承重構件的柱體安裝至關重要，因而要控制好柱體基礎的澆筑和柱腳螺栓預埋質量。為了便于調整鋼柱的安裝標高，在基礎施工時，先將混凝土澆灌到比設計標高略低40～60mm，在鋼柱安裝、調整后，對柱底50mm及抗剪件槽C30微膨脹自流性細石混凝土進行二次灌筑，詳見圖2。在基礎澆筑前要經過精確定位預埋地腳螺栓的位置，通常情況下標高和軸線的誤差應分別小于±5mm和±2mm，用Ф12的鋼筋分兩層、四個方向“井”字型把地腳螺栓和柱腳鋼筋焊接牢固定后澆筑成型。

2.2 鋼結構柱體的吊裝施工工藝與技術要點

鋼結構安裝前，應對建筑物的定位軸線、標高和地腳螺栓進行復查，合格后方能開始安裝工作。鋼結構的吊裝由建筑物的中間依次向四周擴展，以每節框架為作業單位內先安裝鋼柱，再安裝框架梁，然后安裝其他構件，按層從下到上，最終形成框架。開始安裝鋼柱時，獨立鋼柱無水平橫向受力支撐，結構本身無任何防護措施，安裝過程中存在很大結構危險因素。因此在每根鋼柱側面支設三根斜撐，斜撐與鋼柱剛接，以起到水平固定作用，同時在鋼柱頂端張拉纜風繩，防止鋼柱在不利條件下發生傾倒。每節框架安裝完成之后，必須將主構件全部安裝完畢，使之具有空間剛度和可靠的穩定性。最高鋼柱長22m，整根鋼柱在工廠加工運至施工現場。鋼柱的吊裝采用80T汽車吊單機回轉法起吊，柱根部必須墊好木板，避免使柱底端與地面發生碰撞和損壞地腳螺栓現象。將鋼柱底板穿入預埋螺栓，放置在調節好的螺帽上。吊裝就位后利用柱底螺母和墊片的方式調節標高，擰緊全部螺栓螺母，將柱體固定好。鋼柱安裝的要求是保證平面與高程位置符合設計要求，柱身垂直度及傾斜度滿足規范要求。鋼柱校正時，按照先利用柱底螺母和墊片的方式調節標高，再調整位移，最后調整垂直偏差，并應重復上述步驟，直到柱的標高、位移、垂直偏差符合要求。

2.3 鋼結構主梁的吊裝施工及其節點連接工藝

梁的制作精度要求高，長度的誤差直接影響梁的插入安裝。梁柱采用剛性連接，柱與梁之間的連接采用高強螺栓和焊接混用連接，即：梁翼緣與柱全熔透焊縫連接、梁的腹板與柱上已焊好的承剪板用摩擦型高強度螺栓連接，詳見圖3。在梁翼緣的對應位置設置柱的水平加勁肋或隔板，在高強度螺栓初擰后進行焊接，在主梁吊裝和位置校正過程中，要根據焊接工藝設計要求預留焊縫收縮量，然后再進行高強度螺栓終擰。需要注意的是下側翼緣外側根部，容易出現焊接質量缺陷。（圖3）

2.4 鋼結構安裝施工過程中的空間位置參數測控與校正

在鋼結構構件的安裝施工過程中，通過科學的布置測量控制網點，利用激光經緯儀和校正儀跟蹤測量每一個構件以及完成連接的結構整體的位置參數，是保障整體結構的承載力與穩定性的重要手段。因此，要根據施工段的劃分，在每一施工段的作業空間選擇和布置測量控制點，從而在構件就位之初進行位置參數的測量，進而對校正后的相關參數予以復核，并且在構件固定和連接完成后對整體結構的空間位置進行測量和進行必要的校正。此外，根據安裝施工過程中的具體情況，還可以根據測控數據采取必要的預變形工藝，減少因安裝過程產生的結構內部應力造成的變形。

2.5 鋼結構高強螺栓連接工藝質量控制

本工程采用扭剪型高強螺栓，性能為10.9級，高強螺栓摩擦面處理采用噴砂之表面處理方法，通過回旋螺帽施加預緊力。高強螺栓安裝前應進行預拉力復驗、扭矩系數復驗和連接摩擦面的抗滑移系數試驗，摩擦面的抗滑移系數試驗，可由制造廠按規范提供試件后在工地進行，高強螺栓預拉力復驗、扭矩系數復驗是在現場隨機抽取安裝所用的高強螺栓進行。緊固螺栓分初擰、終檸兩次進行，初擰應采用手動扭矩板手或專用定扭電動板手;初擰值應為預拉力標準值50%左右。終擰應采用專用電動板手，至尾部梅花頭擰掉，讀出預拉力值。高強螺栓連接安裝流程見圖4。

2.6 鋼結構安裝節點的焊接工藝質量控制

柱與梁之間的連接采用高強螺栓和焊接混用連接，梁翼緣板應直接與柱身用單邊V形坡口加墊板單面全焊透焊縫連接。全焊透焊縫按規定設置襯板，翼緣坡口兩側設置引弧板在梁腹板上下端應作扇形切角，其半徑r取35mm。翼緣的焊接順序一般采用先焊下翼緣后焊上翼緣，翼板厚度大于30mm時宜上、下翼緣輪換施焊。箱形、H形柱的兩翼板首先應由兩名焊工同時施焊，這樣可以防止鋼柱因兩翼板收縮不相同而在焊后出現偏斜。鋼結構現場焊接常用手工電弧焊和二氧化碳氣體保護半自動焊，手工電弧焊常用于點焊固定、打底焊接、鋼梁連接板與預埋件焊接、其它焊接工作量較少的部位，二氧化碳氣體保護焊常用于鋼柱焊接、鋼梁焊接、支撐焊接、桁架焊接和所有對接接頭焊接。焊接工藝參數見表1-表2。

多層框架結構由于板厚大，焊縫內部易出現夾渣、未熔合和裂紋缺陷，根據板厚及施工現場條件將采用超聲波方法探傷評定焊縫質量。不合格，用碳弧氣刨刨開再焊接，直至合格。

2.7 鋼結構安裝誤差消除措施

利用激光經緯儀和校正儀跟蹤測量每一個構件以及完成連接的結構整體的位置參數，是保障結構整體穩定性的重要手段。在構件就位之初進行位置參數的測量，進而對校正后的相關參數予以復核，并且在構件固定和連接完成后對整體結構的空間位置進行測量和進行必要的校正。

鋼結構安裝誤差在正常情況下來源于構件在吊裝過程中因碰撞產生的變形、因氣溫差造成的熱脹冷縮變形、因焊接產生收縮變形。結構由局部至整體形成的安裝過程中，若不采取相應措施，對安裝誤差采取消除措施，將會給結構帶來嚴重的質量隱患。

為此，構件在運輸、倒運、安裝過程中，應采取合理保護措施，如布設合理吊點，局部采取加強抵抗變形措施等，防止給安裝帶來不便。在上一構件安裝單元安裝結束后，通過觀測變形規律，結合具體條件，模擬其變形量和變形方向，在下一構件定位測控時，對節點定位實施反變形糾偏，以消除安裝誤差。

3? 關鍵技術應用

3.1 柱、梁吊裝技術

用鋼絲繩套在U型螺栓上，將尖頭圓鋼（直徑小于鋼柱端頭板孔）同時穿過U型螺栓和柱端頭板孔，吊車鉤掛住鋼絲繩后即可起吊。鋼柱一側起吊柱子至柱底板孔對準預埋螺栓，將鋼柱底板穿入預埋螺栓。利用柱底螺母和墊片的方式調節標高，再調整位移，最后調整垂直偏差，并應重復上述步驟，直到柱的標高、位移、垂直偏差符合要求，校正無誤后擰緊全部螺栓螺母固定鋼柱。尖頭圓鋼一端起吊前綁根繩子，便于鋼柱吊裝完人在地面拉動此繩U型螺栓自動松動掉到地面。

在梁兩側的柱已安裝完成的情況下，在兩側柱的爬梯上各站立一人，配合安裝主梁。用鋼絲繩分別固定于梁起吊點，U型螺栓固定鋼絲繩與梁的連接，調整鋼絲繩吊裝位置保證起吊均勻。梁兩側固定好麻繩，用于吊車在吊梁時控制梁不會偏擺，準確控制其位置度。梁均勻吊上去以后，用梁柱板工具交叉固定其柱承剪板與鋼梁梁的腹板螺栓孔，再安裝臨時螺栓，此時螺栓用手工進行初緊，初緊時通過目測必須保證梁與鋼柱垂直度。

3.2 新型鋼結構梁柱連接節點技術

鋼結構房廣泛應用栓焊混合形式的剛性連接—梁翼緣熔透焊縫、腹板高強螺栓的連接，需要在梁翼緣位置焊接柱隔板工藝（將鋼管柱截斷以安裝隔板）。本項目部分廠房采用外套方管式梁柱連接節點技術，梁柱連接節點直接在柱外側貼焊鋼板，省去了在梁翼緣位置焊接柱隔板，可大幅提升鋼結構加工效率，詳見圖5。通過一定厚度的外套管使鋼柱在無隔板的情況下仍然保持了節點的剛性，無需增加內隔板，減少焊縫，節點構造簡單，對裝修影響較小。

3.3 無支撐壓型鋼板組合混凝土樓承板技術

壓型鋼板是用鍍鋅薄鋼板經輥壓冷彎成W型等類似形狀，作為樓板澆筑鋼筋混凝土的模板，詳見圖6。其具有：自重輕、強度高、剛度較大、抗震性能較好，改善了防火、防腐性能。與普通現澆混凝土樓板相比，取消了繁瑣的模板、腳手架工程，施工安裝方便。與普通預制板相比，其整體性能好，剛度大，能夠用于抗震設防區。

3.4 鋼梁、鋼柱防腐防火一體化技術

鋼結構防火涂料施工的質量好壞，直接影響涂層效果和使用壽命。涂料是半成品，必須通過施工涂刷到鋼構件表面，成膜后才能起到防火保護作用。所有鋼構件均需防火處理，設計防火等級二級，鋼柱耐火時間不小于2.5小時，鋼梁耐火時間不小于1.5小時。高強螺栓連接接觸面、與混凝土的接觸面、安裝焊縫兩側30～50mm的范圍內，在工廠制造時不涂涂料。待安裝完畢后，對安裝焊縫處用鋼絲刷或噴砂除銹，達到Sa2.0后，先涂刷防腐防銹涂料（醇酸磁漆），再噴漆槍補涂防火涂料，并對漆面局部損傷處統一補涂。

鋼柱用的防火材料含：聚磷酸銨、三聚氰胺、季茂四醇、氯化石臘、耐火纖維等，粘結劑含：丙烯酸乳液、聚醋酸乳液。將涂料拌均勻，第一遍涂層厚度不宜超過1.2mm，涂層表面干后（約6小時）進行第二遍的噴涂，涂層厚度可以適當加大，涂層厚度達到和耐火時間相對應的厚度為止：1h的一遍，1.5h的二遍，2h的三遍，2.5h的四遍。（表3）

鋼梁用的防火材料含：聚磷酸銨、三聚氰胺、季茂四醇、氯化石臘、鈦白粉等，粘結劑含：丙烯酸乳液、氨基樹脂、100溶劑、聚醋酸乳液、防沉劑。將涂料拌均勻，第一遍涂層厚度不宜超過0.5mm，涂層表面干后（約6小時）進行第二遍的噴涂，涂層厚度可以適當加大，涂層厚度達到和耐火時間相對應的厚度為止：1h的二遍，1.5h的三遍。

3.5 外墻保溫裝飾一體板技術

外墻采用聚氨酯封邊金屬幕墻板，由內、外層金屬板和芯材組成。

外層金屬板技術參數：防腐保護為鍍55%鋁鋅，雙面鍍鋁鋅含量≧150g/m2，外層金屬板金屬厚度0.676mm，外層板表面保護層為氟碳（PVDF）涂層，氟碳涂層厚度正面≧25um，背面為≧10um，外側板為純平板;

內層金屬板技術參數：厚度0.476mm，防腐保護為鍍55%鋁鋅，雙面鍍鋁鋅含量≧50g/m2，表面保護層為聚酯（PE）涂層，聚酯涂層厚度為≧20um，背面為5um;

芯材技術參數：巖棉+聚氨酯（Pu）側封，巖棉厚度50mm，巖棉容重不小于100kg/m3，渣球含量（粒徑大于0.25mm）≤10%，燃燒性能A級，纖維平均直徑μm≤7.0，導熱系數W/（m·K）（平均溫度25℃）≤0.040，憎水率≥98.0%，抗拉強度kPa≥7.5，壓縮強度kPa（10%變形）≥40，導熱系數為0.044W/（m2·k）。兩邊側封采用聚氨酯封邊。

企口搭接，自下而上安裝。板和檁條、墻梁的固定采用鉤頭螺栓和自攻螺釘。隔音良好，燃點低防火效果好，隔熱保溫很好，耐高溫，防腐蝕，抗老化，防水性能好，外型有線條感，效果出眾。

4? 結束語

在多層建筑工程的建設中應用鋼結構施工技術，既滿足了其復雜的荷載要求，又由于可以應用裝配式施工技術而節省了施工時間，有效利用了現代城市多層建筑施工場地空間，并且能夠獲得更大比例的內部使用空間。因此，鋼結構施工技術在未來的建筑工程中必然會得到更多應用。

參考文獻：

[1]姜雅琴，陸明磊，周林.多層建筑鋼結構工程施工技術要點探究[J].絲路視野，2017（15）：139.

[2]陳海波.淺談多層建筑鋼結構的關鍵施工技術[J].科學技術創新，2016（11）：254-255.

[3]馬嘯天.多層鋼結構建筑施工技術分析[J].住宅與房地產， 2016（18）.

[4]劉恪志.多層建筑鋼結構安裝施工技術[J].中國新技術新產品，2016（16）：116-117.

[5]牟金柱.淺談多層建筑鋼結構施工的關鍵技術[J].門窗， 2016（5）：87.

[6]吳后春.多層建筑鋼結構工程施工技術要點探究[J].門窗， 2017（1）：101.