鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量控制

許小英

廈門南強建筑工程有限公司（361000）

1 工程概況

本案例為某新建單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，建設地點某開發(fā)區(qū)內(nèi)， 該工業(yè)廠房建筑面積為17 834.6 m2，開間尺寸約151 m，進深尺寸約118 m，結(jié)構(gòu)設計最大跨度約24 m，結(jié)構(gòu)高度約10.8 m，結(jié)構(gòu)設計安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設計使用年限為50 年，屋面結(jié)構(gòu)為YK25-520-750 型輕型鋼板，保溫層采用15 mm 厚巖棉，維護結(jié)構(gòu)采用80 mm 聚氨酯夾芯彩鋼板，窗戶采用鋁合金一體成型塑鋼窗。工程計劃開工日期為2018 年12 月15 日，計劃竣工日期為2019 年3月15 日。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工平面布置圖

2 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量要點分析

1）在鋼結(jié)構(gòu)安裝施工時，相應的混凝土構(gòu)件不得處于受力狀態(tài)，鋼結(jié)構(gòu)可運用臨時措施進行安裝，鋼結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的荷載可以通過臨時措施傳遞至地基基礎(chǔ)，臨時措施的增加使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝及安裝質(zhì)量問題突出[1]。

2）從圖1 中可以看出，該項目鋼結(jié)構(gòu)安裝施工操作空間有限，但安裝工程量卻異常大，導致無法直接動用大型吊裝設備，現(xiàn)場采用4 臺30 t 可移動輪胎吊車開展安裝作業(yè)，吊車移動范圍及操作空間相應加大，使吊裝作業(yè)安全問題嚴峻。

3）由于該工業(yè)廠房屋面采用輕型鋼板，屋面最大跨度為24 m，屋面輕型鋼板的整體穩(wěn)定和整體剛度較差，吊裝作業(yè)時屋面輕型鋼板的吊裝精度要求較高，吊裝的起吊速度、整體穩(wěn)定控制、屋面輕型鋼板平面內(nèi)應變等問題更加難以控制。

4）在主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件預拼裝環(huán)節(jié)中，由于鋼梁及鋼柱的吊裝單位外形尺寸和整體吊裝重量相對較大，按照鋼結(jié)構(gòu)安裝相應規(guī)范需專門編制專項吊裝方案和專項吊裝計劃，并采取相應的安裝保障措施， 確保吊裝作業(yè)對其他施工環(huán)境的影響減至最低。

5）鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙的表達深度和嚴謹度不夠，在主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的施工圖設計及繪制時沒有滿足施工所需的深度，有些問題只有通過設計院發(fā)出設計變更才能處理，如廠房內(nèi)縱向軸因與相鄰的現(xiàn)存廠房相交出無具體做法，也無相關(guān)表達，詢問設計院得知， 設計師不知道旁邊還有現(xiàn)存廠房的情況，且已經(jīng)設計的部分存在較多的與本工程不符的設計節(jié)點出現(xiàn)，施工圖設計質(zhì)量堪憂。

6）混凝土工程與鋼結(jié)構(gòu)安裝工作存在較多的交叉作業(yè)和相互協(xié)調(diào)，如在鋼結(jié)構(gòu)柱在吊裝安裝完成后經(jīng)及時校驗無誤，應同混凝土工程施工方配合，及時將鋼結(jié)構(gòu)柱底板與混凝土基礎(chǔ)頂面之間的孔隙做二次灌漿處理，使得基礎(chǔ)頂面與鋼結(jié)構(gòu)柱底板連接緊密、共同受力，但在實際的施工中，由于二次灌漿時間延后、二次灌漿密實度得不到保障等原因，致使混凝土基礎(chǔ)與鋼結(jié)構(gòu)柱底板之間仍然留有較大的孔隙，留有一定的安全隱患。

7）由于本工程的施工期間跨越春節(jié)，導致現(xiàn)場作業(yè)人員流動量較大，作業(yè)人員之間的相互協(xié)調(diào)與配合默契度降低，現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)吊裝及臨時措施較多，給鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及質(zhì)量提出了更高的要求。

8）由于屋面跨度長達24 m，工廠預制和運輸限制了屋面輕鋼結(jié)構(gòu)的制作，故而采取現(xiàn)場預制的方案，但施工現(xiàn)場場地狹小，加之4 臺移動吊車同時進行吊裝作業(yè)，各類施工作業(yè)人員來回穿插，不但給屋面輕鋼結(jié)構(gòu)的預制質(zhì)量帶來了隱患，也為現(xiàn)場安全管理增加了難度[2]。

3 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量問題分析

1）鋼結(jié)構(gòu)防腐作業(yè)不到位。 鋼結(jié)構(gòu)區(qū)別于混凝土結(jié)構(gòu)，它在受力方面的表現(xiàn)要優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)，但在防腐等方面的表現(xiàn)又劣與混凝土結(jié)構(gòu)，且構(gòu)件的主要材料為鋼質(zhì)材料，鋼質(zhì)材料因材料特質(zhì)所限不能長期暴露在常溫環(huán)境下使用，所以鋼結(jié)構(gòu)在施工中需采用防腐措施。 而本工業(yè)廠房建成后是作為生產(chǎn)和存放含有鉛、鋁等物質(zhì)的蓄電池之用，使用環(huán)境中存在大量的酸霧，防腐工作嚴峻，但本工程僅在腐蝕性較大的區(qū)域?qū)⑵胀ㄋ茕摯案臑殇X合金一體成型窗，其他門窗及主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均為采取有效的防腐措施，施工圖設計文件里也沒有對防腐區(qū)域及防腐措施作出進一步的設計及說明。

2）鋼結(jié)構(gòu)防火措施較差。 眾所周知，鋼質(zhì)材料在高溫環(huán)境下極易喪失承載力。 有研究結(jié)果表明，鋼質(zhì)材料在450 ℃～600 ℃中僅能維持基礎(chǔ)承載力約15 min，當環(huán)境溫度超過限值或環(huán)境高溫時長超過限值時，鋼質(zhì)材料的整體抗壓強度和整體穩(wěn)定性呈現(xiàn)急劇下降趨勢， 進而導致鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生較大形變，直至徹底喪失承載力坍塌。 當然，在實際的工程設計時，出現(xiàn)火災的概率相對較低，有些設計師便不重視鋼結(jié)構(gòu)防火設計，本工程在設計時存在鋼結(jié)構(gòu)防火措施不到位、不重視防火設計等問題，致使本工程存在較大的防火安全隱患。

3）鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)存在相互干涉問題。 由于本工程屬于單層工藝廠房， 其承載的水平力較大，故而在豎向構(gòu)件設計中按照水平力計算結(jié)果設置了較大的抗水平力構(gòu)件—抗剪鍵，但在鋼結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)中，抗剪鍵和混凝土基礎(chǔ)的頂部鋼筋發(fā)生相互干涉問題，混凝土基礎(chǔ)已經(jīng)澆筑完成，無法更改，故而采用設計變更的方式將抗剪鍵部分開槽和加固，消除與基礎(chǔ)頂部鋼筋的干涉方得以順利安裝[3]。

4 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

分析以上問題的原因，主要有環(huán)境因素、人的因素、環(huán)境和設備材料之間的交互作用、人和材料材料之間的交互作用等幾個方面，見表1。為提高鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工技術(shù)及質(zhì)量管理水平，特提出如下針對性措施：

1）嚴格執(zhí)行標準及規(guī)范。 我國在鋼結(jié)構(gòu)設計及施工方面的標準及規(guī)范相對完善，但在設計和施工階段嚴格執(zhí)行卻困難重重，主要原因在于設計及施工主要負責人對標準及規(guī)范不夠重視，管理理念相對薄弱。 在本工程中，應結(jié)合當前設計及施工階段所涉及的各類鋼結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)形式，主要負責人嚴格把關(guān)，確保每個階段能夠嚴格執(zhí)行現(xiàn)行標準及規(guī)范。 如上節(jié)中提到的鋼結(jié)構(gòu)防腐和防火措施不到位的問題，在嚴格執(zhí)行標準和規(guī)范的前提下，此類問題便不會出現(xiàn)。

表1 主要原因匯總

2）推廣結(jié)構(gòu)設計與施工一體化。 結(jié)構(gòu)設計包括巖土勘察、混凝土設計、鋼結(jié)構(gòu)設計等內(nèi)容，這在傳統(tǒng)的設計行業(yè)中屬于三個不同的單位工作范圍，而巖土勘察施工、混凝土施工、鋼結(jié)構(gòu)安裝等也是三個不同的單位工作范圍，這就給統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理帶來了較大的工作難度，且在各個單位相互配合時往往會因為立場不同、工作周期不同、責任心不同等發(fā)生相互干涉的問題，甚至會因為推卸責任而相互推諉。 如上節(jié)中提到的鋼柱抗剪鍵與基礎(chǔ)混凝土頂部鋼筋間的干涉便是屬于此類問題，由于混凝土設計、施工與鋼結(jié)構(gòu)設計、施工分為四家單位，在出現(xiàn)干涉問題后相互推諉，最后由建設單位出面提出解決方案， 由設計單位確認并出具設計變更方才解決，如結(jié)構(gòu)設計、 施工一體化便不會存在此類問題，因此，文章認為推廣結(jié)構(gòu)設計與施工一體化具備較高的科學性、合理性。

3）不斷加強專業(yè)人才培養(yǎng)。 專業(yè)人才始終是一個行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的必要條件，在鋼結(jié)構(gòu)設計、施工等對人才要求相對較高的領(lǐng)域更是亦然。 我國高等院校對專業(yè)人才的培養(yǎng)相對較弱，學生畢業(yè)后尚不能獨立開展結(jié)構(gòu)設計、施工等工作，故而文章認為加強高等院校對專業(yè)人才的實訓培養(yǎng)，對提高專業(yè)人才的自身能力和水平有著較高的可操作性。

5 結(jié)語

綜上所述，當前我國設計、施工單位在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建設中仍然存在設計理念相對薄弱、標準規(guī)范執(zhí)行不嚴、 專業(yè)人才建設有待提高等問題，因此為提升我國鋼結(jié)構(gòu)在設計、施工、管理等方面的整體能力，重視標準及規(guī)范的嚴格執(zhí)行、提高設計施工管理理念、 不斷加強專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)、推廣結(jié)構(gòu)設計一體化等措施確有必要。