超高單層大跨度鋼結構廠房施工技術

魏 勇

（福建省升創建設工程有限公司，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目船體聯合車間工程為單層大跨度鋼結構廠房，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。主體結構鋼柱采用雙肢和四肢鋼管混凝土格構柱，肢距為2.4m，采用Q345B 材質鋼材和C40 混凝土。格構柱間設置大量的Q345C 材質吊車梁，最大吊車起重噸位為180t。屋面結構采用大型鋼網架系統，如圖1。

圖1 單層大跨度鋼結構圖

2 工程施工的技術難點

本文結合以往的施工經驗，對大跨度超高工程施工過程中涉及的施工技術難點進行相關的探討和分析如下。

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構廠房的施工來說，鋼柱空中對接是一個重要的施工難點。鋼柱空中對接時，因為沒有任何的設計平臺，所以如何選擇鋼柱的分段位置和操作平臺類型，是個尤為重要的關鍵技術。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，需要多種吊裝機具，且吊裝過程中容易出現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

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

3 針對性施工措施

3.1 主要鋼構件安裝方法

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

（2）鋼柱的安裝。首先就是安裝鋼柱的預埋件，在進行預埋件安裝時，需要積極配合相關單位采取多級控制手段，保證預埋件的軸線偏差在可控范圍之內；其次需要對基礎面進行清理，測放出鋼柱縱向軸線。經復核無誤后，將軸線用墨線彈出，并且在基礎面上劃出標志醒目的標記。依據軸線尺寸放出鋼柱焊接的中心線，核實無誤后用墨線彈出做好標記，所做標記都需要在鋼柱基礎面外側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高，在加設墊鐵之后，需要再對其進行復測，墊塊的尺寸需要考慮到鋼柱本身的重量，基礎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，由此計算出其數量，如圖2。

圖2 安裝計算圖

（3）吊裝方法。該工程使用履帶吊來進行吊裝，鋼柱使用單機旋轉法吊裝，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行施工，先完成豎向構件的吊裝，然后吊裝平面構件，這樣可以有效地減少因建筑物縱向長度，導致出現的累計偏差，如圖3。

圖3 吊頂吊裝結構圖

（4）鋼柱首段安裝。在進行鋼柱吊裝前，首先應在鋼柱上綁設爬梯，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行連接，防止其晃動。另外，在地面事先安裝好纜風繩，減少高空作業的危險性，確保工作人員安全。鋼柱起吊過程中，需要依據構件的自重以及其連接形式選擇合適的卡扣，并由專業的工人對其進行綁鉤及現場指揮。吊車起吊時需要邊起鉤邊回轉，使鋼柱豎起來，并保持離地面40～60cm 左右距離，緩慢回轉把鋼柱放置到準確的位置。

3.2 高空對接平臺的設計

對于工業類廠房來說，有兩種常規做法：第一種采取臨時焊接的方法。上半部分鋪設木質雙跳板，其特點在于簡單快捷、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固定的鋼平臺。其主要特點在于安全可靠，完全能滿足現場施工需求，但是成本高，周轉率也比較低。針對此問題，在施工過程中經與設計方溝通，綜合項目特點，充分考慮承載量，選擇制作施工平臺，具體采用方案如下：

（1）由于格構鋼柱的雙支中間設置了水平綴條，可以通過設計優化，把構件跟綴條結合在一起，也就是說在選擇分段位置時，盡量選靠近綴條的附件，然后在綴條的上半部分增設花紋鋼板，作為臨時轉換平臺。

（2）在鋼管柱另外三個面設置鋼平臺的卡槽。

（3）與設計方溝通，取消原設計分段位置的斜綴條，把上下部分變更為平臺模式，并保證整個鋼柱的強度，使其形成一個天然的通道。

（4）根據鋼柱具體的尺寸和大小，將活動室的平臺設置好之后，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：首先做好相關材料的驗收工作，對于鋼管的管口進行百分之百檢查，避免加工過程鋼構件出現質量缺陷，從而影響現場拼接。其次，制作鋼管柱時，分別在上下安裝輔助板，同時在下柱頂部安裝一塊圓臺形鋼墊板，通過圓臺形內置墊板的不斷過渡，避免鋼柱對接時出現錯位。

（2）鋼柱穩定性控制

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行加固，確保鋼柱吊裝完畢后的整體穩定性。首先，在安裝前，重新對標高以及軸線進行復核，吊裝前需設置好纜風繩掛點，確保下柱的穩定性。其次，安裝完下柱后，及時完成杯口混凝土的澆筑，充分振搗確保混凝土密實度達到規范要求。

3.4 支撐系統的安裝

安裝支撐系統需要跟鋼柱的吊裝同時來進行，支撐系統的整體構件，相對來說還是比較輕的，可以使用50t 履帶吊或者是40t 汽車吊來進行吊裝，如果施工現場具備相關條件的話也可以實現多個作業面同時進行。支撐系統進行安裝以及部署的過程當中，要求所安裝的位置必須要準確，一定要達到設計的需求，確保整體鋼結構的穩定性，對整個支撐系統安排專人、專項、專車來進行安裝組織。

支撐系統的起吊點需要使支撐構件在空中形成一個安裝角度，避免在安裝的過程當中因為安裝角度不夠，需要不停地調整構件的情況，因為這樣可能會導致構件出現移位。當我們在空中形成安裝角度之后，能夠更好地縮短作業的時間，更加方便工人進行摘鉤，減少高空作業。可以采取半自動卡環來進行捆綁，吊裝完之后的構件，需要馬上對其進行調整，查看構件的垂直度以及水平度，確保各個構件之間是正確連接的，還需要調整好柱間支撐，使一邊柱撐能夠緊鎖，另外一邊能夠放松，當柱子達到了垂直度之后，需要將柱撐拉緊，利用屋脊點作為中線來對水平位置進行調整，并且需要對齊屋頂梁，這樣能夠保證屋頂是垂直的。

4 結束語

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目船體聯合車間工程廠房進行了相關的研究，該廠房為單層大跨度鋼結構廠房，其施工標準比較高，希望本項目的施工經驗能為類似工程提供更多的借鑒意義。