徐喻華

摘要：大跨空間鋼結(jié)構(gòu)是目前工業(yè)建筑發(fā)展的重要方向之一，本文首先對(duì)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的發(fā)展情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，其后詳細(xì)探討了大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)方法，最后圍繞案例詳細(xì)探討了單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房項(xiàng)目的施工情況，以期可供類似項(xiàng)目提供有價(jià)值的參考。

Abstract： Large-span spatial steel structure is one of the important directions for the development of industrial buildings. This article firstly analyzes the development of steel structure industrial plants in China， and then discusses in detail the technical methods of steel structure installation for large-span industrial plants. The construction situation of the single-story large-span steel structure industrial plant project is discussed in detail around the case， in order to provide a valuable reference for similar projects.

關(guān)鍵詞：大跨度;工業(yè)廠房;鋼結(jié)構(gòu)安裝;工程案例

Key words： large span;industrial plant;steel structure installation;engineering case

中圖分類號(hào)：TU758.11 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）24-0152-03

0 ?引言

隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)能的不斷增大，為鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，尤其是工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工越來(lái)越常見(jiàn)。在進(jìn)行大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，往往面臨著鋼構(gòu)件重量大、安裝高度高等問(wèn)題，科學(xué)選擇安裝方法十分重要，本文主要圍繞大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)展開(kāi)詳細(xì)論述。

1 ?鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房概述

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，我國(guó)鋼材產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年鋼材產(chǎn)量累積120477.4萬(wàn)噸，2020年1-4月累計(jì)37438.95萬(wàn)噸，鋼材市場(chǎng)呈現(xiàn)為供大于求的局面，鋼材品種規(guī)格齊全、供應(yīng)便捷，為我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展提供了基本保障。

目前，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)被用于各種工民建中，如住宅、商業(yè)建筑、工棚、廠房等，鋼結(jié)構(gòu)廠房指的是主要承重構(gòu)件、次結(jié)構(gòu)構(gòu)件均采用鋼材，主要特點(diǎn)可歸納如下：①結(jié)構(gòu)整體剛度好，負(fù)荷能力強(qiáng)，縱橫向框架與支撐系統(tǒng)等共同受力，廠房結(jié)構(gòu)整體剛度與穩(wěn)定性表現(xiàn)較好;②鋼材強(qiáng)度高、重量輕，適用于大跨度開(kāi)敞空間重型工業(yè)建筑;③鋼構(gòu)件工業(yè)化統(tǒng)一生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)吊裝、拼接，施工周期短、效益好;④鋼結(jié)構(gòu)廠房為柔性結(jié)構(gòu)，抗震性能好;⑤鋼材可重復(fù)利用，與混凝土等材料相比，在節(jié)能、環(huán)保方面表現(xiàn)優(yōu)異;⑥傳統(tǒng)鋼材耐熱不耐火，需做好防腐蝕保護(hù)工作，目前國(guó)內(nèi)加強(qiáng)了高性能耐火耐候鋼的研究，并被運(yùn)用于一些特殊工業(yè)建筑。

2 ?大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)

目前，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房跨度不斷增加，相應(yīng)的施工技術(shù)也面臨著更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)，合理的鋼結(jié)構(gòu)安裝方案選擇與運(yùn)用，直接關(guān)系到廠房施工安全性與經(jīng)濟(jì)性。下文主要將大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)分為常見(jiàn)方法、新興方法兩大部分進(jìn)行探討。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)常見(jiàn)安裝方法

結(jié)合相關(guān)理論與實(shí)踐分析顯示，大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)常見(jiàn)安裝方法主要有以下幾種：①分條（塊）吊裝法：將網(wǎng)架分為條/塊單元分別吊裝，大跨度復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，不得在跨中放置分條/塊的位置，防止出現(xiàn)安全隱患。②高空散裝法：采用臨時(shí)支撐將節(jié)點(diǎn)與桿件在高空拼裝，完成拼裝后卸下臨時(shí)支撐。此方法適用于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，吊裝作業(yè)宜處于空曠場(chǎng)地，根據(jù)鋼構(gòu)件情況合理選擇吊裝設(shè)備，同時(shí)臨時(shí)支撐必須牢固可靠，保證吊裝作業(yè)順利完成。③滑移安裝法：桿件安裝前設(shè)置滑軌，將劃分好的網(wǎng)架單元滑移至設(shè)計(jì)位置后組裝，適用于空間桁架結(jié)構(gòu)、四角錐結(jié)構(gòu)等。此方法使用的是滑移方法，必須配備合適的牽引設(shè)備，若是需要鋪設(shè)曲線滑移軌道，難度相對(duì)較大，其需定制專門(mén)的爬行器，總的來(lái)說(shuō)成本較低且工期短。④整體安裝法：?jiǎn)卧獦?gòu)件/桿件現(xiàn)場(chǎng)拼裝、統(tǒng)一吊裝，包括整體吊裝、整體頂升、整體提升三種方法。⑤綜合安裝法：結(jié)合實(shí)踐分析可知，大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)往往需要2～3種安裝方法共同使用完成，如整體吊裝法+高空散裝法等，有效提高鋼結(jié)構(gòu)安裝施工效率與靈活性。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)新興安裝方法

隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)安裝施工體系的不斷成熟，一些新的安裝方法被提出并得到了推廣，下文就幾種工法進(jìn)行分析：①網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)外擴(kuò)法：主要用于球面網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)，拼裝順序?yàn)椤坝缮现料?、由里至外”，施工現(xiàn)場(chǎng)完成球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中心組裝，提升一段距離后繼續(xù)拼裝結(jié)構(gòu)四周，然后繼續(xù)提升、安裝，循環(huán)往復(fù)至完成結(jié)構(gòu)安裝工作?？偟膩?lái)說(shuō)，此工法的優(yōu)勢(shì)在于造價(jià)低、臨時(shí)支撐少，整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量有保證，目前已經(jīng)得到了推廣運(yùn)用。②整體張拉法：此工法主要借助張拉設(shè)備完成鋼結(jié)構(gòu)安裝，主要適用于索膜結(jié)構(gòu)，方便人工控制、結(jié)構(gòu)安裝精確度較好。③提升懸挑安裝法：也稱為是外擴(kuò)安裝法，先拼裝設(shè)計(jì)標(biāo)高最高范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)并提升至設(shè)計(jì)高度，然后進(jìn)行下一標(biāo)高范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)安裝提升工作，依次完成結(jié)構(gòu)整體安裝作業(yè)。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于臨時(shí)支撐數(shù)量少、焊接質(zhì)量高，但是對(duì)提升點(diǎn)的掌握與塔柱穩(wěn)定性提出了更高的要求。

3 ?實(shí)例探析

3.1 工程概況

本工程系西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下稱西飛）在廠區(qū)內(nèi)興建的部總裝智能裝配廠房（629#）。建筑物占地面積41392m2，總建筑面積41043m2，其中一層建筑面積40427m2，二層建筑面積616m2。

建筑物總軸線尺寸為274m×151.94m，由單層主廠房及地上兩層附樓組成，結(jié)構(gòu)型式為格構(gòu)式鋼柱+鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。屋蓋為三層正放四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，網(wǎng)架平面尺寸為274.0m×140.30m，覆蓋面積為38442m2，跨度為140.3m，柱距為12.0m，支承形式為下弦周邊支承，下弦中心標(biāo)高27.50m，基本網(wǎng)格尺寸6.0m×6.0m，網(wǎng)架端部厚度7.60m，支座采用球鉸支座。網(wǎng)架下弦有起重量10t的5支點(diǎn)懸掛起重機(jī)2臺(tái)、10t的4支點(diǎn)懸掛起重機(jī)2臺(tái)，兩種吊車之間考慮過(guò)軌。屋面采用壓型鋼板輕型屋面。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝方案

3.2.1 安裝方法

根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和以往類似工程的安裝經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)綜合考慮后安裝方法為：①格構(gòu)式鋼柱采取工廠分2段加工、運(yùn)輸，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后地面搭設(shè)胎架進(jìn)行對(duì)接拼裝成整根后用130t汽車吊進(jìn)行吊裝。②網(wǎng)架采用整體液壓提升的方法進(jìn)行安裝。

3.2.2 吊裝機(jī)械配備

本次施工的聯(lián)合庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)吊裝起重機(jī)械配備如表1。

說(shuō)明：汽車吊根據(jù)進(jìn)度安排提前進(jìn)場(chǎng).

3.2.3 施工總體流程（圖1）

3.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工要點(diǎn)

3.3.1 格構(gòu)式鋼柱安裝

①格構(gòu)式鋼柱分段。本工程鋼柱采用格構(gòu)式鋼柱，柱腳為杯口插入式，柱底標(biāo)高為-2.8m、-2.4m，柱頂標(biāo)高為24.70m、26.7m。格構(gòu)式鋼柱的肢桿采用熱扎型鋼，其截面規(guī)格為HN900×300×16×28、H900×300×20×35，綴條采用角鋼，其截面規(guī)格為L(zhǎng)75×6、L160×10、L125×8，材質(zhì)均為Q345B。格構(gòu)式鋼柱整根最大長(zhǎng)度為2.8+26.7=29.5m，屬超長(zhǎng)構(gòu)件，故分2段加工、運(yùn)輸。

②格構(gòu)式鋼柱現(xiàn)場(chǎng)拼裝。本工程格構(gòu)式鋼柱運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后在地面搭設(shè)拼裝胎架進(jìn)行對(duì)接組裝成整根后進(jìn)行吊裝。現(xiàn)場(chǎng)拼裝機(jī)械采用2臺(tái)25t汽車吊。對(duì)接拼裝時(shí)采用臥拼（圖2）。

③格構(gòu)式鋼柱吊裝。格構(gòu)式鋼柱由中間往兩邊進(jìn)行安裝。即14軸→25軸、14軸→1軸方向逐步進(jìn)行施工（圖3）。

3.3.2 網(wǎng)架地面拼裝方案

①網(wǎng)架加工、安裝區(qū)塊劃分。本項(xiàng)目對(duì)整個(gè)網(wǎng)架進(jìn)行分塊，共分16塊網(wǎng)架，編號(hào)WJ1～WJ16。

②網(wǎng)架地面拼裝。1）拼裝順序：西飛629#部總裝智能裝配廠房網(wǎng)架地面拼裝方向由中間兩邊同時(shí)進(jìn)行拼裝。具體拼裝順序?yàn)椋篧J1、WJ2→WJ3、WJ4、WJ5、WJ6→WJ7、WJ8、WJ9、WJ10→WJ11、WJ12、WJ13、WJ14→WJ15、WJ16。2）拼裝流程：西飛629#部總裝智能裝配廠房網(wǎng)架為3層正放四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架（圖4）?，F(xiàn)場(chǎng)拼裝總體流程為：測(cè)量定位，布設(shè)拼裝胎架→先拼裝第1層弦層的球和桿件→接著拼裝第1層腹桿和第2層弦層的球和桿件→最后拼裝第2層腹桿和第3層弦層的球和桿件。

③網(wǎng)架整體液壓提升安裝方案。本項(xiàng)目屋面網(wǎng)架最大安裝標(biāo)高+39.1m，采用分件高空散裝方法，較難滿足吊裝要求，且高空組拼胎架較難搭設(shè)，施工難度大。經(jīng)綜合分析決定采用超大型構(gòu)件液壓同步提升技術(shù)，鋼結(jié)構(gòu)安裝流程如下：1）在地面拼裝網(wǎng)架提升單元，在提升單元與上吊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置安裝提升下吊點(diǎn)臨時(shí)管，安裝液壓提升系統(tǒng)（圖5）;2）調(diào)試液壓提升系統(tǒng)，確認(rèn)無(wú)異常情況后，進(jìn)行試提，試提無(wú)問(wèn)題后，開(kāi)始正式提升，將提升單元整體提升2m后，暫停提升;3）補(bǔ)裝門(mén)頭位置網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在提升單元與上吊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置安裝提升下吊點(diǎn)臨時(shí)管;4）結(jié)構(gòu)形成整體后，將網(wǎng)架整體提升至設(shè)計(jì)安裝位置，補(bǔ)裝部分后裝桿件（圖6）;5）結(jié)構(gòu)形成整體受力后，液壓提升器順序卸載，拆除提升設(shè)備及臨時(shí)措施，提升作業(yè)完成，補(bǔ)裝剩余后裝桿件（圖7）。

3.3.3 屋面檁條安裝

本工程屋面檁條和網(wǎng)架在地面一起拼裝好，然后整體提升，安裝過(guò)程中嚴(yán)格控制檁條側(cè)向扭曲和直線度。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)工業(yè)建筑發(fā)展中，鋼結(jié)構(gòu)憑借著輕型、高強(qiáng)度以及工業(yè)化制造技術(shù)的運(yùn)用得到了越加廣泛的運(yùn)用。結(jié)合工程實(shí)踐分析可知，鋼結(jié)構(gòu)安裝方法眾多，包括分條（塊）吊裝、高空散裝以及滑移安裝等，具體需根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況合理選擇，尤其是大跨空間施工往往構(gòu)件本身尺寸大、重量重，相應(yīng)的吊裝要求高、難度大，必須合理選擇吊裝設(shè)備、確定吊裝方法，保證項(xiàng)目安全、高質(zhì)量的完成。

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