范 群

(廣西建工集團(tuán)第一安裝工程有限公司，廣西 南寧 530000)

由于國(guó)內(nèi)鋼材產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)，為鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用打下了良好的基礎(chǔ)，特別是隨著工業(yè)建筑工程的發(fā)展，大跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)的安裝也變得日益普遍。在大跨鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中，常遇到構(gòu)件自重大、安裝高度高的情況。因此，如何合理地選取安裝方式是非常重要的。文章著重介紹了大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)。

1 大跨度廠房使用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

1.1 綠色環(huán)保

在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，與原材料的使用相比，鋼材的使用更加簡(jiǎn)便，對(duì)周?chē)h(huán)境的影響也更小。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐步增強(qiáng)，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)其也起到了很大的推動(dòng)作用。在施工過(guò)程中，要用到水泥、砂、鋼筋、混凝土等材料。隨著都市人口的不斷增加，在進(jìn)行土木建筑施工時(shí)，必須注意周邊的環(huán)境，較大限度地降低對(duì)居住人員造成的不利影響，并將對(duì)環(huán)境造成的污染降到最低，而鋼結(jié)構(gòu)的使用能夠有效解決上述問(wèn)題。所以，要在我國(guó)大力推廣鋼結(jié)構(gòu)，使之更好地發(fā)揮其功能，推動(dòng)建筑業(yè)的發(fā)展。此外，由于其具有環(huán)保性能，強(qiáng)度高，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，可大大提高工程質(zhì)量。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)的性能好

鋼材的性能，強(qiáng)度相對(duì)較好，鋼結(jié)構(gòu)也有一定的抗震性能，比其它建材的使用性能要高。此外，鋼的總體硬度較高，內(nèi)部材料分布較為均勻，是一種較為理想的彈性體，能夠符合現(xiàn)代工程力學(xué)要求。鋼結(jié)構(gòu)比磚混結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式更具優(yōu)勢(shì)。鋼材是一種重要的結(jié)構(gòu)形式，具有塑造性、韌性和較高的承載力，在土木工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.3 施工工期短

用于工廠建筑的鋼筋材料，其材料的工業(yè)化水平比較高，特別是對(duì)鋼筋材料的加工，能夠確保鋼筋材料的專(zhuān)業(yè)化和機(jī)械化。進(jìn)而使得鋼筋材料的生產(chǎn)效率得以完成。工廠建筑中的重要構(gòu)件都要采用定型鋼材料，采購(gòu)人員可從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)此種鋼材，再將其送至安裝現(xiàn)場(chǎng)，從而縮短了施工周期。對(duì)于具有較強(qiáng)整體性的工廠建筑，可將鋼結(jié)構(gòu)拼裝后，再進(jìn)行吊裝、加固，從而減少了安裝的困難。而且，由于鋼結(jié)構(gòu)中有固定的螺栓，所以安裝和拆除都很容易，可以大大縮短建設(shè)周期。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)

2.1 高空原位安裝技術(shù)

高空原位安裝技術(shù)，可分為高空原位散裝與高空原位單元安裝兩種，后者是對(duì)前者的一種改良。在高處就地安裝更加高效，操作更簡(jiǎn)便，因此得到了廣泛的應(yīng)用。在原位安裝的施工中，必須先確定構(gòu)件的空間位置，再將其安裝到支撐平臺(tái)或吊裝平臺(tái)上，進(jìn)行高空拼接，并且要對(duì)單元塊的大小進(jìn)行劃分，要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的特殊形狀和吊裝設(shè)備的吊裝重量來(lái)進(jìn)行，并對(duì)吊裝位置進(jìn)行嚴(yán)格的控制，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止吊裝施工中產(chǎn)生塑性變形。

2.2 滑移施工法

滑移施工技術(shù)分為上部結(jié)構(gòu)塊滑移和下部支撐平臺(tái)滑移。在具體實(shí)施過(guò)程中，先對(duì)各部件的安裝塊進(jìn)行尺寸劃分，再按各塊體的大小確定支承平臺(tái)；其次，在施工過(guò)程中要安裝滑道，并對(duì)滑道的穩(wěn)定進(jìn)行修正，并對(duì)滑動(dòng)速率進(jìn)行嚴(yán)格的控制。而且，采用滑移法施工對(duì)建筑物的平整和規(guī)則、占地面積大等有要求。

2.3 分條或分塊安裝法

分條或分段的施工工藝，就是把空間結(jié)構(gòu)分成條、塊兩部分，再把它們之間的裝配連接起來(lái)，形成一個(gè)完整的整體(如圖1即為分條安裝示意圖)。在工程實(shí)踐中，應(yīng)確保分塊或者分條結(jié)構(gòu)的剛性，對(duì)分塊或者分條結(jié)構(gòu)等節(jié)點(diǎn)部位應(yīng)采取加固措施和安全措施。

圖1 分條安裝示意圖

2.4 液壓同步控制提升施工技術(shù)

液壓同步吊裝技術(shù)在實(shí)踐中，采用柔性的鋼索做支承，再用油缸的液壓同時(shí)起吊，該系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，能將重型鋼結(jié)構(gòu)從地上安全地起吊至指定地點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)安裝區(qū)的整體安裝施工。液壓同步控制吊裝施工技術(shù)操作方便，能實(shí)現(xiàn)大噸位大跨徑鋼結(jié)構(gòu)的吊裝、安裝，該技術(shù)是一項(xiàng)適用于大跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝的新技術(shù)。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)新興安裝方法

隨著國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的安裝與施工技術(shù)日趨成熟，一些新型的安裝方式也相繼被提出并得到了推廣，以下分析了不同的方法：1)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)外脹法。該產(chǎn)品主要應(yīng)用于球面網(wǎng)殼的鋼結(jié)構(gòu)工作，按照“自上而下，由內(nèi)向外”的順序進(jìn)行拼裝，在工地上完成了球面網(wǎng)殼的中部拼裝，吊裝到一段距離后，繼續(xù)朝結(jié)構(gòu)的四周進(jìn)行拼裝，然后再繼續(xù)吊裝，安裝，周而復(fù)始，完成結(jié)構(gòu)的安裝工作。該工藝的優(yōu)勢(shì)通常是費(fèi)用較低，較少的臨時(shí)支護(hù)，整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有保證，得到了廣泛的應(yīng)用；2)整體夾緊法。這種方法主要是通過(guò)夾緊夾具來(lái)完成鋼結(jié)構(gòu)的安裝，主要應(yīng)用在索膜結(jié)構(gòu)上，便于手動(dòng)操作，具有良好的安裝精度；3)標(biāo)高懸掛安裝法：也叫外擴(kuò)安裝，是指在設(shè)計(jì)標(biāo)高最高的地方，把結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)標(biāo)高上抬起，然后再將其抬升到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后，在下一標(biāo)高的基礎(chǔ)上，將結(jié)構(gòu)吊裝到設(shè)計(jì)標(biāo)高，從而實(shí)現(xiàn)整體的串接。該方法具有較小的臨時(shí)支護(hù)，具有很高的焊接質(zhì)量，但在吊裝過(guò)程中，對(duì)吊裝點(diǎn)的控制、支架的穩(wěn)定等提出了更高的要求。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

某鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目總建筑面積約89 000m2，由4個(gè)(即1#～4#)4層標(biāo)準(zhǔn)鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)施組成。其中1#設(shè)施和4#設(shè)施外形尺寸為88.5m×53.5m，2#設(shè)施和3#設(shè)施外形尺寸為97.5m×53.5m，建筑總高度為24.5m，首層層高8.5m，2層和3層層高5.5m，4層柱凈高5.0m，柱為方形鋼筋管混凝土柱。首層高度為8.5m，2層和3層高度為5.5m，4層高度5.0m，鋼柱的柱網(wǎng)尺寸為10.5m×9m，柱為方形鋼管混凝土柱，鋼梁為熱軋H型鋼，受力結(jié)構(gòu)材料為Q355B鋼。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工要點(diǎn)

3.2.1 吊裝機(jī)械選擇

吊車(chē)是鋼結(jié)構(gòu)廠房施工的主要設(shè)備，根據(jù)吊裝重量和吊裝高度擬選用2臺(tái)50t汽車(chē)吊+2臺(tái)25t汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝施工。即2臺(tái)50t汽車(chē)起重機(jī)負(fù)責(zé)鋼柱吊裝，2臺(tái)25t汽車(chē)起重機(jī)負(fù)責(zé)鋼梁連接和樓板垂直運(yùn)輸。

3.3 柱腳預(yù)埋件施工

3.3.1 柱腳預(yù)埋件形式

本項(xiàng)目使用的鋼柱為箱型鋼柱。柱基外露，首層鋼柱截面尺寸為900mm×700mm×22mm×22mm、700mm×7 000mm×20mm×20mm，地腳螺栓為M64地腳螺栓，長(zhǎng)度為1600mm，共16個(gè)。

鋼結(jié)構(gòu)廠房采用預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁基礎(chǔ)，基樁混凝土強(qiáng)度為C60，樁截面尺寸為450mm×450mm、400mm×400mm，承重平臺(tái)為多樁承重平臺(tái)(3～5根樁)，全部厚度為2 000mm。為確保16個(gè)M64錨栓能準(zhǔn)確埋入承重平臺(tái)，設(shè)計(jì)了錨栓定位模板。設(shè)計(jì)的定位模板用于牢固錨桿，并使用兩個(gè)125mm×10mm的角鋼支架，將16根錨桿焊接成一個(gè)穩(wěn)定的整體，并將錨桿焊接到錨固板和加勁板板上。

3.3.2 預(yù)埋件安裝方法

用預(yù)應(yīng)力混凝土建造地基并拆除方樁后，就開(kāi)始建造儲(chǔ)料平臺(tái)。以4個(gè)2 000mm(高)×2 500mm×2 500mm的樁承臺(tái)為例。為便于柱基預(yù)埋件的施工，將高度為2 000mm的承臺(tái)分為兩部分，即先施工500mm高的預(yù)留施工縫，然后在橫截面上插入賬面尺寸為12mm、長(zhǎng)度為500mm的抗剪鋼筋，鋼筋按8×8的規(guī)格排列，間距為300mm。畫(huà)出錨栓的中心位置和高度，然后安裝錨栓及其框架，并用周?chē)匿摻顚⒖蚣芄潭ㄔ阱^栓上。以防止混凝土澆筑過(guò)程中錨栓位置發(fā)生偏移，以及承重平臺(tái)發(fā)生振動(dòng)，從而影響預(yù)埋結(jié)構(gòu)的最終精度。然后進(jìn)行承重平臺(tái)澆筑，待承重平臺(tái)澆筑至地腳螺栓1 500mm位置時(shí)，停止?jié)仓⒄駬v密實(shí)，預(yù)留100mm地腳螺栓。以調(diào)整鋼柱連接的垂直度。澆筑和振搗過(guò)程中要注意對(duì)錨栓定位模板的位置和高度進(jìn)行復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)有偏差，需第一時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，確保錨栓預(yù)埋精度。

3.4 鋼柱安裝

3.4.1 吊裝安排

鋼結(jié)構(gòu)共4層，高度為24.5m。為減少跨度結(jié)構(gòu)中的接縫數(shù)量，鋼柱被分為兩段。為減少跨度施工中的接縫數(shù)量，鋼柱組裝分為上下兩段，其中下段長(zhǎng)14.0m，上段長(zhǎng)10.0m。吊裝采用單旋轉(zhuǎn)方式，施工順序以移動(dòng)距離順序?yàn)榛A(chǔ)，從而減少了起重機(jī)的停機(jī)次數(shù)，提高了吊裝結(jié)構(gòu)的安全性。

3.4.2 鋼柱的吊裝

為了保證鋼柱的垂直度，便于校正，在吊裝鋼柱時(shí)，采用一點(diǎn)正吊的方法。即先用防風(fēng)繩與鋼柱吊點(diǎn)連接固定，并清理地基。然后用50t汽車(chē)吊將鋼柱下段吊至基礎(chǔ)正上方。緩慢下降到指定位置，操作人員就位，并用起重機(jī)調(diào)整鋼柱與地腳螺栓的對(duì)位，在緩慢下降中將鋼柱放在基礎(chǔ)板上。與此同時(shí)，操作人員及時(shí)擰緊螺母，固定鋼柱。然后擰緊拉索并用花紋固定螺栓將風(fēng)纜末端與預(yù)設(shè)膨脹螺栓牢固連接。吊裝上部鋼柱時(shí)首先將鋼柱上部吊到鋼柱下部的正上方。然后將其慢慢降至上表面的下部，使上下鋼柱耳板緊貼在一起。使用夾具和高強(qiáng)度螺栓將上下鋼柱耳板臨時(shí)固定牢固。鋼柱焊接牢固后，必須進(jìn)行調(diào)整和校正固定鋼柱閣樓的上下部分。

3.5 鋼梁安裝

鋼結(jié)構(gòu)廠房的鋼梁由Q355B熱軋H型鋼組成，重量為0～4t。主梁和次梁采用25t移動(dòng)式起重機(jī)吊裝。而鋼架部分則依次從廠房中心向兩側(cè)，使用50t隨車(chē)吊進(jìn)行吊裝施工。同時(shí)，為了保證鋼梁吊裝的安全，在鋼梁上弦兩端各設(shè)置一個(gè)定位擋板(構(gòu)件出廠前焊接好)。鋼梁吊裝前。必須檢查鋼柱中心位置的垂直度和橫向彎曲損失。確保垂直度和橫向彎曲損失符合允許偏差的要求。然后開(kāi)始吊裝鋼梁。用2臺(tái)25t移動(dòng)式起重機(jī)對(duì)鋼梁進(jìn)行兩點(diǎn)吊裝，第一次試吊。試吊合格后，正式起吊至鋼梁設(shè)計(jì)高度。并旋轉(zhuǎn)吊臂使鋼梁到達(dá)設(shè)計(jì)位置。并通過(guò)人工控制繩索將鋼梁準(zhǔn)確地安放在兩根鋼柱上。鋼梁和鋼柱就位后，用高強(qiáng)度螺栓臨時(shí)固定鋼梁和鋼柱。然后松開(kāi)吊鉤。重復(fù)吊裝下一根鋼梁，直至所有鋼梁吊裝完畢。鋼梁安裝完成后，需要對(duì)安裝精度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)程序和標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 鋼梁安裝的允許偏差(mm)

由于這種鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)較多，使用的高強(qiáng)度螺栓數(shù)量也相對(duì)較多。而在組裝鋼梁時(shí)。每個(gè)高強(qiáng)度螺栓都是作為臨時(shí)緊固螺栓使用的，即第一個(gè)螺栓連接已經(jīng)完成。鋼梁拆除后，可根據(jù)節(jié)點(diǎn)情況從中間向兩端擰上高強(qiáng)度螺栓，實(shí)現(xiàn)最終的螺紋連接。注意，初始螺栓扭矩應(yīng)≥最終螺栓扭矩的50%，并在最終螺栓連接之后。未擰梅花頭的螺釘數(shù)量應(yīng)少于節(jié)點(diǎn)螺釘數(shù)量的5%。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，工業(yè)建設(shè)對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，這種鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式也很有實(shí)際意義。為了促進(jìn)大型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在工業(yè)設(shè)施中的推廣和應(yīng)用，加強(qiáng)施工技術(shù)的研究，為了確保工業(yè)場(chǎng)所的大型鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)質(zhì)量，必須強(qiáng)化各組成部分的質(zhì)量控制與驗(yàn)收。推廣建筑業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。