大跨度工業(yè)廠房鋼結構安裝技術分析

徐喻華

摘要：大跨空間鋼結構是目前工業(yè)建筑發(fā)展的重要方向之一，本文首先對我國鋼結構工業(yè)廠房的發(fā)展情況進行了簡要分析，其后詳細探討了大跨度工業(yè)廠房鋼結構安裝技術方法，最后圍繞案例詳細探討了單層大跨度鋼結構工業(yè)廠房項目的施工情況，以期可供類似項目提供有價值的參考。

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.

關鍵詞：大跨度;工業(yè)廠房;鋼結構安裝;工程案例

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

中圖分類號：TU758.11 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）24-0152-03

0 ?引言

隨著我國鋼鐵產(chǎn)能的不斷增大，為鋼結構建筑發(fā)展奠定了堅實的基礎，尤其是工業(yè)建設項目規(guī)模持續(xù)擴大，大跨度工業(yè)廠房鋼結構安裝施工越來越常見。在進行大跨度鋼結構施工時，往往面臨著鋼構件重量大、安裝高度高等問題，科學選擇安裝方法十分重要，本文主要圍繞大跨度工業(yè)廠房鋼結構安裝技術展開詳細論述。

1 ?鋼結構工業(yè)廠房概述

隨著國家經(jīng)濟的快速持續(xù)發(fā)展，我國鋼材產(chǎn)量持續(xù)增長，據(jù)統(tǒng)計，2019年鋼材產(chǎn)量累積120477.4萬噸，2020年1-4月累計37438.95萬噸，鋼材市場呈現(xiàn)為供大于求的局面，鋼材品種規(guī)格齊全、供應便捷，為我國鋼結構建筑發(fā)展提供了基本保障。

目前，我國鋼結構被用于各種工民建中，如住宅、商業(yè)建筑、工棚、廠房等，鋼結構廠房指的是主要承重構件、次結構構件均采用鋼材，主要特點可歸納如下：①結構整體剛度好，負荷能力強，縱橫向框架與支撐系統(tǒng)等共同受力，廠房結構整體剛度與穩(wěn)定性表現(xiàn)較好;②鋼材強度高、重量輕，適用于大跨度開敞空間重型工業(yè)建筑;③鋼構件工業(yè)化統(tǒng)一生產(chǎn)，現(xiàn)場吊裝、拼接，施工周期短、效益好;④鋼結構廠房為柔性結構，抗震性能好;⑤鋼材可重復利用，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，需做好防腐蝕保護工作，目前國內(nèi)加強了高性能耐火耐候鋼的研究，并被運用于一些特殊工業(yè)建筑。

2 ?大跨度工業(yè)廠房鋼結構安裝技術

目前，我國鋼結構工業(yè)廠房跨度不斷增加，相應的施工技術也面臨著更加嚴峻的考驗，合理的鋼結構安裝方案選擇與運用，直接關系到廠房施工安全性與經(jīng)濟性。下文主要將大跨度工業(yè)廠房鋼結構安裝技術分為常見方法、新興方法兩大部分進行探討。

2.1 鋼結構常見安裝方法

結合相關理論與實踐分析顯示，大跨度工業(yè)廠房鋼結構常見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，大跨度復雜空間鋼結構施工時，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：采用臨時支撐將節(jié)點與桿件在高空拼裝，完成拼裝后卸下臨時支撐。此方法適用于網(wǎng)狀結構，吊裝作業(yè)宜處于空曠場地，根據(jù)鋼構件情況合理選擇吊裝設備，同時臨時支撐必須牢固可靠，保證吊裝作業(yè)順利完成。③滑移安裝法：桿件安裝前設置滑軌，將劃分好的網(wǎng)架單元滑移至設計位置后組裝，適用于空間桁架結構、四角錐結構等。此方法使用的是滑移方法，必須配備合適的牽引設備，若是需要鋪設曲線滑移軌道，難度相對較大，其需定制專門的爬行器，總的來說成本較低且工期短。④整體安裝法：單元構件/桿件現(xiàn)場拼裝、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：結合實踐分析可知，大跨度工業(yè)廠房鋼結構往往需要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，有效提高鋼結構安裝施工效率與靈活性。

2.2 鋼結構新興安裝方法

隨著我國鋼結構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，下文就幾種工法進行分析：①網(wǎng)殼結構外擴法：主要用于球面網(wǎng)殼鋼結構作業(yè)，拼裝順序為“由上至下、由里至外”，施工現(xiàn)場完成球面網(wǎng)殼結構中心組裝，提升一段距離后繼續(xù)拼裝結構四周，然后繼續(xù)提升、安裝，循環(huán)往復至完成結構安裝工作。總的來說，此工法的優(yōu)勢在于造價低、臨時支撐少，整個鋼結構安裝質量有保證，目前已經(jīng)得到了推廣運用。②整體張拉法：此工法主要借助張拉設備完成鋼結構安裝，主要適用于索膜結構，方便人工控制、結構安裝精確度較好。③提升懸挑安裝法：也稱為是外擴安裝法，先拼裝設計標高最高范圍內(nèi)的結構并提升至設計高度，然后進行下一標高范圍內(nèi)結構安裝提升工作，依次完成結構整體安裝作業(yè)。此方法的優(yōu)點在于臨時支撐數(shù)量少、焊接質量高，但是對提升點的掌握與塔柱穩(wěn)定性提出了更高的要求。

3 ?實例探析

3.1 工程概況

本工程系西安飛機工業(yè)（集團）有限責任公司（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，結構型式為格構式鋼柱+鋼網(wǎng)架結構。屋蓋為三層正放四角錐焊接球節(jié)點網(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支點懸掛起重機2臺、10t的4支點懸掛起重機2臺，兩種吊車之間考慮過軌。屋面采用壓型鋼板輕型屋面。

3.2 鋼結構安裝方案

3.2.1 安裝方法

根據(jù)本工程的結構特點和以往類似工程的安裝經(jīng)驗，經(jīng)綜合考慮后安裝方法為：①格構式鋼柱采取工廠分2段加工、運輸，運到現(xiàn)場后地面搭設胎架進行對接拼裝成整根后用130t汽車吊進行吊裝。②網(wǎng)架采用整體液壓提升的方法進行安裝。

3.2.2 吊裝機械配備

本次施工的聯(lián)合庫鋼結構吊裝起重機械配備如表1。

說明：汽車吊根據(jù)進度安排提前進場.

3.2.3 施工總體流程（圖1）

3.3 鋼結構安裝施工要點

3.3.1 格構式鋼柱安裝

①格構式鋼柱分段。本工程鋼柱采用格構式鋼柱，柱腳為杯口插入式，柱底標高為-2.8m、-2.4m，柱頂標高為24.70m、26.7m。格構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L75×6、L160×10、L125×8，材質均為Q345B。格構式鋼柱整根最大長度為2.8+26.7=29.5m，屬超長構件，故分2段加工、運輸。

②格構式鋼柱現(xiàn)場拼裝。本工程格構式鋼柱運到現(xiàn)場后在地面搭設拼裝胎架進行對接組裝成整根后進行吊裝。現(xiàn)場拼裝機械采用2臺25t汽車吊。對接拼裝時采用臥拼（圖2）。

③格構式鋼柱吊裝。格構式鋼柱由中間往兩邊進行安裝。即14軸→25軸、14軸→1軸方向逐步進行施工（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。本項目對整個網(wǎng)架進行分塊，共分16塊網(wǎng)架，編號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進行拼裝。具體拼裝順序為：WJ1、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)點網(wǎng)架（圖4）?，F(xiàn)場拼裝總體流程為：測量定位，布設拼裝胎架→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。本項目屋面網(wǎng)架最大安裝標高+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，施工難度大。經(jīng)綜合分析決定采用超大型構件液壓同步提升技術，鋼結構安裝流程如下：1）在地面拼裝網(wǎng)架提升單元，在提升單元與上吊點對應的位置安裝提升下吊點臨時管，安裝液壓提升系統(tǒng)（圖5）;2）調試液壓提升系統(tǒng)，確認無異常情況后，進行試提，試提無問題后，開始正式提升，將提升單元整體提升2m后，暫停提升;3）補裝門頭位置網(wǎng)架結構，在提升單元與上吊點對應的位置安裝提升下吊點臨時管;4）結構形成整體后，將網(wǎng)架整體提升至設計安裝位置，補裝部分后裝桿件（圖6）;5）結構形成整體受力后，液壓提升器順序卸載，拆除提升設備及臨時措施，提升作業(yè)完成，補裝剩余后裝桿件（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，安裝過程中嚴格控制檁條側向扭曲和直線度。

4 ?結語

綜上所述，在我國工業(yè)建筑發(fā)展中，鋼結構憑借著輕型、高強度以及工業(yè)化制造技術的運用得到了越加廣泛的運用。結合工程實踐分析可知，鋼結構安裝方法眾多，包括分條（塊）吊裝、高空散裝以及滑移安裝等，具體需根據(jù)項目實際情況合理選擇，尤其是大跨空間施工往往構件本身尺寸大、重量重，相應的吊裝要求高、難度大，必須合理選擇吊裝設備、確定吊裝方法，保證項目安全、高質量的完成。

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