大跨度門式鋼框架工業(yè)廠房吊裝施工綜合技術(shù)

麻麗娜MA Li-na

（中鐵十五局集團(tuán)第二工程有限公司，上海201713）

0 引言

本工程為嘉善-新建年產(chǎn)20Gwh 鋰離子電池及系統(tǒng)總成項(xiàng)目，本工程M1 廠房平面尺寸359m×111.5m，結(jié)構(gòu)形式主要為門式剛架結(jié)構(gòu)，局部混凝土框架、夾層鋼框架結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)施工主要為鋼柱、屋面鋼梁、夾層鋼框梁、柱間支撐、屋面支撐、屋面墻面檁條等。構(gòu)件類型主要為H 型鋼柱、箱型鋼柱、H 型鋼梁（包含變截面）等主結(jié)構(gòu)，其中H 型鋼柱最大截面H800×450×12×18，箱型鋼柱最大截面□400×500×18×18，夾層鋼梁最大截面 H1000×280×10×14，屋面鋼梁最大截面 H（1300～800）×350×10×22，材質(zhì) Q345B、Q235B。廠房基礎(chǔ)為采用混凝現(xiàn)澆柱基礎(chǔ)，廠房鋼結(jié)構(gòu)采用工廠加工，現(xiàn)場(chǎng)吊裝的施工方法進(jìn)行施工如圖1。

圖1 M1 廠房鋼結(jié)構(gòu)整體三維示意圖

1 本工程的施工重難點(diǎn)

①項(xiàng)目分項(xiàng)工序多，涉及地基基礎(chǔ)工程、基坑圍護(hù)、主體結(jié)構(gòu)工程、屋面工程、廠區(qū)道路、圍墻、室外附屬等多個(gè)專業(yè)。場(chǎng)地地形較為平坦，起伏不大，基礎(chǔ)樁工程量較大，質(zhì)量控制要求嚴(yán)格，保證基礎(chǔ)質(zhì)量為施工重點(diǎn)[1]。

②本工程總體工期比較緊張，整個(gè)項(xiàng)目必須全面進(jìn)行全方面考慮，地基基礎(chǔ)施工和鋼結(jié)構(gòu)施工作為關(guān)鍵線路考慮，其他安裝及設(shè)備工程施工進(jìn)行穿插施工，各個(gè)工種之間必須相互協(xié)調(diào)進(jìn)行施工[1]。

③本工程鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量多，單根構(gòu)件重量大，前期加工制作工程量大，構(gòu)件安裝高度較高，因此施工重點(diǎn)在于吊裝方法、吊裝機(jī)械的選用。鋼結(jié)構(gòu)施工中必須密切配合建施、電施、結(jié)施、暖通及空調(diào)等有關(guān)圖紙施工，如：配合建施預(yù)留孔洞及柱與墻身的拉結(jié)鋼筋等；電施的預(yù)埋管線、防雷接地；結(jié)施的預(yù)埋管及預(yù)留洞等[2]。

2 本項(xiàng)目的施工總體方案

整個(gè)工程的施工程序組織原則為“工序流水、主體分段分層、交叉作業(yè)”，在地基基礎(chǔ)施工階段施工完成PHC管樁的搭設(shè)、獨(dú)立柱基礎(chǔ)；在主體施工階段，以鋼結(jié)構(gòu)工程為的重點(diǎn)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段完成屋面系統(tǒng)安裝、墻面系統(tǒng)安裝和其他附屬設(shè)施的施工。施工過程中合理的分區(qū)塊進(jìn)行，以便形成流水作業(yè)，保證鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的施工順序交接、交叉進(jìn)行、先后有序、自然過渡。

廠房擬安排6 臺(tái)50 噸汽車吊及6 臺(tái)25 噸汽車吊進(jìn)行廠房主體剛架（包括夾層鋼結(jié)構(gòu)）及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安裝。整個(gè)廠房劃分為三個(gè)施工區(qū)域，每個(gè)區(qū)域各4 臺(tái)（2 臺(tái)25 噸汽車吊、2 臺(tái)50 噸汽車吊）汽車吊在跨內(nèi)進(jìn)行流水施工，主結(jié)構(gòu)工程安裝完畢后即可進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安裝工程。（圖 2）

圖2 吊裝施工分區(qū)和順序示意圖

3 鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

本工程的重難點(diǎn)是施工門式鋼框架廠房的鋼結(jié)構(gòu)的施工。本項(xiàng)目部鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用工廠按照?qǐng)D紙定制，按照清單進(jìn)行出廠檢驗(yàn)和進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)驗(yàn)收，然后進(jìn)行吊裝安裝施工。施工采用多臺(tái)汽車吊互相配合進(jìn)行安裝作業(yè)[2]。

3.1 吊車的選擇 根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況，考慮到施工面價(jià)較大，層高為2 層，地基情況較好，選擇汽車起重機(jī)作為吊裝設(shè)備。然后根據(jù)吊重和其中器重設(shè)備額定重量表對(duì)機(jī)械的型號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證[3]。

選取最不利吊裝鋼柱進(jìn)行分析，最重一根大跨鋼柱重約4.88 噸，分2 節(jié)吊裝，采用50 噸汽車吊吊裝，吊裝半徑14m，根據(jù)50 噸汽車吊性能參數(shù)表可知，吊裝半徑14m，主臂長度30.4m，額定起重7.15 噸＞2.5 噸，滿足吊裝要求。

選取最重一榀屋面大跨鋼梁GJ2d（A～F 軸）進(jìn)行分析，大跨鋼梁整榀最重約9.18 噸，考慮1.2 安全系數(shù)，大跨鋼梁起吊重量為11.02 噸，吊裝距離為9m，根據(jù)50 噸汽車吊性能參數(shù)表可知，吊裝半徑9m，主臂長度30.4m，額定起重12.2 噸＞11.02 噸，滿足吊裝要求。

3.2 地腳螺栓的預(yù)埋施工 地腳螺栓工序的埋設(shè)需使用直埋法工法，在基礎(chǔ)底板綁扎鋼筋工序的時(shí)候，地腳螺栓群用鋼模板，兩者需固定在一起，也同時(shí)與柱基礎(chǔ)鋼筋籠牢固連接住，整體澆筑混凝土，一次固定。本工程鋼柱地腳螺栓的定位，與今后的梁柱能否順利的安裝有此關(guān)聯(lián)，即定位精度也與整個(gè)工程的施工質(zhì)量息息相關(guān)，因此要切實(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量工作[3]。

本工程高強(qiáng)螺栓的鋼號(hào)及螺母、墊圈應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。施工中所用的高強(qiáng)螺栓均按照規(guī)格、型號(hào)、分別儲(chǔ)存，穩(wěn)妥保存，防止因被潮氣滲入、氧化、混濁而侵染本身的品質(zhì)，開箱使用后的高強(qiáng)螺栓不能隨意紊亂擺放、串用，做到按計(jì)劃領(lǐng)用，施工未用完的高強(qiáng)螺栓及時(shí)回收到倉庫。在建造期間關(guān)鍵使用的建造器材有：手動(dòng)和電動(dòng)扭剪型高強(qiáng)螺栓扳手等。本工程高強(qiáng)螺栓的施工位置比較復(fù)雜，主要在剛架梁和牛腿的連接，鋼梁的截面和連接板的尺寸的種類又比較多。高強(qiáng)螺栓應(yīng)分別兩次栓緊住：第一次：在標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力的50%左右栓??；第二次：在標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力的100%左右拴住。等吊裝完成一個(gè)施工對(duì)象后，再開始安裝高強(qiáng)度螺栓，需鋼構(gòu)形成穩(wěn)定框架單元后。扭剪型高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行裝置時(shí)需注意安裝方向：螺母一側(cè)需螺栓的墊圈安住，墊圈孔有倒角的一側(cè)和螺母有圓臺(tái)的一側(cè)應(yīng)有接觸。螺栓穿入的方向應(yīng)以便利施工為首要條件，每個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)井井有條，規(guī)格品種需以設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝配置。穿入高強(qiáng)度螺栓用扳手緊固后，先卸下臨時(shí)螺栓，再完成高強(qiáng)度螺栓替換。初擰完畢的螺栓，應(yīng)做好標(biāo)識(shí)記錄以供確認(rèn)。為防止有遺漏的，需對(duì)高強(qiáng)度螺栓，當(dāng)日事當(dāng)日畢。擰緊次序都應(yīng)從螺栓群中間向四周對(duì)稱擴(kuò)散方式進(jìn)行緊固。每個(gè)高強(qiáng)螺栓的擰緊次序都應(yīng)：先中間，后逐漸向兩側(cè)逐一實(shí)行。電動(dòng)扭矩扳手的使用方法需在使用前必須進(jìn)行校核，扭矩偏差不得大于±5%，校核合格后方可予以使用。校正使用的扭矩扳手，扭矩偏差不得大于±3%。扭剪型高強(qiáng)度螺栓終擰結(jié)束表現(xiàn)為：需全部擰掉尾部梅花卡頭，不準(zhǔn)遺漏。制作廠商制作時(shí)，在安裝高強(qiáng)螺栓的節(jié)點(diǎn)部位不應(yīng)在其點(diǎn)涂裝油漆。對(duì)于高強(qiáng)度螺栓需在露天使用或需在接觸腐蝕性氣體的鋼結(jié)構(gòu)使用時(shí)，板縫連接處應(yīng)及時(shí)用膩?zhàn)臃忾]，在擰緊檢查驗(yàn)收合格后。

3.3 廠房鋼柱、鋼梁施工 在鋼柱吊裝前，地腳螺栓位置作全面的復(fù)核，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，以保證吊裝位置的準(zhǔn)確；清理干凈基礎(chǔ)表面，根據(jù)預(yù)埋件的復(fù)測(cè)放線，放置好保溫塊，放置的保溫塊與基礎(chǔ)面的觸碰時(shí)需平整又緊密，需要后澆的部分混凝土施工要密實(shí)。調(diào)整好底部螺帽，由專業(yè)測(cè)量人員跟蹤抄平，然后鋼柱直接用吊機(jī)吊裝就位。將柱的四面中心線與基礎(chǔ)放線中心線對(duì)齊切合，四面兼顧，中心線對(duì)準(zhǔn)或已使偏差控制在規(guī)范許可的范圍以內(nèi)時(shí)，穿上壓板，將螺栓擰緊。即為完成鋼柱的就位工作，及時(shí)拉設(shè)纜風(fēng)繩對(duì)鋼柱進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)固[4]。

屋面梁經(jīng)工廠分段制作，在工廠內(nèi)先進(jìn)行預(yù)拼裝件。進(jìn)場(chǎng)后進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)于變形的采用火焰矯正法進(jìn)行矯正。鋼架梁吊裝施工時(shí)，在鋼絲繩上串聯(lián)一5 噸葫蘆，以調(diào)整屋面主鋼梁在空中的樣子，同時(shí)在鋼梁兩端各系一根棕繩以利于工人在剛架下部可以方便的調(diào)整鋼梁準(zhǔn)確到位。

在屋面主鋼梁吊裝施工到位后，在松鉤之前應(yīng)連接相關(guān)屋面柱端連接板，驅(qū)使釀成一個(gè)空間框架的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。假如不能在松鉤之前安裝固定剛架梁，需設(shè)置拉設(shè)纜風(fēng)繩，以避免屋面主鋼梁歪歪斜斜。纜風(fēng)繩在吊裝之前應(yīng)放置到屋面主鋼梁上，共配置四根，滿足要求，其位置在鋼梁長度的1/3 處即可，下面配置在附近的鋼柱柱腳處即可。纜風(fēng)繩選用Ф14mm，使用1T 手拉葫蘆將其拉緊。屋面剛架梁間聯(lián)系桿件安裝后，纜風(fēng)繩亦可拆除。（圖3）

圖3 廠房鋼立柱、主鋼梁吊裝示意圖

3.4 廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工 本工程廠房屋面墻面同時(shí)施工，屋面安排六個(gè)作業(yè)班組，墻面安排四個(gè)作業(yè)班組。作業(yè)班組數(shù)量視現(xiàn)場(chǎng)情況可做調(diào)整。電機(jī)廠房擬配備6 臺(tái)25 噸汽車吊專門進(jìn)行圍護(hù)材料的吊裝。另外配備二臺(tái)平板車配合汽車吊進(jìn)行卸貨及倒運(yùn)。

屋面系統(tǒng)安裝流程為：屋面檁條就位→屋面底板安裝→保溫層→固定座安裝→屋面板安裝→扣合固定密封→清理檢修。墻面系統(tǒng)安裝流程為：測(cè)量放線→C 型墻梁安裝→次墻梁安裝→墻面板安裝→固定密封→清理檢修。

本工程屋面壓型彩鋼板長度較大，為避免運(yùn)輸困難，采用現(xiàn)場(chǎng)加工的方式，加工完成后采用吊機(jī)吊運(yùn)至屋面，屋面板生產(chǎn)區(qū)域選擇在廠房?jī)蓚€(gè)山墻處。墻面板采用工廠加工后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，按規(guī)格、數(shù)量堆放在待安裝墻面附近。彩鋼板堆放的地坪應(yīng)平整、不積水，屋面板堆疊不宜過高，以每堆不超過20 張屋面鋼板為宜。不得碰傷和污染屋面板。屋面板下方設(shè)置木枋防止板材污染與受潮。

屋面和墻面檁條的安裝，需在主體結(jié)構(gòu)形成剛性單元后才能進(jìn)行安裝，因單根重量較輕，安裝高度不高，安裝時(shí)可采用汽車吊串吊或采用滑輪人力提升。檁條在安裝時(shí)應(yīng)控制好檁條間距和相鄰兩根檁條端部高差，檁條間距控制在±5mm 之內(nèi)，相鄰兩根檁條端部高差不超過3mm。屋面檁條安裝施工時(shí)，必須采用安全的防護(hù)措施。安裝時(shí)，應(yīng)先打入一顆自攻螺釘，再對(duì)支座進(jìn)行一次修正，調(diào)整偏差，并同時(shí)注意支座端頭應(yīng)與屋面板鋪板安裝方向保持一致。修正完成后，再進(jìn)行其它螺釘，將其打入固定，固定座安裝完成后，施工人員將壓型鋼板抬到安裝位置，就位時(shí)先對(duì)準(zhǔn)板端控制線，然后將壓型鋼邊用力卡入固定支架。

3.5 廠房的涂裝施工 本工程采用拋丸除銹的方式，鋼構(gòu)件表面除銹等級(jí)為Sa2.5 級(jí)。噴涂防腐材料應(yīng)按順序進(jìn)行，先噴底漆，使其底層完全干燥后方可進(jìn)行中間的漆噴涂施工，務(wù)必做到每道工序嚴(yán)格受控。施工完成后的涂層應(yīng)表面不粗糙、外表清澈、顏色均勻分布、無結(jié)合不牢實(shí)、無參差不齊，膜層厚度應(yīng)達(dá)到技術(shù)規(guī)范規(guī)定要求。

通常涂裝工程施工應(yīng)該在環(huán)境溫度5℃以上，相對(duì)濕度應(yīng)在85%以下的氣候條件中進(jìn)行。表面涂裝前，必須清除一切污垢，如擱置期間產(chǎn)生的銹蝕和老化物，運(yùn)輸、裝配過程中的部位及損傷部位和缺陷處，均須進(jìn)行重新除銹。采用稀釋劑或清洗劑除去油脂、潤滑油、溶劑，上述屬于隱蔽工程，需填寫隱蔽工程驗(yàn)收單，交監(jiān)理或業(yè)主驗(yàn)收合格后方可施工。施工時(shí)應(yīng)備好各種計(jì)量器具、配料桶、攪拌器，按各種材料說明書中的使用方法進(jìn)行分別調(diào)配，充分?jǐn)嚢琛娡糠栏牧蠎?yīng)按順序進(jìn)行，先噴底漆，使底層完全干燥后方可進(jìn)行封閉漆的噴涂施工，務(wù)必做到每道工序嚴(yán)格受控。必須保證膜厚度，施工時(shí)應(yīng)按使用量進(jìn)行涂裝，經(jīng)常使用儀器為濕膜測(cè)厚儀，測(cè)定濕膜厚度，以控制干膜厚度且保證厚度均勻。不同類型的材料其涂裝間隔時(shí)間各有不同，在施工時(shí)應(yīng)按每種涂料的各自要求進(jìn)行施工，其涂裝間隔時(shí)間不能超過說明書中最長間隔時(shí)間，否則將會(huì)影響漆膜層間的附著力，造成漆膜剝落，影響后續(xù)工作。

4 鋼結(jié)構(gòu)廠房施工質(zhì)量控制技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)廠房施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照要求編制施工專項(xiàng)方案，明確施工質(zhì)量的保證措施，充分做好施工的各種準(zhǔn)備[4]，在施工過程中除嚴(yán)格按照規(guī)范要求的質(zhì)量進(jìn)行施工外，還應(yīng)重視如下質(zhì)量控制技術(shù)：

4.1 重視測(cè)量控制網(wǎng)建立，預(yù)埋件、鋼梁水平度控制精度高 本工程鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量網(wǎng)線主要為平面軸網(wǎng)控制，采用全站儀對(duì)每根鋼柱柱腳進(jìn)行測(cè)量，保證整個(gè)軸網(wǎng)的準(zhǔn)確。最后用經(jīng)緯儀對(duì)整個(gè)軸網(wǎng)的柱腳點(diǎn)進(jìn)行自檢閉合。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)安裝的對(duì)稱性和整體穩(wěn)定性，考慮剛架梁形式及安裝機(jī)械的吊裝能力，合理劃分施工區(qū)域，控制安裝總體尺寸，防止焊接和安裝誤差的積累。

4.2 強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝 本工程現(xiàn)場(chǎng)焊接主要為H型鋼柱及H 型屋面梁構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊接，鋼結(jié)構(gòu)的焊接操作，必須由專業(yè)焊接工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行；所有焊工應(yīng)經(jīng)考試且取得國家頒發(fā)合格證方能上崗，并應(yīng)根據(jù)工藝評(píng)定合格的試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)，編制焊接工藝方案；焊接工作需嚴(yán)格按照所編工藝方案中規(guī)定的焊接方法及順序等進(jìn)行操作。

4.3 做好涂裝工藝流程的質(zhì)量 注重涂裝作業(yè)的準(zhǔn)備工作和工作條件。涂裝前構(gòu)件必須完成清潔、除銹等工作，并經(jīng)過驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下一道工序。涂裝作業(yè)需在合適溫度和相對(duì)濕度等環(huán)境下施工。每道涂料測(cè)量時(shí)，需采用超聲波涂層測(cè)厚儀檢測(cè)，測(cè)定漆膜的厚度。涂裝完畢后，按規(guī)定測(cè)定漆膜總的厚度，90%以上測(cè)點(diǎn)的漆膜厚度必須達(dá)到規(guī)定值，未達(dá)到規(guī)定值的漆膜厚度值不低于規(guī)定值的90%。涂裝后4h 內(nèi)應(yīng)采取安全保護(hù)措施，避免遭受風(fēng)吹雨淋。風(fēng)沙、雨霧天等特殊天氣，不可進(jìn)行涂裝施工。

4.4 嚴(yán)格按照高強(qiáng)度螺栓施工工藝施工 本工程所使用的高強(qiáng)度螺栓均應(yīng)按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求選取，保證其產(chǎn)品性能符合標(biāo)準(zhǔn)。高強(qiáng)度螺栓連接的額定荷載、螺母和墊圈的硬度試驗(yàn)，應(yīng)在工廠中進(jìn)行完成。高強(qiáng)度螺栓施工的操作者必須接受過培訓(xùn)和技術(shù)交底，熟悉高強(qiáng)度螺栓施工的工藝方法。施工部位螺栓孔徑尺寸、摩擦面清理、連接板間隙處理必須完畢，符合施工條件。高強(qiáng)螺栓施工應(yīng)分兩次進(jìn)行初擰、終擰擰緊工作，第一次擰到標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力的50%左右，第二次擰到標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力的100%。本工程高強(qiáng)螺栓的施工位置比較復(fù)雜，主要在剛架梁和牛腿的連接，鋼梁的截面、連接板的尺寸的種類又比較多，屬于本工程的重點(diǎn)難點(diǎn)施工。

5 結(jié)束語

①在本項(xiàng)目工業(yè)大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的施工中，充分考慮施工設(shè)計(jì)、機(jī)械性能和場(chǎng)地布置等綜合因素，重視施工機(jī)械的選型和論證，為鋼結(jié)構(gòu)廠房的快速施工提供有力的保證。②施工場(chǎng)地的布置和交通導(dǎo)流、施工順序、機(jī)械位移和工序銜接等施工施工的關(guān)鍵因素，必須充分重視，現(xiàn)場(chǎng)模擬，多方論證，確保萬無一失。使場(chǎng)區(qū)內(nèi)的原料、車輛、施工作業(yè)人員和物流流通，才能達(dá)到工藝流程正確，減少施工之間的相關(guān)干擾和過分交叉作業(yè)，影響施工的進(jìn)度。③跟班作業(yè)，加強(qiáng)質(zhì)量的控制，特別是對(duì)焊接施工工藝、涂裝施工工藝、屋面的收邊工藝、高強(qiáng)度螺栓的施工工藝的控制，確保施工的質(zhì)量。