宋德喜
中国有色金属工业第十四冶金建设公司 云南昆明 650031
摘要：随着国民经济的不断发展，各行各业都得到了进一步的发展。钢结构的构建广泛应用于建筑行业。工业厂房的钢结构安装工程应该有一个良好的控制方法，毕竟环境决定成果，有一个好的控制方法和计划，才能按照所计划的预想去实施和实行，有具体的措施与步骤。文章主要对某单层大跨度钢结构厂房安装技术进行探析。
关键词：单层大跨度钢结构；安装技术；厂房
1、工程概况
某厂房工程为单层大跨度钢结构厂房，长755.2m、宽206m，总建筑面积为124985.4m2，占地面积155728.1m2，钢结构总量为16500t。厂房跨度有33、39m两种，建筑外立面高度分别有15.7、20.7、29.8m三种，厂房屋面自西向东呈阶梯状升高。
钢结构为杯型基础，杯斗深度1100～2150mm。厂房屋架梁最大跨度（D～G轴间）39m，共49榀，其余跨度均为33m，共276榀。钢柱由2根H650mm×300mm×20mm×20mm型钢组合成2100mm×650mm的钢格构柱，共有钢柱458根。屋面钢梁全部采用焊接H型钢，其中GJL39为重量最大的一榀屋架梁，其截面尺寸为H（900～1400）mm×450mm×14mm×30mm，单榀质量为11.8t。屋架梁安装高度共3种，分别为13.6、18.8、27.9m。采用Q345B钢材，钢构件表面均采用抛丸处理，除锈等级达到Sa2.5。
2工序流程
钢结构面积大，工期要求紧，为此钢结构安装分为3个施工段，见图1。第一施工段B1～B4区，第二施工段C1～C3区，第三施工段D1～D3区。各施工段形成流水作业。承台施工完毕后，钢构件进场。根据构件编号，按施工先后顺序摆放在相应的承台侧边，方便吊装。
图1 钢结构安装分区
施工流程：钢构件进场→钢柱安装→杯斗灌浆→柱间支撑、系杆安装→屋架钢梁安装→水平支撑安装→校正及高强螺栓终拧→屋面檩条安装→墙梁安装→钢结构验收。
3、主要施工工艺技术
3.1钢柱安装
3.1.1钢柱安装方案的选择
由于高跨部分钢柱的长度为29.8m，受运输条件的限制，只能将该部分钢柱分段加工和运输。钢柱运输时分解为二段，进场后钢柱拼装进行整体吊装的方案，钢柱两端长度分别为22.3、7.5m，其质量分别为20.303、2.582t。
3.1.2基础复测
结构吊装前必须进行基础杯斗位置复测，其杯口底面标高偏差允许-5mm，基础杯口深度＜H/100且≯10mm（H为钢柱长度），预留孔中心偏移＜10mm。
3.1.3钢柱拼装
为保证构件组装的精度，防止构件在组装的过程中由于胎架的不均匀沉降而导致拼装的误差，组装场地要求平整压实。经现场测量平整压实后的场地，其均布荷载后的下沉量控制在5～10mm。胎架采用铺设300mm×500mm×10mm×12mm的H型钢梁，钢柱水平放置于型钢梁上并找平，当高差较大时采用钢楔调整找平。为防止组装平台沉降引起胎架变形，胎架旁建立胎架沉降观察点实时监控，待沉降稳定后方可进行焊接。
3.1.4钢柱吊装
1）吊装机械的选择。根据钢柱重量，高跨部分（外立面高度29.8m）钢柱使用一台100t履带吊进行吊装，同时配合一台50t汽车吊进行抬吊。低跨部分（外立面高度15.7、20.7m）采用一台50t汽车吊进行吊装。
2）钢柱吊点的选择。根据钢柱的形状、长度、重量、起吊方法及吊装机械的起重能力，吊点设置在上层牛腿处，在肩梁两侧各焊接两个挂钩耳板，板厚30mm，长度300mm，外挑120mm。
3）钢柱吊装方法。高跨部分钢柱吊装时，100t吊车挂住钢柱上部起吊点，垂直上升，另一台50t吊车从下部1/3位置处溜尾兼抬吊，减少中间弯曲应力。钢柱垂直吊起，当柱脚面高出杯顶200mm左右后，旋转吊臂到杯口顶，操作人员扶好柱子对准杯口，然后慢慢下落，当柱脚接近杯底时（约30～50mm）时刹住车，对准底部轴线，四个面插入8个钢楔，每个面两个，用大锤轻敲临时固定。先对小面中线，再对大面中线，使在钢柱上标注的四个面中心线与基础上划出的纵横十字线对准。将钢柱落到杯底并锤打牢固，用经纬仪在大小面调整垂直度，揽风绳配合调整垂直度，调整完毕后用锤逐步打牢。钢柱吊装就位后，先进行初步的调整偏差，在刚度较小的方向上层吊车梁牛腿位置设置四根缆风绳，有竖向支撑跨的钢柱必须立即进行竖向支撑的安装。
4）钢柱校正。根据钢柱的实际长度、柱底的平整度、钢牛腿顶部及柱顶距柱底部的距离，有吊车的钢柱重点是保证牛腿顶部标高值，来决定基础标高的调整数值。在钢柱的纵横十字线的延长线上或稍偏的位置架设两台经纬仪，进行垂直度测量，经纬仪与纵横十字线的夹角应＜15°。
3.2杯型基础杯斗灌浆
钢柱平面位置和垂直度校正好后，当天内杯斗灌浆完成，否则在浇灌前须再次复核。浇灌前将缝中杂物清除干净并浇水湿润，杯斗灌浆材料为C40微膨胀细石混凝土。杯斗灌浆时从钢柱四个方向同时浇灌，同时使用微型振动棒进行振实，微型振动棒不得触碰钢柱和钢楔。灌浆分两次进行，第一次杯斗浇灌高度至固定钢柱的钢楔下部，待钢楔拆除后混凝土再灌满至基础面标高。
3.3屋架钢梁安装
3.3.1屋架钢梁拼装
屋架梁分段运输到现场进行拼装，拼装工作在现场进行，沿吊机行走路线摆放。屋面梁分段进场后，首先对屋架梁的外型几何尺寸、焊接质量、运输过程中的变形情况进行检查，合格后才能进行组装。钢梁拼装时，根据出厂屋面梁的编号用木方将相邻的二段梁垫实，使连接端板对齐，然后用尖锥定位，穿入定位安装螺栓将分段的屋架梁拼装成整体，定位螺栓必须自由穿入。
3.3.2吊装前准备及机械选择
由于屋架的侧向刚度较弱，在吊装前用木杆进行加固，以增加屋架的侧向刚度，同时准备好护身栏杆、上下梯子及缆风绳。低跨屋架部位，梁安装高度为13.6、17.4m，吊装载荷135kN，吊臂高度35m，吊臂长度36m。吊车选择QUY50-2型履带起重机，该机在主臂长37m，作业半径8m时起吊质量为16.6t。高跨屋架部位，钢梁安装高度27.9m，吊装载荷180kN，吊臂高度47m。选择QUY100型履带起重机，该机在主臂长48m作业，作业半径10m时起吊质量为30t，完全可满足屋架梁吊装要求。
3.3.3屋架吊装方法
屋架梁吊装应先形成空间受力体系，增强钢结构的稳定性。因钢柱垂直面和屋架水平面均有柱间支撑和水平支撑，所以先安装有屋面系杆和柱间支撑、水平支撑的钢柱、钢梁，临时用缆风绳固定第一榀屋架，件全部安装到位后，然后向两边延伸安装，以此确保钢结构形成空间稳定的受力体系。屋架钢梁起吊选择两点起吊方法，另外在梁中设置一根平衡辅助吊点，辅助吊点主要作用是减少梁中部摆动，减少梁在吊装过程中的变形。安装屋架钢梁时，首先在屋架梁上选择合适的绑扎点并在钢梁两端拴上麻绳作为调整方向的牵制溜绳，吊装前准备工作就绪后，首先进行试吊，吊起高度为100～200mm时停止调运，检查索具牢固和吊车的稳定性，确定安全后将钢梁慢车吊起，再由人工在地面拉动预先扣在大梁上的控制绳，转向就位。两端放上定位夹板后穿上高强螺栓并对高强螺栓进行初拧，在松开吊钩前做初步校正，对准柱顶定位轴线就位并调整钢梁垂直度及检查梁侧向弯曲，用两个方向四根钢缆加以固定。第一榀钢梁校正结束后，栓焊连接处放上工艺衬条进行焊缝焊接，焊接结束后现场及时进行焊缝探伤。在对钢柱与钢梁连接夹板上的高强螺栓紧固前，跨内两侧钢柱上必须留有朝向内侧方向的钢缆绳固定，并注意观测，防止因屋架梁下挠而影响安装精度。第二榀钢梁同样吊装就位好后，不要松钩，临时与第一榀钢梁固定，跟着安装支撑系统及部分檩条，最后校正固定的整体，从而形成空间稳定刚性单元。从第三榀开始，在钢梁脊点及上弦中点装上檩条即可将钢梁固定，同时将钢梁校正好。对钢梁屋脊线必须控制，使屋架与柱两端中心线等值偏差，这样各跨钢屋架均在同一中心线上。
3.3.4钢结构安装注意事项
对进场的屋面梁进行逐根现场复核，主要复查屋面梁各段节的几何尺寸，各端板的联结螺栓孔距等必须的安装数据，并作好书面记录。钢梁吊装时，应与设备安装单位及时沟通，当吊车梁无法在厂房空间内安装时，应在屋面预留出吊车梁的安装洞口。其预留方法是，钢结构受力构件均安装完毕，预留屋面次梁和檩条不安装。钢梁到现场后进行预拼装，拼装要连接处要严丝合缝，注意消除制作过程中的变形，拼装达到轴线重合、破口处相对高度控制在3mm以内方可进行焊接，当焊接完成后对焊缝质量进行探伤检测。钢柱、钢梁吊装时，绑扎点位置应设置钢护套或柔性护套，以保护吊装绳和钢构件。屋架梁吊装前钢柱灌浆混凝土强度应不低于设计强度的75%。
穿入定位安装螺栓时，严禁用锤敲打进入，如有个别孔眼仅有小量偏差可用尖锥拔借孔隙，也可用元锉或绞刀适当扩孔，当错位孔超过1.2d（d为孔径）时应返厂返修，严禁动火扩孔。施工前做好摩擦面的抗滑移系数，高强螺栓的扭矩系数、预拉力等试验。高强螺栓拧紧顺序，应从螺栓群中部开始，向四周扩展，逐个拧紧。高强螺栓的初拧、复拧、终凝在24h内完成，直至拧掉螺栓尾部梅花头，其丝扣宜露出2～4扣。
4、结语
钢结构施工精度要求高，因此必须要求工厂制作、基础施工、现场拼装、吊装等各工序质量严格控制，相互配合，特别是针对大面积厂房大跨度钢结构安装要求更高。所以，只有在施工过程中加以重视，加强监管，总包单位与分包单位全力配合好，才能实现钢结构施工的质量、安全目标。
参考文献：
[1]卜东雁，刘红军，工业厂房钢结构安装工程的质量控制[J].施工技术，2007（S1）.
[2]毛盛泰.工业厂房钢结构安装的焊接质量控制[J].装备制造技术，2009（05）.
论文作者:宋德喜
论文发表刊物:《基层建设》2015年14期供稿
论文发表时间:2016/1/14
标签：屋架论文; 钢梁论文; 钢结构论文; 螺栓论文; 屋面论文; 吊车论文; 厂房论文; 《基层建设》2015年14期供稿论文;