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厂房大跨度钢结构施工技术

 【摘 要】钢结构凭借着诸多有点在各种建筑的施工中得到了广泛的应用。但我国大跨度空间钢结构应用时间并不长,在施工过程中还存在不少难题,因此,我们必须要做好严格的施工控制。本文通过结合具体的工程实例,主要对厂房大跨度钢结构的施工流程、安装等方面的技术展开探讨,期望能为类似的工程建设需要提供有益的参考。 

  【关键词】钢结构厂房;厂房大跨度;施工技术 

  0 引言 

  近年来,钢结构凭借抗振(震)性、抗冲击性好,可靠性较高,结构室内空间大、工业化程度较高等独特优势得到广泛的应用,其跨度和规模越来越大,新材料和新技术的应用越来越广泛,结构形式越来越丰富。我国大跨度空间钢结构原来的基础比较薄弱,但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要,近10余年来也取得了迅猛的发展。特别是2008奥运场馆建设为我国大跨空间钢结构的发展提供了巨大的机遇,给中国建筑结构技术提供了一个展现机会,涌现出了大量结构新颖、技术先进的建筑,同时也给施工单位带来了巨大的机遇和挑战。由此,本文将就厂房大跨度钢结构的施工技术进行探讨,期望能为有关方面的建设需要提供有益的参考。 

  1 厂房大跨度钢结构工程概况 

  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57m,工程结构形为钢筋混凝土框架结构,屋面为梯形屋架轻钢结构。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,见图1。 

  单位:mm 

  图1 钢结构梁、柱断面 

  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2。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2 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 钢结构的主要施工工艺技术 

  3.1 钢柱安装 

  3.1.1 钢柱安装方案的选择 

  57m 长钢屋架受到运输条件的限制,无法从场外专业的钢结构车间加工制作后运输,因而只能将构件运输到现场进行拼装。大跨度钢屋架一般可采用高空拼装法、分块吊装法、高空滑移组装法、单元或整体提升法等安装方法。 

  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  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。 

  3.3 屋架钢梁的安装 

  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。 

  4 总结 

  随着大跨度空间钢结构的飞速发展,其施工难度越来越大,技术要求越来越高,为了更好的推动钢结构施工的发展,需要广大科技工作者投入大量的精力进行研究,严格施工控制工作,并通过不断的研习,积极采用更为科学的施工方法,确保钢结构施工的质量与安全。 

  参考文献 

  [1] 覃忠.浅谈大跨度空间钢结构施工[J].中国高新技术企业.2013(16). 

  [2] 许立新、遇瑞.大跨度钢结构安装工艺的选择[J].施工技术.2013(20).

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