工业厂房钢结构安装技术的研究

赵梦光

（山西省工业设备安装集团有限公司，山西太原 030032）

0 引言

近年来，基于我国建筑行业的快速发展、工业化水平的提高，钢结构厂房规模、数量持续扩大。根据我国工业厂房钢结构施工情况分析显示，其施工速度快、安装便捷，同时具有绿色环保的优势，为确保钢结构质量可靠，加强安装技术研究具有重要意义。

1 我国钢结构建筑发展情况

近年来，钢结构在我国建筑领域中的运用十分广泛，包括商业建筑、住宅以及生产厂房等均在从混凝土建筑逐渐转向钢建筑。从建筑行业的发展现状来看，钢材已成为一大重要的建筑材料，根据2019 年数据统计显示，我国钢结构产量达7579 万t，基于产量支撑下，钢结构凭借着强度高、自重轻、抗震性能好、节能环保等诸多优势，市场空间进一步扩大。

根据钢结构建筑的使用情况来看，其生产简单、使用便利、性能优越，通过钢结构的运用可有效改变传统混凝土施工的烦琐工序，缩短作业工期、减少环境污染，对此在工程实践中加强相关术研究具有重要意义。

2 工业厂房钢结构安装技术要点

工业厂房钢结构安装，主要以钢结构焊接、钢柱与钢梁安装、高强螺栓安装为主，具体安装技术要点如下：

2.1 钢结构焊接

在工业厂房钢结构制作安装中，不同零部件连接、节点连接，主要是通过焊接形式实现的。根据相关统计显示，钢结构连接作业中焊接操作的占比达90%，在焊接施工中必须有效控制焊接应变与变形，具体焊接技术要点如下：

（1）合理选择焊接材料，有效控制焊缝化学成分，降低母材与焊接材料中形成的低熔点共晶物；

（2）合理安排施焊顺序，减少焊缝截面积、数量，焊缝尽量对称，减少焊缝拘束度，严格控制焊接残余应力，防止焊接变形问题的出现；

（3）严格控制焊接工艺参数，包括电流、焊接速度，确保焊道截面上等宽度与深度比值满足工艺要求，同时落实焊前预热、焊后缓冷工作，避免出现冷裂缝。

2.2 钢结构安装

工业厂房钢结构安装中，主要是将加工完成的各种钢构件，根据施工图进行组装形成整体结构。在钢结构的整体安装过程中，主要分为钢柱与钢梁安装、高强螺栓安装两大部分，具体安装要点如下。

2.2.1 钢柱与钢梁安装

（1）钢柱安装。 在工业厂房钢柱安装时，需严格根据构件设计参数、现场条件以及施工工期，合理选用吊运机具，并配备相应的工作人员，详细安装要点如下：①钢柱吊装前，对基础与地脚螺栓进行再次验收，同时还需对柱子的外观质量、几何尺寸进行检查；②钢柱吊装时，严格根据实际情况合理确定吊点；③钢柱就位时，缓慢回钩、准确穿引螺栓，将柱子地脚螺栓紧固到位；④钢柱安装校正时，可采用单构件安装校正法，即：确保每节柱子柱顶中心线重合，要求偏差≤2mm。

（2）钢梁安装。在完成钢柱的安装后安装钢梁，将每两根柱作为一个安装组，起吊钢梁后做好校正工作，调整好钢梁位置后，当连接板螺栓孔对正后将螺栓穿入固定；将每两层作为一个安装单元，先下层梁、后上层梁，先主梁、后次梁，次梁与主梁的安装方法相同。

钢柱、钢梁全部就位后，使用2 台经纬仪从不同方向跟踪测控，对梁、柱标高与柱垂直度进行全方位的校核，确保所有测量值满足要求后，方可对高强螺栓进行终拧，再加焊梁、柱连接板与焊钉。

2.2.2 高强螺栓安装

工业厂房钢结构安装时，高强度螺栓安装是一个重要施工内容，具体措施如下：

（1）临时螺栓安装：安装高强度螺栓前，可使用2 个及其以上普通螺栓，也可使用高强螺栓固定，但是此高强螺栓不可再作为强螺栓使用。临时螺栓拧紧后，对拼装好的构件轴线进行检查，及时发现扭曲变形等情况并校正，根据实践情况可将各种处理方法归纳如表1 所示。

表1 轴线偏差处理方法

（2）高强螺栓连接：通过临时螺栓将所有问题处理完毕后，连接高强螺栓，相同节点位置使用同一批次高强螺栓。此外，当气温≤-10℃或是摩擦面潮湿时，需停止高强螺栓连接作业。

3 工程案例

3.1 工程概况

本工程为高端冷轧取向硅钢项目主厂房-（Ⅰ区），建筑面积4.077 万m2，门式刚架结构，建筑结构安全等级二级，设计使用年限50 年，建筑抗震设防类别：丙类，抗震设防烈度为Ⅷ度。厂房1-37 轴/E-F 轴钢梁跨度 39m、15-37 轴/F-H 轴钢梁跨度 33m、1-15 轴/F-G 轴钢梁跨度 42m。

3.2 钢结构安装方案

本工程钢结构安装的主要构件有钢柱、柱间支撑、屋面梁、系杆、柱间支撑、托架、托梁、屋面檩条、墙面檩条、吊车梁、制动梁及辅助支撑等。钢柱上柱采用实腹式柱（Q345B）；下柱采用格构式柱（Q345B）；钢梁（Q345B）、托架（345B）、吊车梁（Q345C）采用焊接H 型钢，柱间支撑采用槽钢与钢管组成的桁架；屋面水平支撑采用钢管组成的桁架；屋面檩条采用高频焊焊接H 型钢，材质为Q235B。

钢柱、钢梁连接采用栓焊组合的节点形式，采用扭剪型高强度螺栓连接，性能等级10.9 级；檩条与钢梁采用C 级普通螺栓连接；屋面支撑、柱间支撑采用焊接连接。厂房钢柱F 轴/1～15 轴，单件最大重量为16.8t，柱顶标高为26.1m（11 根）。钢梁F～G 轴/1-15 轴拼装后，最大长度41.5m，单件最大重量11.5t。

3.3 钢结构安装流程

本工程钢结构安装主要施工工艺流程如下：安装准备→钢柱安装→钢柱校正→柱间钢性系杆安装→钢梁拼装→钢梁安装→柱间刚性支撑连接→钢吊车梁安装→屋面墙面檩条安装→除锈刷涂料→检查验收。

3.4 钢结构安装技术要点

3.4.1 安装准备

钢结构安装前，复验并记录基础中心轴线、基础支承面标高等；检查吊装机械及吊装机具，根据施工组织设计要求搭设操作平台；钢柱安装前，应在柱身面放出中线或安装线，安装时与基础放出的控制线对准，确保钢柱安装定位准确。

3.4.2 钢柱安装

本工程钢柱安装前将护笼爬梯安装固定在钢柱上。本工程钢柱安装方法如下：

（1）钢柱用汽车吊双机吊装（25t 汽车吊配合安装），单根钢柱最大重量16.8t，选用120t 汽车吊（70t 履带吊）吊装，作业半径控制在12m 范围之内，起吊时钢柱的根部要掂实，保证在根部不离开地的情况下，通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回旋转，逐步将钢柱扶直，待钢柱停止晃动后在继续提升，为了使吊装平稳，应在钢柱上端栓一根白棕绳牵引，单绳取柱长的1.2 倍，直径φ25mm。

（2）钢柱起吊时，应边起钩，边转臂，使钢柱垂直离地。

（3）钢柱吊装至杯口内，吊车悬提钢柱、人工缓慢就位。

（4）由于工期紧，在没有形成稳定体系之前，钢柱在纵向设置两道揽风绳，缆风绳用花篮螺丝预紧，如图1 所示即为揽风绳布置示意图。缆风绳设置从15 轴/E 轴开始～1 轴/E 轴依次设置。15轴/E 轴～14 轴/E 轴安装完柱间支撑，形成稳定体系，方可拆除15轴/E 轴缆风绳。缆风绳在结构没有形成稳定体系之前不予拆除。其他轴线以此类推。

图1 揽风绳布置

3.4.3 钢柱校正

（1）采用水平尺初调钢柱垂直度，然后使用2 台经纬仪进行观测，以千斤顶或缆风绳调整。

（2）采用大撬棍或采用油压千斤顶加链索、托座，按水平方向顶校钢柱，在顶校过程中须不断观察基础标高，调整垫板厚度，以防校正时垫板滑落。

（3）用两台经纬仪，从纵横轴线观察钢柱中心，校正钢柱垂直度，抗风柱竖直，使其钢柱垂直度控制在10mm 之内（见图2）。

图2 钢柱垂直校正测量

3.4.4 柱间刚性系杆和柱间支撑安装

（1）钢柱校正后，先安装柱间刚性系杆、再安装钢梁。系杆安装若遇困难，不得随意切割，及时查找原因，采取必要补强措施。

（2）柱间支撑安装时先在地面平台拼装后焊接部分节点，整体吊装安装，安装节点焊接可靠后方可摘钩。

3.4.5 钢梁拼装

钢梁拼装根据场地情况不同吊距，选用现场25T 吊车吊装安装。本工程钢梁为两节钢梁，现场立式拼装，拼装场地应坚实、平整，应在拼装平台或拼装胎架上进行拼装，拼装工艺：钢梁吊装拼装→安装双夹板定位→等强拼装焊接→复核尺寸。

3.4.6 高强度螺栓安装

本项目采用扭剪型高强度螺栓连接副安装要点如下：

（1）高强度螺栓需由施工人员直接穿入对应的孔洞中，不得用锤子夯击强行穿入。

（2）螺栓的穿入方向必须保持一致，若局部有应力阻碍可以稍加调整。

（3）高强度螺栓安装必须在晴好天气或阴天进行。

（4）垫圈位置应相同，其正反面的方向也应注意。

（5）安装后需对螺栓与孔的紧密度进行检查。

所有高强度螺栓安装完成后进行紧固，先初拧、再终拧，从接头刚度大的地方朝着不受拘束的自由端依次紧固。

3.4.7 钢梁安装

本工程钢梁安装采用50t 汽车吊双机吊装，第一施工段由15轴向1 轴方向安装；第二施工段由15 轴向29 轴安装；第三施工段由29 轴向37 轴安装。由于本工程 E-F 轴、F-G 轴、F-H 轴跨度为39m、42m、33m，钢梁长度较长，设置4 个吊点，吊点位置经过计算确定。吊装就位后应立即临时固定。

为了形成稳定的结构，安装时采用综合安装法。柱间有竖向支撑体系构件的，需将支撑体系安装完毕，稳定结构后进行该跨的钢梁安装。校正合格后，向两端推进安装。

钢梁吊装就位安装冲钉和普通螺栓，然后安装高强度螺栓，高强度螺栓的施拧工艺同前，因本工程梁柱连接节点为栓焊组合形式，施工顺序是先栓后焊。焊接作业在形成单元结构，校正合格后进行。

3.4.8 防腐涂装

钢结构安装后，对表面进行清理，安装工程碰撞的油漆和焊接等部位要进行补涂施工，补涂前应编写补涂工艺，按照正式涂装的层数和涂层厚度要求进行补涂施工。

4 结语

综上所述，当前我国钢结构工业厂房正处于一个快速发展阶段，并在持续探索与改进设计、施工技术。随着工业厂房规模的扩大、结构形式的多样化发展，对钢结构安装提出了更高的要求，对此必须加强相关技术分析，严格根据项目实际情况选择吊具、制定吊装方案，规范落实钢柱、梁与高强度螺栓的安装工作，切实提高钢结构厂房安装质量，满足实际使用需求。