钢结构工业厂房施工技术及质量控制

许小英

厦门南强建筑工程有限公司（361000）

1 工程概况

本案例为某新建单层钢结构厂房，建设地点某开发区内， 该工业厂房建筑面积为17 834.6 m2，开间尺寸约151 m，进深尺寸约118 m，结构设计最大跨度约24 m，结构高度约10.8 m，结构设计安全等级为二级，结构设计使用年限为50 年，屋面结构为YK25-520-750 型轻型钢板，保温层采用15 mm 厚岩棉，维护结构采用80 mm 聚氨酯夹芯彩钢板，窗户采用铝合金一体成型塑钢窗。工程计划开工日期为2018 年12 月15 日，计划竣工日期为2019 年3月15 日。

图1 钢结构工业厂房施工平面布置图

2 钢结构工业厂房施工技术及质量要点分析

1）在钢结构安装施工时，相应的混凝土构件不得处于受力状态，钢结构可运用临时措施进行安装，钢结构自重产生的荷载可以通过临时措施传递至地基基础，临时措施的增加使得钢结构构件的吊装及安装质量问题突出[1]。

2）从图1 中可以看出，该项目钢结构安装施工操作空间有限，但安装工程量却异常大，导致无法直接动用大型吊装设备，现场采用4 台30 t 可移动轮胎吊车开展安装作业，吊车移动范围及操作空间相应加大，使吊装作业安全问题严峻。

3）由于该工业厂房屋面采用轻型钢板，屋面最大跨度为24 m，屋面轻型钢板的整体稳定和整体刚度较差，吊装作业时屋面轻型钢板的吊装精度要求较高，吊装的起吊速度、整体稳定控制、屋面轻型钢板平面内应变等问题更加难以控制。

4）在主要钢结构构件预拼装环节中，由于钢梁及钢柱的吊装单位外形尺寸和整体吊装重量相对较大，按照钢结构安装相应规范需专门编制专项吊装方案和专项吊装计划，并采取相应的安装保障措施， 确保吊装作业对其他施工环境的影响减至最低。

5）钢结构施工图纸的表达深度和严谨度不够，在主要钢结构构件的施工图设计及绘制时没有满足施工所需的深度，有些问题只有通过设计院发出设计变更才能处理，如厂房内纵向轴因与相邻的现存厂房相交出无具体做法，也无相关表达，询问设计院得知， 设计师不知道旁边还有现存厂房的情况，且已经设计的部分存在较多的与本工程不符的设计节点出现，施工图设计质量堪忧。

6）混凝土工程与钢结构安装工作存在较多的交叉作业和相互协调，如在钢结构柱在吊装安装完成后经及时校验无误，应同混凝土工程施工方配合，及时将钢结构柱底板与混凝土基础顶面之间的孔隙做二次灌浆处理，使得基础顶面与钢结构柱底板连接紧密、共同受力，但在实际的施工中，由于二次灌浆时间延后、二次灌浆密实度得不到保障等原因，致使混凝土基础与钢结构柱底板之间仍然留有较大的孔隙，留有一定的安全隐患。

7）由于本工程的施工期间跨越春节，导致现场作业人员流动量较大，作业人员之间的相互协调与配合默契度降低，现场钢结构吊装及临时措施较多，给钢结构施工技术及质量提出了更高的要求。

8）由于屋面跨度长达24 m，工厂预制和运输限制了屋面轻钢结构的制作，故而采取现场预制的方案，但施工现场场地狭小，加之4 台移动吊车同时进行吊装作业，各类施工作业人员来回穿插，不但给屋面轻钢结构的预制质量带来了隐患，也为现场安全管理增加了难度[2]。

3 钢结构工业厂房施工技术及质量问题分析

1）钢结构防腐作业不到位。 钢结构区别于混凝土结构，它在受力方面的表现要优于混凝土结构，但在防腐等方面的表现又劣与混凝土结构，且构件的主要材料为钢质材料，钢质材料因材料特质所限不能长期暴露在常温环境下使用，所以钢结构在施工中需采用防腐措施。 而本工业厂房建成后是作为生产和存放含有铅、铝等物质的蓄电池之用，使用环境中存在大量的酸雾，防腐工作严峻，但本工程仅在腐蚀性较大的区域将普通塑钢窗改为铝合金一体成型窗，其他门窗及主要钢结构构件均为采取有效的防腐措施，施工图设计文件里也没有对防腐区域及防腐措施作出进一步的设计及说明。

2）钢结构防火措施较差。 众所周知，钢质材料在高温环境下极易丧失承载力。 有研究结果表明，钢质材料在450 ℃～600 ℃中仅能维持基础承载力约15 min，当环境温度超过限值或环境高温时长超过限值时，钢质材料的整体抗压强度和整体稳定性呈现急剧下降趋势， 进而导致钢结构发生较大形变，直至彻底丧失承载力坍塌。 当然，在实际的工程设计时，出现火灾的概率相对较低，有些设计师便不重视钢结构防火设计，本工程在设计时存在钢结构防火措施不到位、不重视防火设计等问题，致使本工程存在较大的防火安全隐患。

3）钢结构与混凝土结构存在相互干涉问题。 由于本工程属于单层工艺厂房， 其承载的水平力较大，故而在竖向构件设计中按照水平力计算结果设置了较大的抗水平力构件—抗剪键，但在钢结构安装作业中，抗剪键和混凝土基础的顶部钢筋发生相互干涉问题，混凝土基础已经浇筑完成，无法更改，故而采用设计变更的方式将抗剪键部分开槽和加固，消除与基础顶部钢筋的干涉方得以顺利安装[3]。

4 钢结构工业厂房施工技术及质量控制措施

分析以上问题的原因，主要有环境因素、人的因素、环境和设备材料之间的交互作用、人和材料材料之间的交互作用等几个方面，见表1。为提高钢结构工业厂房施工技术及质量管理水平，特提出如下针对性措施：

1）严格执行标准及规范。 我国在钢结构设计及施工方面的标准及规范相对完善，但在设计和施工阶段严格执行却困难重重，主要原因在于设计及施工主要负责人对标准及规范不够重视，管理理念相对薄弱。 在本工程中，应结合当前设计及施工阶段所涉及的各类钢结构材料和结构形式，主要负责人严格把关，确保每个阶段能够严格执行现行标准及规范。 如上节中提到的钢结构防腐和防火措施不到位的问题，在严格执行标准和规范的前提下，此类问题便不会出现。

表1 主要原因汇总

2）推广结构设计与施工一体化。 结构设计包括岩土勘察、混凝土设计、钢结构设计等内容，这在传统的设计行业中属于三个不同的单位工作范围，而岩土勘察施工、混凝土施工、钢结构安装等也是三个不同的单位工作范围，这就给统一协调管理带来了较大的工作难度，且在各个单位相互配合时往往会因为立场不同、工作周期不同、责任心不同等发生相互干涉的问题，甚至会因为推卸责任而相互推诿。 如上节中提到的钢柱抗剪键与基础混凝土顶部钢筋间的干涉便是属于此类问题，由于混凝土设计、施工与钢结构设计、施工分为四家单位，在出现干涉问题后相互推诿，最后由建设单位出面提出解决方案， 由设计单位确认并出具设计变更方才解决，如结构设计、 施工一体化便不会存在此类问题，因此，文章认为推广结构设计与施工一体化具备较高的科学性、合理性。

3）不断加强专业人才培养。 专业人才始终是一个行业持续、健康发展的必要条件，在钢结构设计、施工等对人才要求相对较高的领域更是亦然。 我国高等院校对专业人才的培养相对较弱，学生毕业后尚不能独立开展结构设计、施工等工作，故而文章认为加强高等院校对专业人才的实训培养，对提高专业人才的自身能力和水平有着较高的可操作性。

5 结语

综上所述，当前我国设计、施工单位在钢结构工业厂房建设中仍然存在设计理念相对薄弱、标准规范执行不严、 专业人才建设有待提高等问题，因此为提升我国钢结构在设计、施工、管理等方面的整体能力，重视标准及规范的严格执行、提高设计施工管理理念、 不断加强专业技术人才的培养、推广结构设计一体化等措施确有必要。