论某工业厂房钢结构施工技术要点

孙羽

钢结构凭借跨越能力强、装配化施工比重高、内部空间利用率好等优势，被大规模应用在工业厂房项目中。通过推广钢结构厂房不仅加速了厂房基建的施工效率，还开拓了建筑工程低碳化、绿色化的发展新途径。为了进一步明确钢结构厂房在实际工程项目中的应用情况，本文以某钢结构厂房建设项目为案例，详述了钢结构厂房的施工工艺过程，明确了钢构件加工生产的关键点，分析了主要施工技术要点。通过实践经验发现钢结构厂房的施工效率高、工艺流程简单，极大地降低了工程建设项目的投入产出比。

伴随国内基础设施建设水平的持续提升，国内基础设施建设领域迎来重大变革，钢结构逐渐成为基础设施建设领域的“生力军”；我国目前的大型工业厂房基本采用轻钢结构，轻钢结构建筑与传统混凝土建筑相比，不仅跨越能力更强、空间利用率更好，而且施工效率更高，结构抗震能力更加优异。因此本文通过某产品生产线房建项目钢结构工程为案例，总结钢结构工程施工技术要点，具有十分重要的工程实践意义。

一、工程概况

项目为某产品自动化生产线房建工程，该工程总建筑面积：27780.16m2；耐火设计等级3 级，地震设防烈度6 度，设防标准属丙类，钢结构的设计服役年限为25 年。其中第11#产品包装车间厂房基础为独立基础，上部结构全部采用预制钢结构，设计服役年限为25 年；钢架横梁、承重柱、吊车梁等主体承重结构选用Q345B 级钢，端头板、联系板等附属构件也选用Q345B 级钢，局部结构加劲肋板选用Q235B级钢，其他附属构件选用Q235 级钢；用于装饰的檩条选用冷弯薄壁型槽钢，拉条选用圆钢，支撑杆件选用角钢；为了确保钢构件之间的连接固定强度，主体构件之间连接均采用GB10.9 或JSSS10t 级高强摩擦型螺栓，且摩擦面应保证裸露，不允许喷漆，高强螺栓采用喷砂法除锈，除锈后的螺栓表面抗滑移指标不能低于0.45（钢材为Q345）或0.35（钢材为Q235）；混凝土强度等级：基础部分混凝土强度等级为C25，垫层混凝土强度等级为C20。钢筋混凝土保护层厚度：基础：40mm。

二、钢结构厂房施工工艺及过程

（1）主要工艺过程如下：施工前场地的“三通一平”→钢构件运输→钢构件吊装准备→主体桁架梁及承重柱吊装→檩条支撑杆吊装→防锈蚀处治→屋面系吊装→其它附属构件吊装→装饰装修工程→临时结构拆卸→交工验收；

（2）屋面系统安装工艺流程：前期筹备→主梁吊装及校正→檀条压杆吊装及固定→排水天沟施工→虹吸式雨水外排管道施工；

（3）屋面梁连接程序：现场对接微调→高强螺栓预位→高强螺栓初步紧固→高强螺栓完全紧固→螺栓密封保护。

三、钢结构构件加工制作工艺要点

1.钢结构制作的主要工艺流程

结合现场施工机械配置及施工工艺要求，拟定的构件生产加工流程如下：承重柱→桁架梁→檩条、排水天沟、天沟支撑系→附属构件→屋面系（配件）→墙面系（配件）。

2.钢结构制作施工技术要点

（1）放样

①样板制作应先放样，以保证样板尺寸的准确性和精确性；

②放样比例尺为1:1，直接将其放至样板操作台上，如果实际尺寸过大，可分段放样；部分构件仅对节点部分的尺寸给出了明确的设计尺寸，为了减少工作量，可按比例缩小放样，但必须保证放样准确；

③放样交汇处应外加铁皮保护，同时用尖锐刀具在表面划出连接点；

④放样完毕后应由检测员现场检测，以确保构件加工参数的精确性和准确性。

（2）下料切割

①钢材下料前应详细核对钢材的型号、规格及种类，由质量检测员签字确认，保证主材各参数与设计图纸一致；

②母材的切割线应提前弹出，弹线应保证平直，尤其对于表面欠光滑的钢板，应特别注意弹线精度；母材对焊前应进行必要的探伤检测，质量达标后方可切割或焊接，如需使用剪切机剪板，则一次剪切长度不能超过剪切机的极限尺寸；

③母材下料切割误差应满足±1.5MM（人工切割）要求，自动化切割误差应满足±1.0MM（自动切割）要求，垂直度应小于母材板厚的5%，同时应满足±1.5MM 的误差要求，切割线边缘应保证光滑，不允许出现毛边、凹凸不平等问题；

④母材切割后，应及时检测切割面、切割误差、切割飞溅物，检测达标后，作合格标识并入库备用。

（3）制孔及矫正

①成孔选用冲击成孔、钻孔、气割等方式，通常情况下，优先选用钻孔成孔技术；

②成孔前使用刀具在钢构件表面刻画孔道中心点，为了提高成孔效率，可将多层钢板层叠后统一成孔；

③若成孔误差超过规范限值，则无法使用钢块填充，可选用与母材相匹配的焊条将孔道填充后，重新成孔；

④钢构件矫形可选用物理矫形和加热矫形两种方式，条件允许的情况下，优先推荐物理矫形；

⑤若使用加热矫形技术，则应严格遵照操作规程，连续矫形次数不能超过两次，如果矫正量超限，可在相反方向加热弥补。

（4）组立机组装

①钢构件装配前，装配人员现场应组织召开技术交底会议，项目总工应做好技术培训和监督工作，会前组织工人共同熟悉装配图纸，熟悉各种装配工艺，检查各钢构件的尺寸、外形、数量是否满足技术标准；

②装配定位选用断焊技术，焊接有效长度应介于30mm-50mm 之间，且不低于设计焊接长度的2/3，断焊焊缝分布应均匀，且焊缝强度和抗变形刚度应满足规范要求；

③大型钢构件装配前应布置专用的操作平台，同时进行1：1 放样，保证放样准确后，方可开展构件装配作业。

（5）焊接与再矫正

①选用门式埋弧焊接机，将H 型钢对焊连接；

②焊接过程中使用的焊条、给定的焊接电压、电流强度等指标，应根据焊接母材的特性现场确定；

③为了避免对焊过程中，焊接附加应力产生的焊接变形，对焊应在专用的矫正机上完成。

（6）喷丸除锈及涂装

①钢构件成品应使用喷丸除锈机械自动除锈，经处理的钢构件表面不允许出现毛刺、咬边或其它明显病害；

②钢构件表面的喷丸除锈标准不能低于Sa2.5 级，同时应确保后续涂装工艺的顺利进行。

③钢构件经除锈处理后，在返锈前应完成首道底漆涂刷工作，且整个底漆涂抹作业应控制在24h 之内完成。

（7）钢构件验收

①用于装配的钢构件在预制出厂前应完成各项检测，且出厂的预制钢构件应具备完备的各项检测证书和产品合格证；

②为了避免装配过程中出现问题，预制构件应在厂家进行试拼，以检测构件的尺寸、强度等质量是否满足装配要求。

（8）成品的堆放及装运

①预制的各类钢构件应根据尺寸、部位分别标识并存放；

②钢构件运输前应做好计划，根据装车顺序提前布置好，以避免不必要的翻动；

③预制钢构件成品装车运输前，应进行最后的检查，避免遗落关键构件；

④考虑到公路运输的限高要求，建议车辆的装运高度应控制在4.5m 内，且钢构件纵、横向超宽不能大于2m。

四、钢结构基础施工技术要点

（1）为了保证上部结构的承载可靠性，应做好基础部分的施工处治，基础预埋应控制好地脚螺栓的外伸长度，同时保证基础支撑面的标高满足设计要求；

（2）基础部分的现浇混凝土达到终凝后，在基础表面标注中线点，并弹线确定，根据弹线位置给出地脚螺栓的布置位置；

（3）为了提高地脚螺栓的定位效率，建议使用定制的钻孔钢模板配合定位；

（4）地脚螺栓固定后，校核螺栓的丝扣标高是否满足设计要求，标高满足设计要求后，应将其直接焊接固定于钢筋网架上；

（5）为了保护地脚螺栓的螺纹，避免后期螺母脱扣，应在螺纹表面覆盖专用的防护套。

图1 钢柱柱底标高引测示意图

五、钢结构安装工程施工技术要点

1.施工准备阶段

（1）钢构件吊装装配前，应核对材料明细表，同时查验构件的质量合格手续；

（2）基础及预埋件应查验校核定位轴线的方位、标高及平整度等指标，查验后弹线定位，具体定位详见下图1 所示；

（3）考虑到基础及钢构件两种对象之间的差别，为了统一量测标准，应使用同一量测工具。

2.钢结构安装

（1）本项目的主体构件吊装作业拟采用两台12t级的起吊机械联合作业，其它附属构件则配合人工吊装完成，承重钢柱采用旋吊法，考虑到主体结构跨径较大，为了减少起吊周转量，建议先在地面组装后再起吊，起吊过程中应配合人工辅助；

（2）为了提高起吊机械的作业效率，同时保证起吊作业安全可靠，吊装前应设计合理的吊装次序方案，优先吊装竖向构件；

（3）竖向承重钢柱吊装过程中应配合钢柱进行矫正和装配作业，钢柱预位并紧固后，继续进行钢横梁吊装作业；

（4）当承重柱和钢横梁吊装预位后，继续吊装两榀间的横向联系杆，联系杆与主体构件共同构成稳定的承重体系；

（5）为了加快吊装作业效率，檩条、墙梁、拉条及角隅支撑等附属构件可交叉作业；

3.钢柱的吊装与校正

（1）承重钢柱起吊工艺与装配式钢筋砼承重柱类似，考虑到项目工期紧张，为了提高吊装效率，机械吊装需配合人工抬拉，钢构件预位后采用旋转法起吊，具体吊装工艺详见下图2 所示，就位时应保证承重柱绑扎点、承重柱脚中心点和基础中心点实现“三点共弧”；

（2）承重柱起吊离地面20cm 位置处停留，现场人工检查承重柱吊索的可靠性和安全性，检查完毕后，开启回转制动，继续下放10cm 后，人工配合将承重柱对准预位基线，并指挥继续下放，将承重柱插入锚固螺栓后并固定，解锁吊钩并检查承重柱底部及控制块之间是否存在脱空。

图2 旋转法吊装示意简图

（3）承重柱竖向矫正采用两台经纬仪控制，经纬仪先对准承重柱底，并与中线保持正交，逐渐移动至柱顶部，若视线与中线未重合，应现场调整拉绳，使承重柱与地面基线保持正交；

（4）在工程实践中，为了提高矫正效率，一般对多排承重柱同时矫正，可将两台经纬仪布置在纵轴和横轴的一侧，且应与中心线间距不能超过3m，布置示意详见下图3；

图3 钢柱垂直校正测量示意图

4.钢梁的吊装与校正

（1）构件运抵施工现场后，应先装配，钢梁起板翻身可采用两点法，同时配合人工辅助完成；

（2）钢梁起板翻身前应先进行试吊，通过试吊以调整吊索绑扎位置，从而优化吊点受力工况，旋吊至设计位置后，配合人工牵拉控制绳，调整到恰当位置后，吊装预位并使用螺栓紧固；下图4 为钢横梁吊装现场示意图；

图4 钢梁的起吊示意简图

（3）首榀钢梁安装时为了提高稳定性，应增设4组临时揽风绳，第2 榀及以后的主梁可采用屋面檀条和连系梁固定，考虑到本项目的跨径较大，为了保证固定设施的可靠性和有效性，固定设施至少应布置5 道，布置后应采用吊线检查垂直性，结构临时固定设施详见下图5 所示：

图5 刚架临时固定示意图

（4）钢梁吊装前应再次检查承重钢柱，同时应控制钢结构厂房的屋脊线，避免屋脊线偏移而影响整个结构的受力工况，保证不同跨的钢结构屋架体系始终处于同一中线上。

5.柱底板垫块安装及二次灌浆施工技术要点

（1）在承重钢柱安装时，为了满足承重柱高程调整需要，可将垫块置于承重柱底部的端头板下方；

（2）垫块厚度取混凝土基础表面的高程和承重柱底板高程之差，垫块应由垫铁和楔形垫块组成，楔形垫块应直接垫于承重柱的底板角处；

（3）主体构件吊装并矫正后，方可灌浆，灌浆应在矫正后的3 天内完工，防止长期静置导致的结构移位，灌浆材料选用碎石混凝土，灌浆混凝土强度等级应高于承重柱混凝土。

6.高强度螺栓施工方法

（1）钢横梁、承重柱连接应选用高强抗剪螺栓，高强螺栓表面应清洁平整，以确保螺栓紧固力满足工程要求；

（2）紧固次序由节点板中心向四周推进，H 型钢板则遵循上翼板、下翼板、腹板的顺序，同一承重柱上遵循上梁柱节点、下梁柱节点、中间梁柱节点的顺序；

（3）钢横梁矫正、承重柱底板垫铁安装及高强螺栓紧固等工艺示意详见下图6 所示：

图6 钢梁校正、柱底垫铁安装及高强螺栓施拧简图

六、檩条及支撑系统的安装

（1）檩条、支撑系等附属构件应配合主体构件同步吊装，附属构件满足交叉作业要求的应交叉同步作业，以提高现场效率；

（2）考虑到本项目的承重柱布置间距为6m，为了减轻工作量，承重柱的檩条安装可依靠滑轮完成，为了避免檩条内部应力过大，应精确控制螺栓孔位，同时保证螺栓紧固力满足紧固要求；

（3）支撑系安装应根据主体结构稳定性要求进行设计，安装位置应准确，以达到预期的支撑加固要求，保证钢结构主体的承载能力和荷载稳定性；

（4）构件吊装完工后应立即调整构件位置，保证正交水平控制要求，及时加设承重柱间的横向支撑系，通过调整支撑系的紧固程度，以实现承重柱垂直度的微调。支撑系紧固端的紧固力应满足设计要求，不应“过紧”或“过松”。以钢结构屋脊线为基准调整水平支撑系，确保屋顶面垂直；

（5）通常情况下，梁角隅支撑均经由地上连接，再吊装至预定位置，并依靠高强螺栓将其与屋面檩条连接。台度角钢使用膨胀螺栓紧固，山墙角钢应固定于山墙檩条以下的翼缘上；

（6）在安装墙面系杆、拉杆时，应微调檩条的水平位置，及时纠正檩条因运输或存放不当而造成的局部变形问题。

七、结语

轻钢结构建筑与传统混凝土建筑相比，不仅跨越能力更强、空间利用率更好，而且施工效率更高，结构抗震能力更加优异，在未来的工民建领域中，钢结构的应用普及程度必将更加显著；为了满足钢结构施工的技术需求，钢结构工程技术人员应及时提升自身的技术水平，丰富自身的专业技术能力，夯实专业技术素养，明确钢结构施工的关键点和核心工艺，熟悉钢结构施工工艺流程，不断总结项目经验，切实提高钢结构施工质量。