大跨度工业厂房钢结构安装技术分析

范 群

(广西建工集团第一安装工程有限公司，广西 南宁 530000)

由于国内钢材产量的持续增长，为钢结构的运用打下了良好的基础，特别是随着工业建筑工程的发展，大跨工业厂房钢结构的安装也变得日益普遍。在大跨钢结构工程建设中，常遇到构件自重大、安装高度高的情况。因此，如何合理地选取安装方式是非常重要的。文章着重介绍了大跨度工业厂房钢结构安装技术。

1 大跨度厂房使用钢结构的优势

1.1 绿色环保

在钢结构建筑施工中，与原材料的使用相比，钢材的使用更加简便，对周围环境的影响也更小。随着环境保护意识的逐步增强，钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，对其也起到了很大的推动作用。在施工过程中，要用到水泥、砂、钢筋、混凝土等材料。随着都市人口的不断增加，在进行土木建筑施工时，必须注意周边的环境，较大限度地降低对居住人员造成的不利影响，并将对环境造成的污染降到最低，而钢结构的使用能够有效解决上述问题。所以，要在我国大力推广钢结构，使之更好地发挥其功能，推动建筑业的发展。此外，由于其具有环保性能，强度高，应用于工业生产中，可大大提高工程质量。

1.2 钢结构的性能好

钢材的性能，强度相对较好，钢结构也有一定的抗震性能，比其它建材的使用性能要高。此外，钢的总体硬度较高，内部材料分布较为均匀，是一种较为理想的弹性体，能够符合现代工程力学要求。钢结构比砖混结构、木结构、混凝土结构等结构形式更具优势。钢材是一种重要的结构形式，具有塑造性、韧性和较高的承载力，在土木工程中得到了广泛的应用。

1.3 施工工期短

用于工厂建筑的钢筋材料，其材料的工业化水平比较高，特别是对钢筋材料的加工，能够确保钢筋材料的专业化和机械化。进而使得钢筋材料的生产效率得以完成。工厂建筑中的重要构件都要采用定型钢材料，采购人员可从市场上购买此种钢材，再将其送至安装现场，从而缩短了施工周期。对于具有较强整体性的工厂建筑，可将钢结构拼装后，再进行吊装、加固，从而减少了安装的困难。而且，由于钢结构中有固定的螺栓，所以安装和拆除都很容易，可以大大缩短建设周期。

2 大跨度钢结构厂房钢结构安装技术

2.1 高空原位安装技术

高空原位安装技术，可分为高空原位散装与高空原位单元安装两种，后者是对前者的一种改良。在高处就地安装更加高效，操作更简便，因此得到了广泛的应用。在原位安装的施工中，必须先确定构件的空间位置，再将其安装到支撑平台或吊装平台上，进行高空拼接，并且要对单元块的大小进行划分，要根据钢结构的特殊形状和吊装设备的吊装重量来进行，并对吊装位置进行严格的控制，增强结构的稳定性，防止吊装施工中产生塑性变形。

2.2 滑移施工法

滑移施工技术分为上部结构块滑移和下部支撑平台滑移。在具体实施过程中，先对各部件的安装块进行尺寸划分，再按各块体的大小确定支承平台；其次，在施工过程中要安装滑道，并对滑道的稳定进行修正，并对滑动速率进行严格的控制。而且，采用滑移法施工对建筑物的平整和规则、占地面积大等有要求。

2.3 分条或分块安装法

分条或分段的施工工艺，就是把空间结构分成条、块两部分，再把它们之间的装配连接起来，形成一个完整的整体(如图1即为分条安装示意图)。在工程实践中，应确保分块或者分条结构的刚性，对分块或者分条结构等节点部位应采取加固措施和安全措施。

图1 分条安装示意图

2.4 液压同步控制提升施工技术

液压同步吊装技术在实践中，采用柔性的钢索做支承，再用油缸的液压同时起吊，该系统采用了计算机控制技术，能将重型钢结构从地上安全地起吊至指定地点，从而实现了在结构安装区的整体安装施工。液压同步控制吊装施工技术操作方便，能实现大吨位大跨径钢结构的吊装、安装，该技术是一项适用于大跨工业厂房钢结构安装的新技术。

2.5 钢结构新兴安装方法

随着国内钢结构的安装与施工技术日趋成熟，一些新型的安装方式也相继被提出并得到了推广，以下分析了不同的方法：1)网壳结构外胀法。该产品主要应用于球面网壳的钢结构工作，按照“自上而下，由内向外”的顺序进行拼装，在工地上完成了球面网壳的中部拼装，吊装到一段距离后，继续朝结构的四周进行拼装，然后再继续吊装，安装，周而复始，完成结构的安装工作。该工艺的优势通常是费用较低，较少的临时支护，整个钢结构的质量有保证，得到了广泛的应用；2)整体夹紧法。这种方法主要是通过夹紧夹具来完成钢结构的安装，主要应用在索膜结构上，便于手动操作，具有良好的安装精度；3)标高悬挂安装法：也叫外扩安装，是指在设计标高最高的地方，把结构从设计标高上抬起，然后再将其抬升到设计标高，然后，在下一标高的基础上，将结构吊装到设计标高，从而实现整体的串接。该方法具有较小的临时支护，具有很高的焊接质量，但在吊装过程中，对吊装点的控制、支架的稳定等提出了更高的要求。

3 工程案例分析

3.1 工程概况

某钢结构项目总建筑面积约89 000m2，由4个(即1#～4#)4层标准钢架结构设施组成。其中1#设施和4#设施外形尺寸为88.5m×53.5m，2#设施和3#设施外形尺寸为97.5m×53.5m，建筑总高度为24.5m，首层层高8.5m，2层和3层层高5.5m，4层柱净高5.0m，柱为方形钢筋管混凝土柱。首层高度为8.5m，2层和3层高度为5.5m，4层高度5.0m，钢柱的柱网尺寸为10.5m×9m，柱为方形钢管混凝土柱，钢梁为热轧H型钢，受力结构材料为Q355B钢。

3.2 钢结构安装施工要点

3.2.1 吊装机械选择

吊车是钢结构厂房施工的主要设备，根据吊装重量和吊装高度拟选用2台50t汽车吊+2台25t汽车吊进行吊装施工。即2台50t汽车起重机负责钢柱吊装，2台25t汽车起重机负责钢梁连接和楼板垂直运输。

3.3 柱脚预埋件施工

3.3.1 柱脚预埋件形式

本项目使用的钢柱为箱型钢柱。柱基外露，首层钢柱截面尺寸为900mm×700mm×22mm×22mm、700mm×7 000mm×20mm×20mm，地脚螺栓为M64地脚螺栓，长度为1600mm，共16个。

钢结构厂房采用预应力混凝土实心方桩基础，基桩混凝土强度为C60，桩截面尺寸为450mm×450mm、400mm×400mm，承重平台为多桩承重平台(3～5根桩)，全部厚度为2 000mm。为确保16个M64锚栓能准确埋入承重平台，设计了锚栓定位模板。设计的定位模板用于牢固锚杆，并使用两个125mm×10mm的角钢支架，将16根锚杆焊接成一个稳定的整体，并将锚杆焊接到锚固板和加劲板板上。

3.3.2 预埋件安装方法

用预应力混凝土建造地基并拆除方桩后，就开始建造储料平台。以4个2 000mm(高)×2 500mm×2 500mm的桩承台为例。为便于柱基预埋件的施工，将高度为2 000mm的承台分为两部分，即先施工500mm高的预留施工缝，然后在横截面上插入账面尺寸为12mm、长度为500mm的抗剪钢筋，钢筋按8×8的规格排列，间距为300mm。画出锚栓的中心位置和高度，然后安装锚栓及其框架，并用周围的钢筋将框架固定在锚栓上。以防止混凝土浇筑过程中锚栓位置发生偏移，以及承重平台发生振动，从而影响预埋结构的最终精度。然后进行承重平台浇筑，待承重平台浇筑至地脚螺栓1 500mm位置时，停止浇筑并振捣密实，预留100mm地脚螺栓。以调整钢柱连接的垂直度。浇筑和振捣过程中要注意对锚栓定位模板的位置和高度进行复检，发现有偏差，需第一时间进行调整，确保锚栓预埋精度。

3.4 钢柱安装

3.4.1 吊装安排

钢结构共4层，高度为24.5m。为减少跨度结构中的接缝数量，钢柱被分为两段。为减少跨度施工中的接缝数量，钢柱组装分为上下两段，其中下段长14.0m，上段长10.0m。吊装采用单旋转方式，施工顺序以移动距离顺序为基础，从而减少了起重机的停机次数，提高了吊装结构的安全性。

3.4.2 钢柱的吊装

为了保证钢柱的垂直度，便于校正，在吊装钢柱时，采用一点正吊的方法。即先用防风绳与钢柱吊点连接固定，并清理地基。然后用50t汽车吊将钢柱下段吊至基础正上方。缓慢下降到指定位置，操作人员就位，并用起重机调整钢柱与地脚螺栓的对位，在缓慢下降中将钢柱放在基础板上。与此同时，操作人员及时拧紧螺母，固定钢柱。然后拧紧拉索并用花纹固定螺栓将风缆末端与预设膨胀螺栓牢固连接。吊装上部钢柱时首先将钢柱上部吊到钢柱下部的正上方。然后将其慢慢降至上表面的下部，使上下钢柱耳板紧贴在一起。使用夹具和高强度螺栓将上下钢柱耳板临时固定牢固。钢柱焊接牢固后，必须进行调整和校正固定钢柱阁楼的上下部分。

3.5 钢梁安装

钢结构厂房的钢梁由Q355B热轧H型钢组成，重量为0～4t。主梁和次梁采用25t移动式起重机吊装。而钢架部分则依次从厂房中心向两侧，使用50t随车吊进行吊装施工。同时，为了保证钢梁吊装的安全，在钢梁上弦两端各设置一个定位挡板(构件出厂前焊接好)。钢梁吊装前。必须检查钢柱中心位置的垂直度和横向弯曲损失。确保垂直度和横向弯曲损失符合允许偏差的要求。然后开始吊装钢梁。用2台25t移动式起重机对钢梁进行两点吊装，第一次试吊。试吊合格后，正式起吊至钢梁设计高度。并旋转吊臂使钢梁到达设计位置。并通过人工控制绳索将钢梁准确地安放在两根钢柱上。钢梁和钢柱就位后，用高强度螺栓临时固定钢梁和钢柱。然后松开吊钩。重复吊装下一根钢梁，直至所有钢梁吊装完毕。钢梁安装完成后，需要对安装精度进行现场检验，具体检验程序和标准见表1。

表1 钢梁安装的允许偏差(mm)

由于这种钢结构的节点较多，使用的高强度螺栓数量也相对较多。而在组装钢梁时。每个高强度螺栓都是作为临时紧固螺栓使用的，即第一个螺栓连接已经完成。钢梁拆除后，可根据节点情况从中间向两端拧上高强度螺栓，实现最终的螺纹连接。注意，初始螺栓扭矩应≥最终螺栓扭矩的50%，并在最终螺栓连接之后。未拧梅花头的螺钉数量应少于节点螺钉数量的5%。

4 结语

总之，工业建设对社会和经济的发展起到了很大的推动作用，这种钢结构的构造方式也很有实际意义。为了促进大型钢结构技术在工业设施中的推广和应用，加强施工技术的研究，为了确保工业场所的大型钢结构工程的建设质量，必须强化各组成部分的质量控制与验收。推广建筑业的发展具有十分重要的意义。