超限重型钢结构厂房建造技术探析

康玉鹏 谢远见 徐鹏飞

中建一局集团第五建筑有限公司 北京 100024

随着全球经济的发展和工业化进程的加速，各种大型工业设备的需求越来越高，这为超限重型钢结构厂房的建设提供了广阔的市场[1]。为了满足不断增长的生产需求，提高生产效率，降低生产成本，许多企业开始考虑建设超限重型钢结构厂房。钢结构设计技术和制造技术的不断发展，钢结构的承载能力、稳定性和耐久性得到了显著提高，这为超限重型钢结构厂房的建设提供了必要的技术支持[2]。环保意识的不断提高，建筑可持续性成为当今建筑行业的重要发展方向，超限重型钢结构厂房具有较高的回收利用率和较长的使用寿命，符合建筑可持续性的要求。通过研究超限重型钢结构厂房的建造技术，可以优化施工流程，提高建造效率，缩短建设周期，从而降低企业的生产成本；通过对超限重型钢结构厂房的结构设计、制造和安装等方面的研究，可以进一步增强结构的安全性和稳定性，提高企业的生产效率；通过对超限重型钢结构厂房建造技术的研究，可以推动钢结构设计、制造和安装技术的发展，提高我国钢结构行业的整体水平；超限重型钢结构厂房具有较高的回收利用率和较长的使用寿命，符合绿色建筑的要求。通过对超限重型钢结构厂房建造技术的研究，可以促进绿色建筑的发展，提高建筑行业的环保意识。

1 工程概况

项目位于库尔勒市上库工业园区，东临兴化路，南临诚信大道。共3栋单体，包括1栋超限车间、2栋附属用房。以及附属配套工程。配套工程包含：59512.19㎡地坪（道路），1635.82m围墙，2个电动伸缩门和室外给排水、消防管网和电气工程等。总建筑面积31700.06㎡。其中戊类钢结构冷加工车间，建筑面积30562.56㎡（含变配电室209.18㎡）；超限车间长334.38m、宽90.68m，配电室长25.70m、宽9.10m；超限车间中间高跨（D～G）部分最高处25.00m（最低处23.9m）、两边低跨（A～D、G～K）部分最高处17.40m（最低处14.90m），变配电室高4.1m；建筑高度：25.15m；+0.00m=912.25m；室内外高差0.15m；杯口独立基础；钢结构（型钢格构柱）；长334.38m、宽90.68m；纵向柱距9.0m、横向柱距30.0m；彩色压型钢板坡屋面120mm厚（超限车间）；彩色压型钢板平屋面200mm厚；彩色压型钢板墙面100mm厚（+1.1m以上部分），乳胶漆墙面（B1）（+1.1m以下部分内外），水泥砂浆涂料墙面（变配电所：标高0.30m以下）；重载地面（超限车间）、防静电地面（配电室）；油漆踢脚；65型材的双层中空塑钢窗；10.0m×10.0m电动滑轨大门（山墙部分），7.20m×6.0m普通夹心彩板门；散水宽1000mm。

图1 效果图

2 超限重型钢结构厂房建造施工

2.1 施工流程

放线→杯口基础处理→钢柱、柱间支撑安装矫正（斜拉绳安装）→钢梁、水平支撑、隅撑安装矫正→柱脚浇筑→屋面、墙面檩条、拉杆安装→防腐、防火施工→天沟安装→屋面保温棉铺设→屋面瓦安装（支架单扣）→屋脊瓦安装（密封）→墙面瓦、拉杆、窗户支架安装→包边折件安装密封→门框制作安装→雨棚制作安装。

2.2 施工前准备

在施工前，需要对施工现场进行规划和准备，包括清理现场、平整土地、修建临时设施等，需要考虑到现场的交通、水电供应以及安全措施等问题；施工前需要准备好施工图纸，包括钢结构的设计图、施工图和节点图等，还需要进行图纸会审和交底工作，确保施工人员理解图纸并能够按照图纸进行施工；超限重型钢结构厂房的施工需要使用一些大型设备和工具，如焊接机、切割机、吊车；在施工前需要对人员进行培训，包括安全培训、技术培训和质量意识培训等，确保人员具备必要的技能和素质；制定安全规章制度、配备安全设施、进行安全检查等；制定详细的施工进度计划，包括各阶段的任务、时间节点和人员设备安排等；在施工前制定质量保证措施，包括质量管理体系的建立、质量控制点的设置、质量检测和验收程序等。

2.3 钢柱安装顺序

在安装钢柱时，应按照以下顺序进行：确定钢柱的位置和标高，并进行记录；对钢柱进行校正，确保其垂直度和水平度符合要求；将钢柱固定在基础上，并对基础进行二次灌浆；对钢柱进行焊接，确保其连接牢固；对钢柱的外观进行检查，确保无缺陷。

2.4 现场吊装步骤

在进行现场吊装时，应按照以下步骤进行：将钢柱吊起，并将其放置在预定位置；对钢柱进行校正，确保其位置和垂直度符合要求；将钢柱与基础进行固定，并进行二次灌浆；对钢柱进行焊接，确保其连接牢固；对钢柱的外观进行检查，确保无缺陷。

表1 钢柱安装允许偏差

图2 钢柱吊装顺序图

2.5 吊点的设置

在进行钢柱吊装时，应合理设置吊点，以确保钢柱的稳定性和安全性。一般情况下，钢柱吊点的设置应考虑以下因素：吊点的位置应与钢柱的重心相对应，以确保钢柱在吊装过程中的平衡性和稳定性；吊点的强度应足够大，以确保钢柱在吊装过程中的安全性；吊装设备的能力和钢柱的重量应相匹配，以确保钢柱能够顺利地吊装到预定位置。

图3 吊点设计

2.6 超限车间钢梁的吊装

在进行超限车间钢梁的吊装时，采用多机抬吊或利用桅杆滑移的方法进行吊装；在吊装前应对钢梁进行翻身处理，以减少吊装过程中的难度和重量；在钢梁的两端设置缆风绳，以保持钢梁的稳定性和安全性；吊点宜选择在钢梁的中间，向两边各2m处，为了满足钢丝绳与构件的夹角，本次吊装钢丝绳加长，两根绳长8m如图，下夹角度为72°；捆绑钢丝绳与平夹角不宜小于45°；复核起重臂长和起重作业半径与方案一致后，吊车开始垂直提升100mm后停止，吊车静置5分钟，对钢丝绳、汽车吊、地基承载力进行检查确认正常后开始正常提升。

2.7 屋面支撑系统安装

在超限重型钢结构厂房中，屋面支撑系统的安装是非常重要的一部分。一般来说，屋面支撑系统由檩条、椽条、保温棉、防水层、屋面板等组成。安装过程中需要注意以下几点：按照设计要求，将檩条和椽条安装到钢梁上，确保其位置和标高准确；安装保温棉时，要确保其厚度和密度符合设计要求，并且要将其压实，以防止空气进入；安装防水层时，要选择合适的材料，并按照规定的施工方法进行施工，以确保其防水效果；安装屋面板时，要确保其平整度和接缝严密，避免出现漏水等问题。

2.8 墙面板及屋面板安装工艺流程

墙面板及屋面板的安装工艺流程如下：清理现场，检查墙面板及屋面板的尺寸和数量是否符合设计要求；按照设计要求，安装支撑体系，确保其稳定性和垂直度；将墙面板按照设计要求安装在支撑体系上，并确保其平整度和垂直度；将屋面板按照设计要求安装在钢梁上，并确保其平整度和接缝严密；对墙面板和屋面板进行焊接和固定，确保其连接牢固；对墙面板和屋面板进行检查，确保其外观无缺陷。彩钢板在纵向需要接长时，其搭接长度满足设计要求，一般≥250mm，并用自攻螺丝连接，防水胶封口。

2.9 高强度螺栓施工方法

在超限重型钢结构厂房中，高强度螺栓是连接钢构件的重要部件。其施工方法如下：按照设计要求准备高强度螺栓，并进行检验和分类；对连接件进行清理和打磨，以确保其表面干净、光滑；将高强度螺栓穿入连接件中，并使用专用工具进行紧固；对高强度螺栓进行紧固后，进行承载力试验，以确保其满足设计要求；在施工过程中注意保护高强度螺栓，避免其受到损伤或污染；高强度螺栓安装时，每个节点上应穿入的临时螺栓和冲钉数量，由安装时可能承担的荷载计算确定，并应符合不得少于安装总数的1/3，不得少于两个临时螺栓，冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%。

2.10 钢梁的刚性宏观检验

在超限重型钢结构厂房中，钢梁的刚性是非常重要的性能指标之一。在进行钢梁的刚性宏观检验时，可以采用以下方法：检查钢梁是否有变形、扭曲、焊缝开裂等问题；检查支撑体系是否牢固、稳定，是否能够提供足够的支撑力；对钢梁进行承载力试验，以测试其承载能力和刚性性能。

图4 扰度检测示意

2.11 钢梁柱垂直度控制

在超限重型钢结构厂房的建造中，钢梁柱的垂直度是保证厂房质量和安全的重要因素。为了确保钢梁柱的垂直度，需要进行以下控制：在钢梁柱的生产和加工过程中，采用高精度的加工设备和技术，确保钢梁柱的尺寸和形状精度；在安装过程中，使用激光测距仪、经纬仪等高精度的测量仪器，对钢梁柱的位置和垂直度进行测量和校正；在钢梁柱的固定过程中，采取可靠的固定措施，如使用螺栓、焊接等方式，确保钢梁柱的位置和垂直度；在施工过程中，进行定期的监测和校正，确保钢梁柱的垂直度控制在允许范围内。

2.12 高空作业安全防护措施

在超限重型钢结构厂房的建造中，高空作业是常见的施工方式。为了确保高空作业的安全，使用安全带、安全网等高空作业防护用品，确保作业人员的安全；在高空作业区域设置安全警示标志和围栏，防止无关人员进入作业区域；对作业人员进行高空作业安全培训，提高他们的安全意识和操作技能；在高空作业前，对作业工具和设备进行检查和维护，确保其正常运转。

3 总结

超限重型钢结构厂房建造技术是一项复杂而重要的工程技术，其涉及设计理念、材料选择、构件加工、焊接技术、安装施工和质量控制等多个方面。未来，随着科技的不断进步和应用技术的不断深化，超限重型钢结构厂房建造技术将会有更加广阔的发展前景和应用价值。