超高单层大跨度钢结构厂房施工技术

时间：2024-07-28

魏勇

（福建省升创建设工程有限公司，福建福州 350004）

1 工程概况

马尾船政（连江）海洋工程装备及特种船舶项目船体联合车间工程为单层大跨度钢结构厂房，长度453m，宽159.3m，总建筑面积为72162.9m2，最高檐高为28.8m，厂房有两种跨度分别为36m、42m。主体结构钢柱采用双肢和四肢钢管混凝土格构柱，肢距为2.4m，采用Q345B 材质钢材和C40 混凝土。格构柱间设置大量的Q345C 材质吊车梁，最大吊车起重吨位为180t。屋面结构采用大型钢网架系统，如图1。

图1 单层大跨度钢结构图

2 工程施工的技术难点

本文结合以往的施工经验，对大跨度超高工程施工过程中涉及的施工技术难点进行相关的探讨和分析如下。

2.1 钢柱的高空对接操作平台的选择

对于超高单层大跨度钢结构厂房的施工来说，钢柱空中对接是一个重要的施工难点。钢柱空中对接时，因为没有任何的设计平台，所以如何选择钢柱的分段位置和操作平台类型，是个尤为重要的关键技术。所选择的操作平台不仅要满足施工的安全性，还要满足平台的周转需求。

2.2 钢柱吊装工具的选择

本文所例举工程，钢柱采取上、下柱分段吊装，圆管钢柱外形尺寸比较多，需要多种吊装机具，且吊装过程中容易出现钢柱重心偏移的不利情况。

2.3 控制钢柱高空对接的垂直度比较难

本项目主要采用圆管钢柱，圆管柱间距最大达到2.4m，钢管的圆度及上下对接的准确度，都会影响到钢柱吊装时垂直度的控制。

3 针对性施工措施

3.1 主要钢构件安装方法

（1）根据本工程的技术难点以及施工特点，在进行吊装的时候使用吊装机以及汽车吊，配合完成钢柱和钢屋架梁等重要架构施工。大部分钢柱使用100t 履带吊，其他比较轻的一些构件可以使用50t 履带吊与汽车吊进行有机的配合，一些重量超大的钢梁需要使用双击抬吊作业。另外，轴线等高低跨相交的部位，由于场地和吊装机的限制，可以使用卷扬机来对其进行吊装作业。

（2）钢柱的安装。首先就是安装钢柱的预埋件，在进行预埋件安装时，需要积极配合相关单位采取多级控制手段，保证预埋件的轴线偏差在可控范围之内；其次需要对基础面进行清理，测放出钢柱纵向轴线。经复核无误后，将轴线用墨线弹出，并且在基础面上划出标志醒目的标记。依据轴线尺寸放出钢柱焊接的中心线，核实无误后用墨线弹出做好标记，所做标记都需要在钢柱基础面外侧100mm 左右的位置，这样更加方便安装。另外还需要核查驻地的标高，在加设垫铁之后，需要再对其进行复测，垫块的尺寸需要考虑到钢柱本身的重量，基础混凝土面的高程与底板高程之间的差就是所需要加垫块的厚度，由此计算出其数量，如图2。

图2 安装计算图

（3）吊装方法。该工程使用履带吊来进行吊装，钢柱使用单机旋转法吊装，为了确保吊装的安全性，在吊装过程中，先按照制定好的先后顺序进行施工，先完成竖向构件的吊装，然后吊装平面构件，这样可以有效地减少因建筑物纵向长度，导致出现的累计偏差，如图3。

图3 吊顶吊装结构图

（4）钢柱首段安装。在进行钢柱吊装前，首先应在钢柱上绑设爬梯，爬梯和钢柱的连接一定要安全可靠，除了爬梯和钢柱的相连以外，还需要做到每隔3m 用铁丝将爬梯与钢柱进行连接，防止其晃动。另外，在地面事先安装好缆风绳，减少高空作业的危险性，确保工作人员安全。钢柱起吊过程中，需要依据构件的自重以及其连接形式选择合适的卡扣，并由专业的工人对其进行绑钩及现场指挥。吊车起吊时需要边起钩边回转，使钢柱竖起来，并保持离地面40～60cm 左右距离，缓慢回转把钢柱放置到准确的位置。

3.2 高空对接平台的设计

对于工业类厂房来说，有两种常规做法：第一种采取临时焊接的方法。上半部分铺设木质双跳板，其特点在于简单快捷、成本低，可以基本满足施工需求，但外观比较简陋，而且存在一定的安全隐患。第二种方法是焊接一个固定的钢平台。其主要特点在于安全可靠，完全能满足现场施工需求，但是成本高，周转率也比较低。针对此问题，在施工过程中经与设计方沟通，综合项目特点，充分考虑承载量，选择制作施工平台，具体采用方案如下：

（1）由于格构钢柱的双支中间设置了水平缀条，可以通过设计优化，把构件跟缀条结合在一起，也就是说在选择分段位置时，尽量选靠近缀条的附件，然后在缀条的上半部分增设花纹钢板，作为临时转换平台。

（2）在钢管柱另外三个面设置钢平台的卡槽。

（3）与设计方沟通，取消原设计分段位置的斜缀条，把上下部分变更为平台模式，并保证整个钢柱的强度，使其形成一个天然的通道。

（4）根据钢柱具体的尺寸和大小，将活动室的平台设置好之后，然后使用起吊车将钢柱吊装到位，保证安全。

3.3 钢柱高空对接垂直度以及稳定性的控制

（1）钢柱的垂直度控制

本工程钢柱为圆管柱，加工制作过程中圆度及误差控制、运输过程中的碰撞，都会对钢柱的垂直度造成很大的影响。因此，我们可以采取以下措施解决：首先做好相关材料的验收工作，对于钢管的管口进行百分之百检查，避免加工过程钢构件出现质量缺陷，从而影响现场拼接。其次，制作钢管柱时，分别在上下安装辅助板，同时在下柱顶部安装一块圆台形钢垫板，通过圆台形内置垫板的不断过渡，避免钢柱对接时出现错位。

（2）钢柱稳定性控制

施工过程中，钢柱需要采取高空对接方式安装，因此吊装前需对其进行加固，确保钢柱吊装完毕后的整体稳定性。首先，在安装前，重新对标高以及轴线进行复核，吊装前需设置好缆风绳挂点，确保下柱的稳定性。其次，安装完下柱后，及时完成杯口混凝土的浇筑，充分振捣确保混凝土密实度达到规范要求。

3.4 支撑系统的安装

安装支撑系统需要跟钢柱的吊装同时来进行，支撑系统的整体构件，相对来说还是比较轻的，可以使用50t 履带吊或者是40t 汽车吊来进行吊装，如果施工现场具备相关条件的话也可以实现多个作业面同时进行。支撑系统进行安装以及部署的过程当中，要求所安装的位置必须要准确，一定要达到设计的需求，确保整体钢结构的稳定性，对整个支撑系统安排专人、专项、专车来进行安装组织。

支撑系统的起吊点需要使支撑构件在空中形成一个安装角度，避免在安装的过程当中因为安装角度不够，需要不停地调整构件的情况，因为这样可能会导致构件出现移位。当我们在空中形成安装角度之后，能够更好地缩短作业的时间，更加方便工人进行摘钩，减少高空作业。可以采取半自动卡环来进行捆绑，吊装完之后的构件，需要马上对其进行调整，查看构件的垂直度以及水平度，确保各个构件之间是正确连接的，还需要调整好柱间支撑，使一边柱撑能够紧锁，另外一边能够放松，当柱子达到了垂直度之后，需要将柱撑拉紧，利用屋脊点作为中线来对水平位置进行调整，并且需要对齐屋顶梁，这样能够保证屋顶是垂直的。