大跨度工业厂房钢结构安装技术分析

徐喻华

摘要：大跨空间钢结构是目前工业建筑发展的重要方向之一，本文首先对我国钢结构工业厂房的发展情况进行了简要分析，其后详细探讨了大跨度工业厂房钢结构安装技术方法，最后围绕案例详细探讨了单层大跨度钢结构工业厂房项目的施工情况，以期可供类似项目提供有价值的参考。

Abstract： Large-span spatial steel structure is one of the important directions for the development of industrial buildings. This article firstly analyzes the development of steel structure industrial plants in China， and then discusses in detail the technical methods of steel structure installation for large-span industrial plants. The construction situation of the single-story large-span steel structure industrial plant project is discussed in detail around the case， in order to provide a valuable reference for similar projects.

关键词：大跨度;工业厂房;钢结构安装;工程案例

Key words： large span;industrial plant;steel structure installation;engineering case

中图分类号：TU758.11                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）24-0152-03

0  引言

随着我国钢铁产能的不断增大，为钢结构建筑发展奠定了坚实的基础，尤其是工业建设项目规模持续扩大，大跨度工业厂房钢结构安装施工越来越常见。在进行大跨度钢结构施工时，往往面临着钢构件重量大、安装高度高等问题，科学选择安装方法十分重要，本文主要围绕大跨度工业厂房钢结构安装技术展开详细论述。

1  钢结构工业厂房概述

随着国家经济的快速持续发展，我国钢材产量持续增长，据统计，2019年钢材产量累积120477.4万吨，2020年1-4月累计37438.95万吨，钢材市场呈现为供大于求的局面，钢材品种规格齐全、供应便捷，为我国钢结构建筑发展提供了基本保障。

目前，我国钢结构被用于各种工民建中，如住宅、商业建筑、工棚、厂房等，钢结构厂房指的是主要承重构件、次结构构件均采用钢材，主要特点可归纳如下：①结构整体刚度好，负荷能力强，纵横向框架与支撑系统等共同受力，厂房结构整体刚度与稳定性表现较好;②钢材强度高、重量轻，适用于大跨度开敞空间重型工业建筑;③钢构件工业化统一生产，现场吊装、拼接，施工周期短、效益好;④钢结构厂房为柔性结构，抗震性能好;⑤钢材可重复利用，与混凝土等材料相比，在节能、环保方面表现优异;⑥传统钢材耐热不耐火，需做好防腐蚀保护工作，目前国内加强了高性能耐火耐候钢的研究，并被运用于一些特殊工业建筑。

2  大跨度工业厂房钢结构安装技术

目前，我国钢结构工业厂房跨度不断增加，相应的施工技术也面临着更加严峻的考验，合理的钢结构安装方案选择与运用，直接关系到厂房施工安全性与经济性。下文主要将大跨度工业厂房钢结构安装技术分为常见方法、新兴方法两大部分进行探讨。

2.1 钢结构常见安装方法

结合相关理论与实践分析显示，大跨度工业厂房钢结构常见安装方法主要有以下几种：①分条（块）吊装法：将网架分为条/块单元分别吊装，大跨度复杂空间钢结构施工时，不得在跨中放置分条/块的位置，防止出现安全隐患。②高空散装法：采用临时支撑将节点与杆件在高空拼装，完成拼装后卸下临时支撑。此方法适用于网状结构，吊装作业宜处于空旷场地，根据钢构件情况合理选择吊装设备，同时临时支撑必须牢固可靠，保证吊装作业顺利完成。③滑移安装法：杆件安装前设置滑轨，將划分好的网架单元滑移至设计位置后组装，适用于空间桁架结构、四角锥结构等。此方法使用的是滑移方法，必须配备合适的牵引设备，若是需要铺设曲线滑移轨道，难度相对较大，其需定制专门的爬行器，总的来说成本较低且工期短。④整体安装法：单元构件/杆件现场拼装、统一吊装，包括整体吊装、整体顶升、整体提升三种方法。⑤综合安装法：结合实践分析可知，大跨度工业厂房钢结构往往需要2～3种安装方法共同使用完成，如整体吊装法+高空散装法等，有效提高钢结构安装施工效率与灵活性。

2.2 钢结构新兴安装方法

随着我国钢结构安装施工体系的不断成熟，一些新的安装方法被提出并得到了推广，下文就几种工法进行分析：①网壳结构外扩法：主要用于球面网壳钢结构作业，拼装顺序为“由上至下、由里至外”，施工现场完成球面网壳结构中心组装，提升一段距离后继续拼装结构四周，然后继续提升、安装，循环往复至完成结构安装工作。总的来说，此工法的优势在于造价低、临时支撑少，整个钢结构安装质量有保证，目前已经得到了推广运用。②整体张拉法：此工法主要借助张拉设备完成钢结构安装，主要适用于索膜结构，方便人工控制、结构安装精确度较好。③提升悬挑安装法：也称为是外扩安装法，先拼装设计标高最高范围内的结构并提升至设计高度，然后进行下一标高范围内结构安装提升工作，依次完成结构整体安装作业。此方法的优点在于临时支撑数量少、焊接质量高，但是对提升点的掌握与塔柱稳定性提出了更高的要求。

3  实例探析

3.1 工程概况

本工程系西安飞机工业（集团）有限责任公司（以下称西飞）在厂区内兴建的部总装智能装配厂房（629#）。建筑物占地面积41392m2，总建筑面积41043m2，其中一层建筑面积40427m2，二层建筑面积616m2。

建筑物总轴线尺寸为274m×151.94m，由单层主厂房及地上两层附楼组成，结构型式为格构式钢柱+钢网架结构。屋盖为三层正放四角锥焊接球节点网架，网架平面尺寸为274.0m×140.30m，覆盖面积为38442m2，跨度为140.3m，柱距为12.0m，支承形式为下弦周边支承，下弦中心标高27.50m，基本网格尺寸6.0m×6.0m，网架端部厚度7.60m，支座采用球铰支座。网架下弦有起重量10t的5支点悬挂起重机2台、10t的4支点悬挂起重机2台，两种吊车之间考虑过轨。屋面采用压型钢板轻型屋面。

3.2 钢结构安装方案

3.2.1 安装方法

根据本工程的结构特点和以往类似工程的安装经验，经综合考虑后安装方法为：①格构式钢柱采取工厂分2段加工、运输，运到现场后地面搭设胎架进行对接拼装成整根后用130t汽车吊进行吊装。②网架采用整体液压提升的方法进行安装。

3.2.2 吊装机械配备

本次施工的联合库钢结构吊装起重机械配备如表1。

说明：汽车吊根据进度安排提前进场.

3.2.3 施工总体流程（图1）

3.3 钢结构安装施工要点

3.3.1 格构式钢柱安装

①格构式钢柱分段。本工程钢柱采用格构式钢柱，柱脚为杯口插入式，柱底标高为-2.8m、-2.4m，柱顶标高为24.70m、26.7m。格构式钢柱的肢杆采用热扎型钢，其截面规格为HN900×300×16×28、H900×300×20×35，缀条采用角钢，其截面规格为L75×6、L160×10、L125×8，材质均为Q345B。格构式钢柱整根最大长度为2.8+26.7=29.5m，属超长构件，故分2段加工、运输。

②格构式钢柱现场拼装。本工程格构式钢柱运到现场后在地面搭设拼装胎架进行对接组装成整根后进行吊装。现场拼装机械采用2台25t汽车吊。对接拼装时采用卧拼（图2）。

③格构式钢柱吊装。格构式钢柱由中间往两边进行安装。即14轴→25轴、14轴→1轴方向逐步进行施工（图3）。

3.3.2 网架地面拼装方案

①网架加工、安装区块划分。本项目对整个网架进行分块，共分16块网架，编号WJ1～WJ16。

②网架地面拼装。1）拼装顺序：西飞629#部总装智能装配厂房网架地面拼装方向由中间两边同时进行拼装。具体拼装顺序为：WJ1、WJ2→WJ3、WJ4、WJ5、WJ6→WJ7、WJ8、WJ9、WJ10→WJ11、WJ12、WJ13、WJ14→WJ15、WJ16。2）拼装流程：西飞629#部总装智能装配厂房网架为3层正放四角锥焊接球节点网架（图4）。现场拼装总体流程为：测量定位，布设拼装胎架→先拼装第1层弦层的球和杆件→接着拼装第1层腹杆和第2层弦层的球和杆件→最后拼装第2层腹杆和第3层弦层的球和杆件。

③网架整体液压提升安装方案。本项目屋面网架最大安装标高+39.1m，采用分件高空散装方法，较难满足吊装要求，且高空组拼胎架较难搭设，施工难度大。经综合分析决定采用超大型构件液压同步提升技术，钢结构安装流程如下：1）在地面拼装网架提升单元，在提升单元与上吊点对应的位置安装提升下吊点临时管，安装液压提升系统（图5）;2）调试液压提升系统，确认无异常情况后，进行试提，试提无问题后，开始正式提升，将提升单元整体提升2m后，暂停提升;3）补装门头位置网架结构，在提升单元与上吊点对应的位置安装提升下吊点临时管;4）结构形成整体后，将网架整体提升至设计安装位置，补装部分后装杆件（图6）;5）结构形成整体受力后，液压提升器顺序卸载，拆除提升设备及临时措施，提升作业完成，补装剩余后装杆件（图7）。

3.3.3 屋面檩条安装

本工程屋面檁条和网架在地面一起拼装好，然后整体提升，安装过程中严格控制檩条侧向扭曲和直线度。

4  结语

综上所述，在我国工业建筑发展中，钢结构凭借着轻型、高强度以及工业化制造技术的运用得到了越加广泛的运用。结合工程实践分析可知，钢结构安装方法众多，包括分条（块）吊装、高空散装以及滑移安装等，具体需根据项目实际情况合理选择，尤其是大跨空间施工往往构件本身尺寸大、重量重，相应的吊装要求高、难度大，必须合理选择吊装设备、确定吊装方法，保证项目安全、高质量的完成。

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