单层钢结构工业厂房主次结构空间同步安装施工技术探析

董有顺，唐旭，周汝兵，王小娟 （长江精工钢结构（集团）股份有限公司，安徽 六安 237161）

0 前言

钢结构厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等特点，在建筑工程中已被广泛认可，在工业厂房应用中逐渐代替了笨重的钢筋混凝土结构而得到了普遍应用。钢结构厂房在我国应用的时间并不长，其具体的设计和施工技巧都还在探索阶段。针对门式刚架钢结构厂房现有安装施工方法为按照建筑平面布置顺序逐榀进行门式刚架的安装，称为散拼法。采用该方法安装时，门式刚架的稳定性较差，容易发生倾覆及倒塌事故；并且由于高空作业量大，使得质量难以控制，施工速度减慢，施工成本增高。因此本文结合门式刚架结构安装的相关技术进行探讨。

1 门式刚架主次结构空间同步安装施工技术

1.1 技术特点及适用范围

本工法所提供的门式刚架主次结构空间同步安装施工方法，采用相邻两榀钢梁利用檩条、支撑及隅撑等次结构在地面拼装形成一个屋面整体吊装单元的方法，具有极好的空间稳定性，可将大量高空作业的操作在地面完成，减少了高空作业工作量、降低安全风险；由于大量操作在地面施工，易于检查，安装误差能及时发现及纠正，更有利于控制钢结构的施工质量。因此本工法便于组织交叉流水作业，能提高工效、缩短工期；可减少周转材料、辅助设施，对施工人员技术要求相对较低，节约施工成本。

本工法可应用于拼装完成钢梁长度在30m以内，相邻两榀钢梁间距小于12m的门式钢架厂房，尤其在对厂房安装质量要求较高，工期较紧时，本工法施工优势非常明显。

1.2 施工技术原理

门式刚架是平面受力体系，单榀刚架起吊机安装时不能承受平面外的风力或其他扰动力，通常门式刚架的施工安装总体顺序逐榀进行散装，每榀不相连的刚架处于极不稳定的状态，容易发生倾覆及倒塌事故。本工法为解决此问题，采用如下方法：按同一跨距内相邻两柱距的刚架粱结构在地面拼装成整体吊装单元，包括安装好檩条、支撑、隅撑等次结构，以形成几何不变的、具有空间稳定性的结构体系，利用两台吊机同步整体抬吊进行钢结构主体安装。

1.3 施工前的准备

施工临时堆场准备：施工现场的构件临时堆场设在指定的位置。构件堆放时注意排水方向，不得阻碍地面排水。

临时堆放场地要求堆场地面坚实可靠，能承受钢柱、钢梁等堆放荷载以及施工机械设备施工作业、停放等要求，且临时堆放场地应满足施工机械设备停置、施工时的作业面及回车临时道路要求，且整个场地上不得有障碍物妨碍作业。

构件验收：钢柱、钢梁等构配件、原材料验收的主要目的是检查统计构配件的数量，同时将可能存在质量缺陷的构配件在现场进行处理，防止存在质量缺陷的构配件进入安装流程。

钢构件进场后，按货运单检查所到构件的数量及编号是否相符，发现问题应及时在回单上说明并反馈制作工厂，以便工厂更换补齐构件。按设计图纸、规范及制作厂质检报告单，对构件的质量进行验收检查，做好检查记录。主要检查构件外形尺寸、螺孔大小和间距等。检查用计量器具和标准应事先统一。经核对无误，并对构件质量检查合格后，方可确认签字，并做好检查记录。

1.4 钢柱吊装方案

①钢柱在安装前应在钢柱表面标出安装用标高以及轴线控制线作为校正的依据（钢柱安装前，从钢柱柱脚处向上量出理论标高为1m的控制线，并作一明显标识作为1米控制线，便于后期校正钢柱标高时使用；在钢柱柱脚底板上表面做出通过钢柱中心的十字交叉纵横轴线，便于后期钢柱水平轴线位置校正），钢柱吊装前需核验吊装用钢丝绳以及相应吊装工具的强度，同时检查钢丝绳、吊具等是否有质量缺陷以及安全隐患，钢柱在校正完成后应与上一根校正完成的钢柱立即用系杆、柱间支撑、交叉撑等连接并固定，钢柱安装前尽量原位排放，尽量避免二次倒运，为起吊创造条件。

②钢柱的吊装：吊装采用旋转法（如图1），钢柱运到现场后，吊机边起吊边钩边使起重臂回转使钢柱以柱脚为圆心旋转，最终将钢柱立起，流程主要包括绑扎固定→起吊→对位→临时固定→校正→最终固定。吊装前准备工作完成后，先进行试吊，一端起吊高度为150mm左右时悬停，检查吊具牢靠性和起重机支腿的稳定性以及钢柱的垂直度。然后司索信号工指挥起重机缓慢下降，接着沿着中心轴线成90°方向放置两台经纬仪，位置对中并调试完成，以此来对钢柱位置以及垂直度进行校正，柱脚底板十字中心线和基础上纵横轴线位置对准后缓慢下降，安装人员在钢柱吊至地脚螺栓正上方后，各作业人员站好位置，稳住钢柱，同时将柱脚底板上的螺栓孔对准地脚螺栓，将其缓慢插入，在柱脚底板降至调节螺母上时停止吊机落钩，用撬棍或者千斤顶来使柱子微移，使柱脚底板上的十字中线对准基础上的纵横轴线，并拧紧柱脚螺母，确认螺母拧紧达到安全后方可解除吊钩。对于单独不能构成稳定结构的钢柱，需要在柱身拉设缆风绳等临时措施。主钢构吊装班组在吊装前一定要做到内部分工明确，校正、测量、吊装、紧固等器具必须一应俱全，起重机、现场指挥、测量、对准、构件绑扎以及现场施工作业各个环节质量安全人员各尽其职，减少非施工闲杂人员靠近。

图1 构件堆放及吊机吊装路径示意图

1.5 屋面钢梁空间同步吊装

1.5.1 屋面刚架整体吊装系统地面拼装

在地面拼装完成同一跨距内相邻两柱距的门式刚架钢结构，作为屋面整体吊装单元，依次包括：拼装两榀钢梁，在两榀钢梁之间连接安装多个檩条，在相邻的檩条之间连接安装多个檩间支撑和多个檩间斜支撑，拼装完成的屋面整体吊装单元形成几何不变的、具有空间稳定性的结构。

图2 屋面整体吊装单元结构

由H型钢加工制作成的屋面梁跨度较大，屋面梁在工厂内散件制作，在出厂前先进行预拼装，然后到现场再进行组装，在场内进行组拼成吊装单元，然后进行吊装，钢梁在地面进行原位拼装。相邻间钢梁拼装完成后，进行两榀钢梁间檩条及支撑系统等次构件的安装。

图3 现场地面拼装实例

1.5.2 主次结构空间同步吊装

整体吊装单元吊装前要求焊接固定好护身栏杆、安全绳、缆风绳；屋面梁与钢柱连接的螺栓要求用布袋装好后挂在钢梁上，方便高空作用。同时在吊装就位前，应对钢梁上运输、装卸及现场倒运过程中产生的油漆破损进行修补，同时清理泥污，确保构件清洁。

①利用两台汽车吊同步起吊，两台吊机必须按统一指挥同步抬吊，避免起吊不同步引起过大施工应力。起吊前应进行试吊，先起吊50mm，停止起吊。静置十分钟，观测整体吊装单元的变形及整体稳定性。根据变形情况调整两台吊机起吊速率，调整完成后进行连续同步起吊。

图4 整体吊装单元吊装示意

②整体吊装单元就位后，利用两台曲臂车进行高空作业，安装梁柱间高强螺栓，待高强螺栓安装完成后，吊机松钩，进行下一吊装单元的安装。

图5 现场整体吊装单元安装示意

③按上述步骤继续进行整体吊装单元的拼装及吊装工作，直至整个门式刚架钢结构厂房全部吊装完成。

1.6 质量控制

1.6.1 钢柱安装质量控制

钢柱经过初步校正，起重机松钩前垂直度偏差必须控制在20mm以内。使用两台经纬仪进行钢柱的垂直度校正同时经纬仪尽量架设于钢柱纵横轴线附近，主要是保证经纬仪的望远镜视线尽量垂直于观测面，钢柱垂直度以及轴线位置如有偏差，用撬棍或者千斤顶进行校正，在校正过程中，随时观察钢柱底部和调平螺母之间是否脱空，以防校正过程中造成水平标高的误差，同时检查轴线，防止钢柱位移，钢柱复合校正后，方可终拧紧固螺栓。

1.6.2 屋面梁安装控制措施

①严格控制钢柱的标高和定位轴线，钢架梁的安装必须在钢柱安装定位线校正完毕安装后进行，钢架梁安装之前应对安装支座中心和标高进行复测并配备垫板，同时还需仔细复测钢柱的垂直度以及钢柱的轴线位移值。

②计算钢梁支承位置的标高，其偏差主要通过放置垫块来进行处理。现场施工时主要根据钢架分段以及现场场地条件采用组合吊装法或单件吊装法进行安装，梁端标高主要通过加设提前准备好的的垫板来进行调整。

③钢架梁吊装完成后只进行初步校正以及临时固定，待整个屋盖系统结构安装完成后再进行最终校正和固定。

④屋面梁与钢柱之间采用螺栓连接，屋面梁轴线位置精度主要取决于钢柱的轴线位置以及钢柱的垂直度，当钢柱垂直度以及轴线位置在安装精度范围内，发现屋面梁的轴线位置存在偏差，可利用铰刀适当地对屋面梁的连接螺栓孔进行扩孔，但是必须满足规范要求。

⑤屋面梁与钢柱之间采用螺栓连接，屋面梁轴线位置的准确主要取决于钢柱的垂直度，在保证钢柱的垂直度的情况下，如发现屋面梁的轴线有偏差，则可适当地对屋面梁的连接螺栓孔进行铰刀扩孔，但必须在规范允许范围之内；屋面梁跨中垂直度测量时，可采用线锤进行测量，从屋面梁下方轴线位置设置经纬仪，测量屋面梁的跨中垂直度；屋面梁的挠度测量采用水准仪进行检测。

2 结语

本施工技术采用屋面主次结构地面拼装完成后整体吊装的思路进行安装。按同一跨内相邻两柱距的刚架梁结构在地面拼装成整体吊装单元，包括安装好檩条、支撑、隅撑等次构件。该吊装方案可提前完成下一步吊装单元的地面拼装工作。整体吊装效率可提升一倍。且地面拼装更加方便、高效。

同时本技术施工工序简单，相对于传统的传统单榀钢梁及次构件施工，施工工期短，工期减少50%，故整个工程进度容易保证，保证厂房后续围护结构的顺利施工，具有较高的经济效益，同时屋面的檩条等次构件大部分都在地面完成施工，安全及质量都有保证，故本施工技术社会效益较高，可为门式钢架结构厂房项目屋面结构安装提供借鉴和参考。