論某工業廠房鋼結構施工技術要點

孫羽

鋼結構憑借跨越能力強、裝配化施工比重高、內部空間利用率好等優勢，被大規模應用在工業廠房項目中。通過推廣鋼結構廠房不僅加速了廠房基建的施工效率，還開拓了建筑工程低碳化、綠色化的發展新途徑。為了進一步明確鋼結構廠房在實際工程項目中的應用情況，本文以某鋼結構廠房建設項目為案例，詳述了鋼結構廠房的施工工藝過程，明確了鋼構件加工生產的關鍵點，分析了主要施工技術要點。通過實踐經驗發現鋼結構廠房的施工效率高、工藝流程簡單，極大地降低了工程建設項目的投入產出比。

伴隨國內基礎設施建設水平的持續提升，國內基礎設施建設領域迎來重大變革，鋼結構逐漸成為基礎設施建設領域的“生力軍”；我國目前的大型工業廠房基本采用輕鋼結構，輕鋼結構建筑與傳統混凝土建筑相比，不僅跨越能力更強、空間利用率更好，而且施工效率更高，結構抗震能力更加優異。因此本文通過某產品生產線房建項目鋼結構工程為案例，總結鋼結構工程施工技術要點，具有十分重要的工程實踐意義。

一、工程概況

項目為某產品自動化生產線房建工程，該工程總建筑面積：27780.16m2；耐火設計等級3 級，地震設防烈度6 度，設防標準屬丙類，鋼結構的設計服役年限為25 年。其中第11#產品包裝車間廠房基礎為獨立基礎，上部結構全部采用預制鋼結構，設計服役年限為25 年；鋼架橫梁、承重柱、吊車梁等主體承重結構選用Q345B 級鋼，端頭板、聯系板等附屬構件也選用Q345B 級鋼，局部結構加勁肋板選用Q235B級鋼，其他附屬構件選用Q235 級鋼；用于裝飾的檁條選用冷彎薄壁型槽鋼，拉條選用圓鋼，支撐桿件選用角鋼；為了確保鋼構件之間的連接固定強度，主體構件之間連接均采用GB10.9 或JSSS10t 級高強摩擦型螺栓，且摩擦面應保證裸露，不允許噴漆，高強螺栓采用噴砂法除銹，除銹后的螺栓表面抗滑移指標不能低于0.45（鋼材為Q345）或0.35（鋼材為Q235）；混凝土強度等級：基礎部分混凝土強度等級為C25，墊層混凝土強度等級為C20。鋼筋混凝土保護層厚度：基礎：40mm。

二、鋼結構廠房施工工藝及過程

（1）主要工藝過程如下：施工前場地的“三通一平”→鋼構件運輸→鋼構件吊裝準備→主體桁架梁及承重柱吊裝→檁條支撐桿吊裝→防銹蝕處治→屋面系吊裝→其它附屬構件吊裝→裝飾裝修工程→臨時結構拆卸→交工驗收；

（2）屋面系統安裝工藝流程：前期籌備→主梁吊裝及校正→檀條壓桿吊裝及固定→排水天溝施工→虹吸式雨水外排管道施工；

（3）屋面梁連接程序：現場對接微調→高強螺栓預位→高強螺栓初步緊固→高強螺栓完全緊固→螺栓密封保護。

三、鋼結構構件加工制作工藝要點

1.鋼結構制作的主要工藝流程

結合現場施工機械配置及施工工藝要求，擬定的構件生產加工流程如下：承重柱→桁架梁→檁條、排水天溝、天溝支撐系→附屬構件→屋面系（配件）→墻面系（配件）。

2.鋼結構制作施工技術要點

（1）放樣

①樣板制作應先放樣，以保證樣板尺寸的準確性和精確性；

②放樣比例尺為1:1，直接將其放至樣板操作臺上，如果實際尺寸過大，可分段放樣；部分構件僅對節點部分的尺寸給出了明確的設計尺寸，為了減少工作量，可按比例縮小放樣，但必須保證放樣準確；

③放樣交匯處應外加鐵皮保護，同時用尖銳刀具在表面劃出連接點；

④放樣完畢后應由檢測員現場檢測，以確保構件加工參數的精確性和準確性。

（2）下料切割

①鋼材下料前應詳細核對鋼材的型號、規格及種類，由質量檢測員簽字確認，保證主材各參數與設計圖紙一致；

②母材的切割線應提前彈出，彈線應保證平直，尤其對于表面欠光滑的鋼板，應特別注意彈線精度；母材對焊前應進行必要的探傷檢測，質量達標后方可切割或焊接，如需使用剪切機剪板，則一次剪切長度不能超過剪切機的極限尺寸；

③母材下料切割誤差應滿足±1.5MM（人工切割）要求，自動化切割誤差應滿足±1.0MM（自動切割）要求，垂直度應小于母材板厚的5%，同時應滿足±1.5MM 的誤差要求，切割線邊緣應保證光滑，不允許出現毛邊、凹凸不平等問題；

④母材切割后，應及時檢測切割面、切割誤差、切割飛濺物，檢測達標后，作合格標識并入庫備用。

（3）制孔及矯正

①成孔選用沖擊成孔、鉆孔、氣割等方式，通常情況下，優先選用鉆孔成孔技術；

②成孔前使用刀具在鋼構件表面刻畫孔道中心點，為了提高成孔效率，可將多層鋼板層疊后統一成孔；

③若成孔誤差超過規范限值，則無法使用鋼塊填充，可選用與母材相匹配的焊條將孔道填充后，重新成孔；

④鋼構件矯形可選用物理矯形和加熱矯形兩種方式，條件允許的情況下，優先推薦物理矯形；

⑤若使用加熱矯形技術，則應嚴格遵照操作規程，連續矯形次數不能超過兩次，如果矯正量超限，可在相反方向加熱彌補。

（4）組立機組裝

①鋼構件裝配前，裝配人員現場應組織召開技術交底會議，項目總工應做好技術培訓和監督工作，會前組織工人共同熟悉裝配圖紙，熟悉各種裝配工藝，檢查各鋼構件的尺寸、外形、數量是否滿足技術標準；

②裝配定位選用斷焊技術，焊接有效長度應介于30mm-50mm 之間，且不低于設計焊接長度的2/3，斷焊焊縫分布應均勻，且焊縫強度和抗變形剛度應滿足規范要求；

③大型鋼構件裝配前應布置專用的操作平臺，同時進行1：1 放樣，保證放樣準確后，方可開展構件裝配作業。

（5）焊接與再矯正

①選用門式埋弧焊接機，將H 型鋼對焊連接；

②焊接過程中使用的焊條、給定的焊接電壓、電流強度等指標，應根據焊接母材的特性現場確定；

③為了避免對焊過程中，焊接附加應力產生的焊接變形，對焊應在專用的矯正機上完成。

（6）噴丸除銹及涂裝

①鋼構件成品應使用噴丸除銹機械自動除銹，經處理的鋼構件表面不允許出現毛刺、咬邊或其它明顯病害；

②鋼構件表面的噴丸除銹標準不能低于Sa2.5 級，同時應確保后續涂裝工藝的順利進行。

③鋼構件經除銹處理后，在返銹前應完成首道底漆涂刷工作，且整個底漆涂抹作業應控制在24h 之內完成。

（7）鋼構件驗收

①用于裝配的鋼構件在預制出廠前應完成各項檢測，且出廠的預制鋼構件應具備完備的各項檢測證書和產品合格證；

②為了避免裝配過程中出現問題，預制構件應在廠家進行試拼，以檢測構件的尺寸、強度等質量是否滿足裝配要求。

（8）成品的堆放及裝運

①預制的各類鋼構件應根據尺寸、部位分別標識并存放；

②鋼構件運輸前應做好計劃，根據裝車順序提前布置好，以避免不必要的翻動；

③預制鋼構件成品裝車運輸前，應進行最后的檢查，避免遺落關鍵構件；

④考慮到公路運輸的限高要求，建議車輛的裝運高度應控制在4.5m 內，且鋼構件縱、橫向超寬不能大于2m。

四、鋼結構基礎施工技術要點

（1）為了保證上部結構的承載可靠性，應做好基礎部分的施工處治，基礎預埋應控制好地腳螺栓的外伸長度，同時保證基礎支撐面的標高滿足設計要求；

（2）基礎部分的現澆混凝土達到終凝后，在基礎表面標注中線點，并彈線確定，根據彈線位置給出地腳螺栓的布置位置；

（3）為了提高地腳螺栓的定位效率，建議使用定制的鉆孔鋼模板配合定位；

（4）地腳螺栓固定后，校核螺栓的絲扣標高是否滿足設計要求，標高滿足設計要求后，應將其直接焊接固定于鋼筋網架上；

（5）為了保護地腳螺栓的螺紋，避免后期螺母脫扣，應在螺紋表面覆蓋專用的防護套。

圖1 鋼柱柱底標高引測示意圖

五、鋼結構安裝工程施工技術要點

1.施工準備階段

（1）鋼構件吊裝裝配前，應核對材料明細表，同時查驗構件的質量合格手續；

（2）基礎及預埋件應查驗校核定位軸線的方位、標高及平整度等指標，查驗后彈線定位，具體定位詳見下圖1 所示；

（3）考慮到基礎及鋼構件兩種對象之間的差別，為了統一量測標準，應使用同一量測工具。

2.鋼結構安裝

（1）本項目的主體構件吊裝作業擬采用兩臺12t級的起吊機械聯合作業，其它附屬構件則配合人工吊裝完成，承重鋼柱采用旋吊法，考慮到主體結構跨徑較大，為了減少起吊周轉量，建議先在地面組裝后再起吊，起吊過程中應配合人工輔助；

（2）為了提高起吊機械的作業效率，同時保證起吊作業安全可靠，吊裝前應設計合理的吊裝次序方案，優先吊裝豎向構件；

（3）豎向承重鋼柱吊裝過程中應配合鋼柱進行矯正和裝配作業，鋼柱預位并緊固后，繼續進行鋼橫梁吊裝作業；

（4）當承重柱和鋼橫梁吊裝預位后，繼續吊裝兩榀間的橫向聯系桿，聯系桿與主體構件共同構成穩定的承重體系；

（5）為了加快吊裝作業效率，檁條、墻梁、拉條及角隅支撐等附屬構件可交叉作業；

3.鋼柱的吊裝與校正

（1）承重鋼柱起吊工藝與裝配式鋼筋砼承重柱類似，考慮到項目工期緊張，為了提高吊裝效率，機械吊裝需配合人工抬拉，鋼構件預位后采用旋轉法起吊，具體吊裝工藝詳見下圖2 所示，就位時應保證承重柱綁扎點、承重柱腳中心點和基礎中心點實現“三點共弧”；

（2）承重柱起吊離地面20cm 位置處停留，現場人工檢查承重柱吊索的可靠性和安全性，檢查完畢后，開啟回轉制動，繼續下放10cm 后，人工配合將承重柱對準預位基線，并指揮繼續下放，將承重柱插入錨固螺栓后并固定，解鎖吊鉤并檢查承重柱底部及控制塊之間是否存在脫空。

圖2 旋轉法吊裝示意簡圖

（3）承重柱豎向矯正采用兩臺經緯儀控制，經緯儀先對準承重柱底，并與中線保持正交，逐漸移動至柱頂部，若視線與中線未重合，應現場調整拉繩，使承重柱與地面基線保持正交；

（4）在工程實踐中，為了提高矯正效率，一般對多排承重柱同時矯正，可將兩臺經緯儀布置在縱軸和橫軸的一側，且應與中心線間距不能超過3m，布置示意詳見下圖3；

圖3 鋼柱垂直校正測量示意圖

4.鋼梁的吊裝與校正

（1）構件運抵施工現場后，應先裝配，鋼梁起板翻身可采用兩點法，同時配合人工輔助完成；

（2）鋼梁起板翻身前應先進行試吊，通過試吊以調整吊索綁扎位置，從而優化吊點受力工況，旋吊至設計位置后，配合人工牽拉控制繩，調整到恰當位置后，吊裝預位并使用螺栓緊固；下圖4 為鋼橫梁吊裝現場示意圖；

圖4 鋼梁的起吊示意簡圖

（3）首榀鋼梁安裝時為了提高穩定性，應增設4組臨時攬風繩，第2 榀及以后的主梁可采用屋面檀條和連系梁固定，考慮到本項目的跨徑較大，為了保證固定設施的可靠性和有效性，固定設施至少應布置5 道，布置后應采用吊線檢查垂直性，結構臨時固定設施詳見下圖5 所示：

圖5 剛架臨時固定示意圖

（4）鋼梁吊裝前應再次檢查承重鋼柱，同時應控制鋼結構廠房的屋脊線，避免屋脊線偏移而影響整個結構的受力工況，保證不同跨的鋼結構屋架體系始終處于同一中線上。

5.柱底板墊塊安裝及二次灌漿施工技術要點

（1）在承重鋼柱安裝時，為了滿足承重柱高程調整需要，可將墊塊置于承重柱底部的端頭板下方；

（2）墊塊厚度取混凝土基礎表面的高程和承重柱底板高程之差，墊塊應由墊鐵和楔形墊塊組成，楔形墊塊應直接墊于承重柱的底板角處；

（3）主體構件吊裝并矯正后，方可灌漿，灌漿應在矯正后的3 天內完工，防止長期靜置導致的結構移位，灌漿材料選用碎石混凝土，灌漿混凝土強度等級應高于承重柱混凝土。

6.高強度螺栓施工方法

（1）鋼橫梁、承重柱連接應選用高強抗剪螺栓，高強螺栓表面應清潔平整，以確保螺栓緊固力滿足工程要求；

（2）緊固次序由節點板中心向四周推進，H 型鋼板則遵循上翼板、下翼板、腹板的順序，同一承重柱上遵循上梁柱節點、下梁柱節點、中間梁柱節點的順序；

（3）鋼橫梁矯正、承重柱底板墊鐵安裝及高強螺栓緊固等工藝示意詳見下圖6 所示：

圖6 鋼梁校正、柱底墊鐵安裝及高強螺栓施擰簡圖

六、檁條及支撐系統的安裝

（1）檁條、支撐系等附屬構件應配合主體構件同步吊裝，附屬構件滿足交叉作業要求的應交叉同步作業，以提高現場效率；

（2）考慮到本項目的承重柱布置間距為6m，為了減輕工作量，承重柱的檁條安裝可依靠滑輪完成，為了避免檁條內部應力過大，應精確控制螺栓孔位，同時保證螺栓緊固力滿足緊固要求；

（3）支撐系安裝應根據主體結構穩定性要求進行設計，安裝位置應準確，以達到預期的支撐加固要求，保證鋼結構主體的承載能力和荷載穩定性；

（4）構件吊裝完工后應立即調整構件位置，保證正交水平控制要求，及時加設承重柱間的橫向支撐系，通過調整支撐系的緊固程度，以實現承重柱垂直度的微調。支撐系緊固端的緊固力應滿足設計要求，不應“過緊”或“過松”。以鋼結構屋脊線為基準調整水平支撐系，確保屋頂面垂直；

（5）通常情況下，梁角隅支撐均經由地上連接，再吊裝至預定位置，并依靠高強螺栓將其與屋面檁條連接。臺度角鋼使用膨脹螺栓緊固，山墻角鋼應固定于山墻檁條以下的翼緣上；

（6）在安裝墻面系桿、拉桿時，應微調檁條的水平位置，及時糾正檁條因運輸或存放不當而造成的局部變形問題。

七、結語

輕鋼結構建筑與傳統混凝土建筑相比，不僅跨越能力更強、空間利用率更好，而且施工效率更高，結構抗震能力更加優異，在未來的工民建領域中，鋼結構的應用普及程度必將更加顯著；為了滿足鋼結構施工的技術需求，鋼結構工程技術人員應及時提升自身的技術水平，豐富自身的專業技術能力，夯實專業技術素養，明確鋼結構施工的關鍵點和核心工藝，熟悉鋼結構施工工藝流程，不斷總結項目經驗，切實提高鋼結構施工質量。