鋼框架輕型板在大跨度工業(yè)廠房中的應(yīng)用

李 嘹 (中核華辰建筑工程有限公司軍工工程分公司 甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

前言

工業(yè)廠房因使用功能要求一般均為大跨度、高凈空結(jié)構(gòu),如果設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土屋面,則為大截面的框架梁、框架柱,會(huì)降低使用面積、增加工程造價(jià),致使投資效益下降,因混凝土材料的特殊性質(zhì),亦使施工周期延長(zhǎng)。因此,一般設(shè)計(jì)為排架+鋼屋架+輕型屋面結(jié)構(gòu),本文重點(diǎn)闡述鋼框架輕型板在大跨度、高凈空的低放廢物接收和貯存廠房中的應(yīng)用情況。

本項(xiàng)目跨度24m、凈高15.805m,鋼屋架采用圖集《梯形鋼屋架》05G511中的GWJ24-6A1,鋼屋架之下的排架為600mm 厚的剪力墻,剪力墻內(nèi)設(shè)暗柱,暗柱截面尺寸為600×600mm。根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的荷載要求,本屋面為不上人屋面,活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5k N/m、基本風(fēng)壓0.55k N/m、基本雪壓0.3k N/m,地面粗糙度類別A 類,屋面防水保溫做法見圖集12J201第A4頁A3,取消找坡層,防水層采用1.2mm+1.2mm 厚熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材,保溫隔熱層采用100mm 厚擠塑型聚乙烯泡沫塑料板,壓縮強(qiáng)度不小于250kPa。

1 板型選型

本項(xiàng)目屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值:水泥砂漿找坡層及隔離層0.4k N/m,防水層0.2k N/m,保溫層0.035k N/m,30mm 厚C20細(xì)石混凝土保護(hù)層0.75k N/m,驗(yàn)算結(jié)果如下:

外加永久荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值:0.4+0.2+0.035+0.75=1.385k N/m

屋面積雪分布系數(shù):屋面坡度10%,即α=5.71°,μ=1.0

雪荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值:S=μ×S=1.0×0.3=0.3k N/m

可變活荷載標(biāo)準(zhǔn)值(取活荷載和雪荷載中的較大值):0.5k N/m

外加荷載標(biāo)準(zhǔn)組合設(shè)計(jì)值:Q=1.385+0.5=1.885k N/m

外加荷載基本組合設(shè)計(jì)值:Q=1.3×1.385+1.5×0.5=2.551k N/m

已知檐口高度18.8m,地面粗糙類別A 類,封閉式矩形屋面,屋面坡度5.71°,H/D=18.8/130=0.145,查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012,陣風(fēng)系數(shù):β=1.57

風(fēng)荷載局部荷載體型系數(shù),雙向內(nèi)插法求得:外部μ1=-1.78,內(nèi)部為μ=-0.2,μ=-1.78-0.2=-1.98

風(fēng)壓高度變化系數(shù):μ=1.43

風(fēng)吸力W=1.57×(-1.98)×1.43×0.55=-2.45k N/m

查《鋼骨架輕型板》19CJ20、19CG12 表11 規(guī)格為DWB6015-3的鋼骨架輕型板即可滿足要求。

表1 裂縫寬度、撓度結(jié)果

鋼骨架輕型板100mm 厚芯材的耐火極限為2.0h,符合建筑物的防火等級(jí)要求。

2 板材預(yù)制及驗(yàn)收

2.1 人員要求

人力資源需求因工程量和進(jìn)度要求的不同而存在差異,但要求配置人員必須持有相應(yīng)的資格證書和較為豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。

2.2 機(jī)具準(zhǔn)備

機(jī)械設(shè)備在使用前檢查驗(yàn)收合格,各種零部件正常,按時(shí)保養(yǎng),并留存驗(yàn)收記錄。

2.3 材料要求

冷彎薄壁型鋼、角鋼、鋼絲網(wǎng)片、芯材等驗(yàn)收合格,各類質(zhì)保資料齊全,數(shù)量滿足預(yù)制要求。

2.4 場(chǎng)地布置

原地面采用C20砼硬化150mm 厚,邊澆筑邊收平磨光,芯材攪拌區(qū)為防止聚苯顆粒隨風(fēng)飄散,搭設(shè)簡(jiǎn)易彩鋼棚,根據(jù)辦公需求,建設(shè)辦公室。

2.5 板材預(yù)制

2.5.1 工藝流程

模具制作 鋼骨架制作 鋼骨架安裝 芯材澆筑養(yǎng)護(hù) 涂料施工

2.5.2 模具制作

用角鋼將C型鋼焊接起來,其上鋪設(shè)模板,調(diào)整好結(jié)構(gòu)尺寸,保證鋼骨架適宜地安裝其上,C 型鋼的高度大于150mm 即可。

2.5.3 鋼骨架制作

按照面板寬度截取相應(yīng)網(wǎng)片,點(diǎn)焊接至冷彎薄壁型鋼,當(dāng)用手工電弧焊時(shí),采用E43型焊條,當(dāng)用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊時(shí),應(yīng)保證焊點(diǎn)的力學(xué)性能不低于母材性能,封口板、加強(qiáng)肋等的安裝采用焊接,焊縫質(zhì)量等級(jí)為三級(jí),焊縫高度不小于2.5mm,加強(qiáng)肋按照面板長(zhǎng)度均勻分布。

2.5.4 鋼骨架安裝

使用叉車將鋼骨架吊至模具上,起吊時(shí)用吊鉤掛在四個(gè)吊裝孔上,吊裝孔直接φ20mm,安裝時(shí)防止碰撞、損傷鋼骨架。

2.5.5 芯材澆筑

澆筑前先將芯材攪拌均勻,分層澆筑,先澆筑主肋、端肋下部,再澆筑上部,邊澆筑邊振搗收光,主肋、端肋處用小振動(dòng)棒振搗,面板處用平板振動(dòng)器振搗。

2.5.6 養(yǎng)護(hù)

芯材澆筑完成終凝后及時(shí)覆蓋保溫養(yǎng)護(hù),強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可挪動(dòng)、運(yùn)輸。

2.5.7 涂料施工

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,無吊頂時(shí),在預(yù)制廠完成刮膩?zhàn)雍屯克⑼苛瞎ば?防止輕型板安裝后凈空太高裝修困難,施工前將雜物及污染物清理干凈。

2.6 驗(yàn)收

外觀驗(yàn)收依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為19CJ2019CG12第8頁8.1條。

結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)依據(jù)19CJ2019CG12第8頁8.1條,加載前,先搭建受力模型,板下設(shè)置鉸支座和滾動(dòng)支座,采用兩支座單跨形式,兩端支撐點(diǎn)距板邊100mm,兩支座間距離為5780mm,試驗(yàn)加載方式為均布單向加載,荷載重物(燒結(jié)普通磚)平鋪模擬均布荷載。分級(jí)加載,1～4級(jí)荷載取不超過荷載標(biāo)準(zhǔn)值的20%,第5、6級(jí)荷載取不超過荷載標(biāo)準(zhǔn)值的10%,直至加載至荷載標(biāo)準(zhǔn)值,1～5級(jí)加載完成后持續(xù)10min,采集數(shù)據(jù),標(biāo)準(zhǔn)荷載加載完成后,持續(xù)30min,采集數(shù)據(jù);此后繼續(xù)加載,第7～9級(jí)荷載不超過荷載設(shè)計(jì)值的10%,第7、8級(jí)加載完成后持續(xù)10min,采集數(shù)據(jù),第9級(jí)加載至設(shè)計(jì)值后持續(xù)30min,采集數(shù)據(jù)。

圖1 加載前

圖2 加載至標(biāo)準(zhǔn)值

圖3 加載至設(shè)計(jì)值

試驗(yàn)結(jié)果:

當(dāng)均布荷載加載至標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),主肋撓度10.30mm、板中撓度11.26mm,無裂縫;

當(dāng)均布荷載加載至設(shè)計(jì)值時(shí),主肋撓度14.76mm、板中撓度15.78mm,無裂縫;

撓度均小于檢驗(yàn)值28.9mm(L/200),裂縫均小于檢驗(yàn)值0.15mm,結(jié)果合格。

3 板材安裝

3.1 安裝流程

運(yùn)輸→定位放線→吊裝→調(diào)節(jié)板間距→焊接固定→嵌縫→驗(yàn)收

3.2 運(yùn)輸

芯材強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可吊裝、運(yùn)輸。裝車時(shí),車內(nèi)最下層及板材之間放置墊木,墊木處于同一垂直面內(nèi),防止對(duì)輕型板施加剪力,裝車后輕型板懸挑出車廂體不超過板長(zhǎng)的1/6。

每次只能搬運(yùn)及起吊一塊,且每次裝車或者堆放層數(shù)不超過10層。

3.3 定位放線

根據(jù)輕型板平面排版圖放出每塊屋面板位置,并且使用記號(hào)筆作出標(biāo)記。

3.4 吊裝

鋼骨架輕型屋面板單塊最大重量為0.855t,現(xiàn)場(chǎng)已有7018型塔吊,能夠起吊單塊輕型板,超出塔吊吊裝位置的,使用50t汽車吊配合吊裝作業(yè)。

采用2根5T 吊帶(每根長(zhǎng)為10m),配套4個(gè)掛鉤(掛鉤為Φ16圓鋼制作)進(jìn)行吊裝。

吊帶承重50KN,吊帶滿足要求。

3.5 調(diào)節(jié)板間距

依據(jù)19CJ20、19CG12 要求,使用撬棍將板縫調(diào)整至允許偏差范圍內(nèi),板縫寬度偏差不得大于20mm,局部寬板縫除外。

3.6 焊接固定

與鋼屋架采用焊接連接,焊縫質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)。每塊板與屋架上支座(預(yù)埋件)至少有三點(diǎn)焊接(端頭部分焊接不少于2點(diǎn)),焊縫長(zhǎng)度不小于50mm,焊縫高度為3mm,以保證屋面板的穩(wěn)定。

對(duì)抗震設(shè)防烈度大于等于6度(0.05g)的建筑物,輕型板之間用3mm 厚鋼板拉結(jié),拉結(jié)間距不大于2m,具體做法詳見19CJ20/19CG12第18頁。

3.7 嵌縫

在板縫底部通常放置Φ20 發(fā)泡聚乙烯棒,然后使用攪拌好的1:6水泥珍珠巖保溫砂漿進(jìn)行填縫,填縫過程中應(yīng)使用鋼筋將砂漿插實(shí),填縫完成后在板縫頂部涂刷一層1mm 厚水泥基防水抗?jié)B涂層。

3.8 驗(yàn)收

竣工驗(yàn)收主要的檢查項(xiàng)目分為尺寸偏差要求和外觀質(zhì)量要求,具體如下表所示。

表2 尺寸偏差要求

表3 外觀質(zhì)量要求

結(jié)論

通過本項(xiàng)目的實(shí)際案例可知,通過嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算,嚴(yán)格按照規(guī)范和圖集的相關(guān)要求預(yù)制及安裝鋼框架輕型板,既能夠降低建造費(fèi)用又能縮短廠房施工周期,鋼框架輕型板有較大的推廣使用價(jià)值。