超限重型鋼結構廠房建造技術探析

康玉鵬 謝遠見 徐鵬飛

中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024

隨著全球經濟的發展和工業化進程的加速，各種大型工業設備的需求越來越高，這為超限重型鋼結構廠房的建設提供了廣闊的市場[1]。為了滿足不斷增長的生產需求，提高生產效率，降低生產成本，許多企業開始考慮建設超限重型鋼結構廠房。鋼結構設計技術和制造技術的不斷發展，鋼結構的承載能力、穩定性和耐久性得到了顯著提高，這為超限重型鋼結構廠房的建設提供了必要的技術支持[2]。環保意識的不斷提高，建筑可持續性成為當今建筑行業的重要發展方向，超限重型鋼結構廠房具有較高的回收利用率和較長的使用壽命，符合建筑可持續性的要求。通過研究超限重型鋼結構廠房的建造技術，可以優化施工流程，提高建造效率，縮短建設周期，從而降低企業的生產成本；通過對超限重型鋼結構廠房的結構設計、制造和安裝等方面的研究，可以進一步增強結構的安全性和穩定性，提高企業的生產效率；通過對超限重型鋼結構廠房建造技術的研究，可以推動鋼結構設計、制造和安裝技術的發展，提高我國鋼結構行業的整體水平；超限重型鋼結構廠房具有較高的回收利用率和較長的使用壽命，符合綠色建筑的要求。通過對超限重型鋼結構廠房建造技術的研究，可以促進綠色建筑的發展，提高建筑行業的環保意識。

1 工程概況

項目位于庫爾勒市上庫工業園區，東臨興化路，南臨誠信大道。共3棟單體，包括1棟超限車間、2棟附屬用房。以及附屬配套工程。配套工程包含：59512.19㎡地坪（道路），1635.82m圍墻，2個電動伸縮門和室外給排水、消防管網和電氣工程等。總建筑面積31700.06㎡。其中戊類鋼結構冷加工車間，建筑面積30562.56㎡（含變配電室209.18㎡）；超限車間長334.38m、寬90.68m，配電室長25.70m、寬9.10m；超限車間中間高跨（D～G）部分最高處25.00m（最低處23.9m）、兩邊低跨（A～D、G～K）部分最高處17.40m（最低處14.90m），變配電室高4.1m；建筑高度：25.15m；+0.00m=912.25m；室內外高差0.15m；杯口獨立基礎；鋼結構（型鋼格構柱）；長334.38m、寬90.68m；縱向柱距9.0m、橫向柱距30.0m；彩色壓型鋼板坡屋面120mm厚（超限車間）；彩色壓型鋼板平屋面200mm厚；彩色壓型鋼板墻面100mm厚（+1.1m以上部分），乳膠漆墻面（B1）（+1.1m以下部分內外），水泥砂漿涂料墻面（變配電所：標高0.30m以下）；重載地面（超限車間）、防靜電地面（配電室）；油漆踢腳；65型材的雙層中空塑鋼窗；10.0m×10.0m電動滑軌大門（山墻部分），7.20m×6.0m普通夾心彩板門；散水寬1000mm。

圖1 效果圖

2 超限重型鋼結構廠房建造施工

2.1 施工流程

放線→杯口基礎處理→鋼柱、柱間支撐安裝矯正（斜拉繩安裝）→鋼梁、水平支撐、隅撐安裝矯正→柱腳澆筑→屋面、墻面檁條、拉桿安裝→防腐、防火施工→天溝安裝→屋面保溫棉鋪設→屋面瓦安裝（支架單扣）→屋脊瓦安裝（密封）→墻面瓦、拉桿、窗戶支架安裝→包邊折件安裝密封→門框制作安裝→雨棚制作安裝。

2.2 施工前準備

在施工前，需要對施工現場進行規劃和準備，包括清理現場、平整土地、修建臨時設施等，需要考慮到現場的交通、水電供應以及安全措施等問題；施工前需要準備好施工圖紙，包括鋼結構的設計圖、施工圖和節點圖等，還需要進行圖紙會審和交底工作，確保施工人員理解圖紙并能夠按照圖紙進行施工；超限重型鋼結構廠房的施工需要使用一些大型設備和工具，如焊接機、切割機、吊車；在施工前需要對人員進行培訓，包括安全培訓、技術培訓和質量意識培訓等，確保人員具備必要的技能和素質；制定安全規章制度、配備安全設施、進行安全檢查等；制定詳細的施工進度計劃，包括各階段的任務、時間節點和人員設備安排等；在施工前制定質量保證措施，包括質量管理體系的建立、質量控制點的設置、質量檢測和驗收程序等。

2.3 鋼柱安裝順序

在安裝鋼柱時，應按照以下順序進行：確定鋼柱的位置和標高，并進行記錄；對鋼柱進行校正，確保其垂直度和水平度符合要求；將鋼柱固定在基礎上，并對基礎進行二次灌漿；對鋼柱進行焊接，確保其連接牢固；對鋼柱的外觀進行檢查，確保無缺陷。

2.4 現場吊裝步驟

在進行現場吊裝時，應按照以下步驟進行：將鋼柱吊起，并將其放置在預定位置；對鋼柱進行校正，確保其位置和垂直度符合要求；將鋼柱與基礎進行固定，并進行二次灌漿；對鋼柱進行焊接，確保其連接牢固；對鋼柱的外觀進行檢查，確保無缺陷。

表1 鋼柱安裝允許偏差

圖2 鋼柱吊裝順序圖

2.5 吊點的設置

在進行鋼柱吊裝時，應合理設置吊點，以確保鋼柱的穩定性和安全性。一般情況下，鋼柱吊點的設置應考慮以下因素：吊點的位置應與鋼柱的重心相對應，以確保鋼柱在吊裝過程中的平衡性和穩定性；吊點的強度應足夠大，以確保鋼柱在吊裝過程中的安全性；吊裝設備的能力和鋼柱的重量應相匹配，以確保鋼柱能夠順利地吊裝到預定位置。

圖3 吊點設計

2.6 超限車間鋼梁的吊裝

在進行超限車間鋼梁的吊裝時，采用多機抬吊或利用桅桿滑移的方法進行吊裝；在吊裝前應對鋼梁進行翻身處理，以減少吊裝過程中的難度和重量；在鋼梁的兩端設置纜風繩，以保持鋼梁的穩定性和安全性；吊點宜選擇在鋼梁的中間，向兩邊各2m處，為了滿足鋼絲繩與構件的夾角，本次吊裝鋼絲繩加長，兩根繩長8m如圖，下夾角度為72°；捆綁鋼絲繩與平夾角不宜小于45°；復核起重臂長和起重作業半徑與方案一致后，吊車開始垂直提升100mm后停止，吊車靜置5分鐘，對鋼絲繩、汽車吊、地基承載力進行檢查確認正常后開始正常提升。

2.7 屋面支撐系統安裝

在超限重型鋼結構廠房中，屋面支撐系統的安裝是非常重要的一部分。一般來說，屋面支撐系統由檁條、椽條、保溫棉、防水層、屋面板等組成。安裝過程中需要注意以下幾點：按照設計要求，將檁條和椽條安裝到鋼梁上，確保其位置和標高準確；安裝保溫棉時，要確保其厚度和密度符合設計要求，并且要將其壓實，以防止空氣進入；安裝防水層時，要選擇合適的材料，并按照規定的施工方法進行施工，以確保其防水效果；安裝屋面板時，要確保其平整度和接縫嚴密，避免出現漏水等問題。

2.8 墻面板及屋面板安裝工藝流程

墻面板及屋面板的安裝工藝流程如下：清理現場，檢查墻面板及屋面板的尺寸和數量是否符合設計要求；按照設計要求，安裝支撐體系，確保其穩定性和垂直度；將墻面板按照設計要求安裝在支撐體系上，并確保其平整度和垂直度；將屋面板按照設計要求安裝在鋼梁上，并確保其平整度和接縫嚴密；對墻面板和屋面板進行焊接和固定，確保其連接牢固；對墻面板和屋面板進行檢查，確保其外觀無缺陷。彩鋼板在縱向需要接長時，其搭接長度滿足設計要求，一般≥250mm，并用自攻螺絲連接，防水膠封口。

2.9 高強度螺栓施工方法

在超限重型鋼結構廠房中，高強度螺栓是連接鋼構件的重要部件。其施工方法如下：按照設計要求準備高強度螺栓，并進行檢驗和分類；對連接件進行清理和打磨，以確保其表面干凈、光滑；將高強度螺栓穿入連接件中，并使用專用工具進行緊固；對高強度螺栓進行緊固后，進行承載力試驗，以確保其滿足設計要求；在施工過程中注意保護高強度螺栓，避免其受到損傷或污染；高強度螺栓安裝時，每個節點上應穿入的臨時螺栓和沖釘數量，由安裝時可能承擔的荷載計算確定，并應符合不得少于安裝總數的1/3，不得少于兩個臨時螺栓，沖釘穿入數量不宜多于臨時螺栓的30%。

2.10 鋼梁的剛性宏觀檢驗

在超限重型鋼結構廠房中，鋼梁的剛性是非常重要的性能指標之一。在進行鋼梁的剛性宏觀檢驗時，可以采用以下方法：檢查鋼梁是否有變形、扭曲、焊縫開裂等問題；檢查支撐體系是否牢固、穩定，是否能夠提供足夠的支撐力；對鋼梁進行承載力試驗，以測試其承載能力和剛性性能。

圖4 擾度檢測示意

2.11 鋼梁柱垂直度控制

在超限重型鋼結構廠房的建造中，鋼梁柱的垂直度是保證廠房質量和安全的重要因素。為了確保鋼梁柱的垂直度，需要進行以下控制：在鋼梁柱的生產和加工過程中，采用高精度的加工設備和技術，確保鋼梁柱的尺寸和形狀精度；在安裝過程中，使用激光測距儀、經緯儀等高精度的測量儀器，對鋼梁柱的位置和垂直度進行測量和校正；在鋼梁柱的固定過程中，采取可靠的固定措施，如使用螺栓、焊接等方式，確保鋼梁柱的位置和垂直度；在施工過程中，進行定期的監測和校正，確保鋼梁柱的垂直度控制在允許范圍內。

2.12 高空作業安全防護措施

在超限重型鋼結構廠房的建造中，高空作業是常見的施工方式。為了確保高空作業的安全，使用安全帶、安全網等高空作業防護用品，確保作業人員的安全；在高空作業區域設置安全警示標志和圍欄，防止無關人員進入作業區域；對作業人員進行高空作業安全培訓，提高他們的安全意識和操作技能；在高空作業前，對作業工具和設備進行檢查和維護，確保其正常運轉。

3 總結

超限重型鋼結構廠房建造技術是一項復雜而重要的工程技術，其涉及設計理念、材料選擇、構件加工、焊接技術、安裝施工和質量控制等多個方面。未來，隨著科技的不斷進步和應用技術的不斷深化，超限重型鋼結構廠房建造技術將會有更加廣闊的發展前景和應用價值。