大型钢结构厂房的制作安装技术及工程实例

工业是近年来我国经济的主要增长点，给我国社会建设打下了扎实的基础。用于工业生产的建筑是工业厂房，在施工建设标准以及结构形式上都与普通的民用建筑有一定的区别。随着技术的不断改进，钢结构厂房在不断替代混凝土结构厂房，因而对于钢结构厂房的制作与安装施工技术进行分析有一定的现实意义。

 

大型钢结构厂房的制作与安装有一定的技术要求。本文首先简要介绍了钢结构厂房的发展情况，之后对于大型钢结构厂房的制作与安装技术进行整体性介绍，并以某大型钢结构工程为基础，对其中的要点进行了说明，尤其重点讨论了钢结构的制作与安装。希望可以给相关施工工作的开展提供一些参考与借鉴。

 

一、钢结构厂房的结构特点及发展情况

 

一般的钢结构厂房构成主要有五个部分，分别是墙皮、吊车梁、支撑系统与屋盖系统与横向框架。这些结构之间分工协作，保证整体结构的协调性和稳定性。墙皮负责在建筑内部形成规则的矩形立体空间；吊车梁与制动梁可将荷载传递到支撑系统；支撑系统保持钢结构整体稳定性；屋盖结构可对建筑空间内部形成保护，免受外界环境的影响；而横向框架可以承担自身结构重量，并分担吊车梁的横向荷载。这种形式的钢结构建筑建设简单，可以内部形成较大的空间，适应于现代工业生产的需要。

 

近年来，钢结构在我国建筑领域中的发展速度较快，尤其是在工业厂房的建设中，钢结构已经占比超过50%。2016年国务院提出了在全国范围内推广装配式建筑，并且要求到2016年装配建筑占比达到30%以上。钢结构厂房作为一种典型的装配式建筑，所有构件均是在工厂进行工业化生产，在施工现场进行拼装，极大地提高了施工效率、控制了施工污染。

 

近年来，材料性能得到了显著提升，钢结构的抗腐蚀性以及耐高温性能不足的问题也得到了一定的改善，在未来将有着更为广阔的应用前景。但是本类型工程在施工过程中，有较多的厂房外吊装作业，所以需要运用到大量机械设备开展作业；与此同时，大型钢结构作业施工中存在较多立体交叉作业，所以安装难度较高，加之业主方对工期要求较为紧迫，如何在保证施工质量的同时提高施工效率成为近年来钢结构厂房施工中的重点。

 

二、钢结构制作与安装技术简介

 

1、钢结构制作

 

在一般情况下，钢结构制作工艺分为以下流程：对工程所在地进行测量与放样、下料、拼板与切割，在上述环节确定无误后即可进行埋弧焊接与钻孔、组装与矫正，安装零配件、制作成型、焊接。在以上主体施工完成后，即可检测焊接质量、对表面进行防锈涂装处理，最后运输到施工现场，进行安装施工。

 

在钢结构制作过程中，应当遵循我国出台的相关行业规定中的要求，以工艺规程设计为指导，采用专用或通用工艺。举例来说，淬火钢的精加工需要依据不同加工面的要求采取磨床加工；而有色金属的精加工则应用高速精细车削与金刚镗。结合工程的需要，应用的器械设备主要有剪板机、大型起重设备、彩钢瓦单板机以及埋弧焊机等类型。

 

钢结构制作过程中应当严格遵循行业相关规范的指导，基于设计要求以及规格尺寸来选择最合适的加工设备与工艺；为了保证部件加工质量，应当安排实践经验丰富的技术人员进行把关，严格控制每一道工序的加工质量，并对钢结构构件成品进行严格验收，保证每一个构件的生产质量。焊接工程在钢结构加工中处于重要地位，需要结合设计要求来选择适当的焊接方式开展施工。

 

在通常情况下，可应用自动化埋弧焊或半自动气体保护焊设备完成施工，对于部分特殊部位与细节部位则应用手工焊接。总结起来，无论应用哪种焊接方式进行施工，都要规范焊接流程，保证焊材质量，避免出现气孔、夹渣。一级焊缝与二级焊缝有较高的质量要求，应当在焊接完成后进行无损检测。

 

2、钢结构的安装

 

钢结构的安装施工技术主要可以分为三种，分别是高空散装法、高空滑移法以及整体提升法。

 

高空散装法的优势在于可适应于任意形状的空间结构形式，但由于在施工过程中需要设置大量钢结构，所以在大型的钢结构厂房安装过程中会产生较高的成本，形成了一定的浪费。高空散装法需要在设计环节来总拼散件与小拼单元，如全支架悬臂以及少支架悬臂等。

 

高空滑移法对于建筑平面为规则多边形的网架结构有较好的施工效果，在施工前在顶部安装滑轨，将不同的部件以滑移的形式滑移到指定位置进行安装。但无法用于平面为不规则形状的钢结构工程整体提升法在下部为周边支撑形式的大跨度结构，这样的结构通常可以为大型起重设备的应用提供良好的基础。

 

在安装施工中，构件的拼装在地面完成，在拼装完成后再应用起重设备来进行吊装施工，提升到指定位置后再进行固定。在整体提升法的应用对于安全性提出了较高的要求，在所以应当考虑结构受力特征与结构形式，基于施工现场的环境因素来进行施工技术的选择，这样才能在保证施工质量的同时提高效率，并保证施工安全性，避免出现事故。

 

三、工程实例分析

 

1、工程概况

 

本项目为大型陶瓷原料基地生产项目，应用大型钢结构形式进行设计、施工。本建筑工程最大栋厂房总长度为本建筑工程最大栋厂房总长度为220m、宽200m、高度17m。分为五个功能分区，分别是白瓷原料库，紫砂原料库，中档坯料车间，中档釉料车间，和紫砂车间，结构形式为门式钢架结构。

 

2、钢结构的制作

 

在钢结构制作前，首先需要结合图纸设计要求来进行放样、下料切割，并留出一定的余量以便后期调整。在切割加工前全面清理钢材表面，并保证切割中不会出现裂纹等外观缺陷，严格控制加工偏差。对于切割后出现的钢材变形问题而言，可应用冷矫正、冷弯曲等不会影响构件强度的方式进行处理；用手砂轮打磨构件的加工与焊接边缘，保证表现光滑平整；最后在制孔阶段可应用磁力钻与台钻设备来开展作业。

 

本工程中，螺栓孔制孔等级为C级，所以在允许偏差方面的参数为：圆度允许偏差±2.0mm、直径允许偏差+1mm、垂直度允许偏差为0.03t，≤0.2。在验收环节如果发现螺栓孔加工存在偏差，需要进行补焊、重新钻孔处理，坚决杜绝直接应用钢板堵塞，以免引起质量问题。

 

3、钢结构安装施工

 

由于本项目所应用的所有钢结构构件均是在工厂完成，包括半成品的制作、加工，钻孔与涂装部分也已完成。具体流程为首先对半成品进行全面的质量验收，并分批运抵施工场地。在材料运输途中，为了避免材料运输时出现碰撞损坏，可放置枕木、填充物，起到隔离效果。在构件运抵施工现场后，应直接开展吊装施工，对于无法立即开展施工的构件，则应当整齐地存放于指定位置，并妥善进行遮盖防护，避免暴晒、雨水的影响。

 

在安装前，对安装控制线进行复核，保证混凝土强度符合相关标准。基础验收标准中，对于建筑定位轴线偏差要求1/20000以内，并小于3mm、基础上柱部位的柱底标高偏差控制在2mm以内、基础上柱定位轴线允许偏差为1mm、地脚螺柱位移偏差在2mm以内。在施工设备到位后即可开始准备工作，按照主梁、次梁、垂直支撑、水平支撑系统的顺序开展钢结构安装工作。

 

总结起来，在施工方法的选择上，不同的厂房对于钢结构有相应的要求，因而在施工前需要进行预期模拟，及时寻找施工过程中可能出现的问题。钢结构厂房中工序较多，其中任意工序存在的质量问题都会给工程整体质量带来影响，施工人员应当予以重视。为了及时消除安全隐患、保证工程质量，就需要对每一道制作、施工工序进行严格控制，保证工程使用年限。

 

总结

 

与传统的混凝土结构厂房相比，钢结构厂房的优势非常明显，不仅仅有更为坚固的结构，而且在形态上具有较强的多样性。但是作为新型厂房结构，大型钢结构厂房对于部件的生产与安装质量有较高的要求，其中钢结构的制作与安装技术极为关键，这就需要设计人员与施工人员引起重视，提高厂房质量。作者：徐德铛、李慧莹、王凌君