浅析大型钢结构厂房钢结构的制作与安装施工技术

李昌军

广西建工集团冶金建设有限公司

摘要：随着我国经济的发展，我国建设产业的主要动力就是工业。厂房作为工业生产的主要基地，在制作与安装施工技术方面也受到越来越多的人关注。本文主要从大型钢结构厂房的发展形式进行了分析，探讨了厂房钢结构发展的空间，对厂房钢结构的制作和安装施工技术进行了简介，并根据具体的工程案例展开了论述，期望供类似工程参考。

关键词：大型钢结构厂房；厂房钢结构的制作；安装；施工技术

引言：

为适应现代经济高质量发展，生产标准化、大型化、重型化、大跨度、建设周期短，为了适应生产发展的需要，大型厂房的设计和设施结构也发生了重大改变，在工业的不断改进和整合下发展出适合当下生产的钢结构厂房，钢结构构件适合工厂化制作，工业化程度高，现场安装快捷，具有自重轻、抗震好、材料可再生利用、环保，但也存在耐火性差、耐腐蚀性差等不足，因此对钢结构的制作、安装以及施工技术的研究，是工业生产改革的基础，同时符合当下的产业结构。

一、大型钢结构厂房的特点和发展情况

大型钢结构厂房的主要特点是由五个部分组成，他们分别是吊车梁、墙皮、屋盖系统、支撑系统和横向框架。钢结构厂房主要由这五个部分之间相互组合和协作，保证整个钢结构厂房的稳定性和协调性。墙皮在厂房结构中的主要作用是在建筑内部组成规则的矩形立体空间；吊车梁主与制动梁他们之间的关系是传递作用，主要起保护作用，在建筑空间内部形成保护，防止厂房受外界环境的影响；横向框架在厂房中主要受力，除过支撑自身结构重量外，还分担吊车梁所承担的横向荷载^[2]。这五个系统组成钢结构厂房具有建筑建设简单和利用空间大的特点，并在组成的过程和工序中缺一不可，是工业厂房改革的生产需要。

大型钢结构的发展在我国已经有很久的历史了，在新中国成立后就经过了初盛时期、低谷时期和发展时期。在80年代更是建设了各种大型的钢结构建筑，如奥运会的体育馆建设等，都是钢结构在我国的卓越成就。而大型钢结构厂房在80年代以来，就建有高层建筑40多幢，面积达到320万平方米，投入资金大约600亿元，与此同时，我国在高层钢结构厂房的研究和设计上也取得了比较大的进展，在钢结构的安装和制作方面已经达到了较高的水平。近年来国家继续大力推广发展房屋钢结构应用，在2016年2月6日国务院印发了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，并在同年9月27日国务院印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》^[4]，这两个文件都提到要在全国各地大力推广装配式建筑，并设置了装配式建筑的目标，在2026年比例在新建建筑中占30%。由此可见钢结构在我国发展的前景非常广阔，它在建造和拆除时对环境造成的污染比较小，并且可以循环利用，非常符合我国土地资源和保护环境的政策，同时随着防腐和防火钢结构的研发，钢结构厂房的技术也越来越成熟，具有非常大的发展空间。

二、大型钢结构厂房钢结构的制作与安装施工技术简介

依据大型钢结构厂房钢结构的实践经验来看，厂房的质量主要取决于钢结构的构件制作和安装施工技术决定，因此在大型厂房的建设中，特别是钢柱和吊车梁制作、安装施工技术，应该做好以上两个方面的质量管控工作，以此来控制厂房的质量。

（一）大型钢结构厂房钢结构的制作技术

钢结构的制作要根据设计和施工要求来完成，一般在制作过程中遵循的是以下流程：选定工程所在地，对工程所在地的地形进行测量和放样，然后进行下料、拼板与切割的工作，确保上述操作流程没有任何失误后，在进行埋弧焊接与钻孔工作，接下来就是组装和矫正钢结构，再安装零散的配件，进行焊接制作成型。以上的制作流程就是钢结构的主体制作部分，在主体制作完成检查质量后，方可进行防锈处理、涂装、编号等工作，再进行验收运输出厂到施工现场，完成安装施工。

钢结构的制作主要是根据《工艺管理导则及工艺规程设计》和我国出台的相关行业中的要求而制定的，用这些工艺规程设计为指导要素，在采用钢结构的专用技术或者通用制作技术。

钢结构的制作过程和质量直接关系到厂房的质量，因此在制作的过程中应该严格要求相关行业的规范要求，对的设计的尺寸和规格进行严格把关，并适应工程需要的加工设施进行制作和加工，其次为了保证钢结构在制作过程的质量，企业应该选择理论知识全面和实践经验丰富的相关技术人员进行质量把控，严格监督制作流程的每一道工序质量，并及时的对每一步程序进行质量验收，保证每一个钢构件的总体质量。此外焊接工程施工在钢结构的制作过程中起着非常重要的作用，焊接的方式需要结合设计的要求进行选择，在没有特殊的情况下，焊接的方式一般是自动化埋弧焊接和半自动气体保护焊接，大多数焊接都采用这两种方式，而对于细节和特殊情况的部位则需要采用手工焊接来进行施工。不管采用上面的哪种焊接方式，焊接的方法都得按照焊接的流程规范执行，防止出现气孔、夹渣和焊接尺寸超标的现象发生，还有一级焊缝和二级焊缝在质量上要求更高，在焊接完成后用无损检测的方法进行检测。

（二）大型钢结构厂房钢结构的安装施工技术

1、准备安装阶段

钢结构厂房的安装准备阶段首先要熟悉安装的工程图纸，对图纸进行仔细的阅读，了解业主安装的设计要求，然后根据工程大小制定相应的施工计划和资源配置，在验收和复检安装定位所用的轴线控制点和测量使用的标准高点，确保工程位置和水平点正确，在对预埋件、轴线、水平度、标高、水平线、预埋螺栓位置以及露出的长度进行效验，放出准确的标高控制线和吊装辅助线，发现问题时及时做好技术处理，做好充足的安装准备工作，避免以后安装施工的返工。

2、钢结构厂房的主要安装技术

钢柱的安装。钢柱安装的主要核心是设置标高观测点和中心线标准。标高的观测点设置基准分为有牛腿支撑面和无牛腿支撑面两种，有牛腿支撑面的以牛腿支撑面为准，无牛腿支撑面的以顶端和桁架连接的后一个安装孔中心为准，中心线的标准应该和相关的行业规程相符合。此外在安装钢柱的过程中，多节柱应该注意先将节柱组装完成后在进行吊装，吊装后要进行相关的规程进行调整，例如由于阳光的照射和温度的差异引起的偏差应该在误差范围内。还有的构件长度比较大，在稳定方面不足，在吊装完成后要进行增加补强措施，例如，对有些柱子和屋架进行侧面支撑，增加柱子的稳定性。应该注意的是在吊车梁和屋架安装完毕后，应该对主体的水平和标高进行调整，在进行下一步的固定连接。

吊车梁的安装。吊车梁的安装一般在第一校正柱间支撑作用之后进行，它的安装顺序是从支撑柱间的跨间开始安装，刚开始的吊车梁在吊装后安装的方式是临时固定，然后进行屋面系统安装的校正和永久连接，误差的范围必须符合相关行业的规定，如果误差比较大，可以选择在吊车梁和牛腿之间增加垫板进行校正。紧接着下一步就进行吊车梁和辅助桁架之间的安装，采用的方法是先拼装在整体吊装，在侧向弯曲、垂直和扭曲等方面的误差也应该符合行业规定。

屋面的安装。屋架的安装主要是吊装顺序的选择，在吊装的过程中要选择从一端向另一端逐步推进的方法，吊庄点也应该选择在屋架横向受力最小处，以免造成屋架的损坏，在屋架起吊开始之前，应该将屋架平放在地面上，这样屋架的侧向刚度较小，在起吊的过程中应该注意吊机超负荷运行，避免较大幅度的起落和高空运行，造成不安全事故。在吊装顺序的选择和准备工作后，首先应该吊装第一行屋架，将屋架吊到设计的高度，使用规定的绳子临时固定在混凝土柱的顶部，然后再吊装第二行屋架，与第一行屋架吊装的方式相同，在第二行屋架吊装完成后，接着吊装两个屋架之间的屋面板和支撑，使之两个屋架之间形成一个整体的屋面系统，用来增加平面外侧的刚强度，用以上的吊装方法以次进行吊装，直到所有的屋架吊装完毕。应该注意的是在吊装过程中，要注意利用经纬仪对屋架的水平进行测量，以免误差累计造成整体工程的误差过大。

三、工程案例分析

（一）工程情况简介

此项目为汽车生产基地项目，计划用大型钢结构的制作和安装技术进行施工。此建筑工程的厂房的总长度为220米、宽度200米、高度17米。它的功能区主要是车身组装工作车间，在建结构为门式钢架结构。

（二）钢结构的制作过程

在钢结构的制作前期，首先应该熟悉施工图纸，根据图纸对项目进行规划和编制，在进行放样、下料和切割等工序，并制定和留出多余的材料以便后期进行调整。在切割加工的前期，应该对钢材表面进行清理，确保钢材的表面没有裂纹和缺陷，严格把控在加工过程中出现的偏差；在切割后钢材由于受力等因素出现的变形问题，应及时采用冷矫正和冷弯曲等符合行业规定的方法进行技术处理；在构件加工和焊机的边缘，进行手砂轮的打磨，确保表面光滑平整；最后就是制孔阶段，采用的设备是磁力钻和台钻，在这个工程中制作的等级为C级，它的圆度偏差允许为±2mm，直径偏差允许为±1mm，垂直度偏差允许为0.03t并小于等于0.2。螺旋孔的加工和制作关系到整个工程的稳定性和水平，如果存在偏差要及时补焊和重新钻孔，以免造成整个工程质量问题。

（三）钢结构的安装施工

此项目所用到的钢结构构件在工厂制作完成，对半成品的制作和加工，钻孔和涂装已经完成。接下来的流程就是将钢结构构件分批运输到施工现场，在运输前对钢结构构件要进行质量的校正和检验，在运输过程中要避免出现碰撞损坏的现象，可以采取放置填充物和枕木等的方式，在车厢内起到隔离作用，做好运输到施工现场的钢结构质量完好无损。然后对运输到施工现场的钢结构进行整理和存放，对无法直接完成吊装的钢结构存放在制定的位置，防止暴晒和雨水对表面的腐蚀，对需要拼装的钢结构进行拼装，然后在对设置的标高观测点和中心线进行复核，保证工程的混凝土强度符合相关行业标准。在此项目中，对于建筑定位轴线的偏差在1/20000内，而且小于3毫米，基础上柱部分的柱低标高控制在2毫米内，轴线的允许偏差为1毫米。钢柱校正、标高控制符合图纸及规范要求，最后在准备施工设备，对电焊机电源和电流要进行调试，检查吊车的行驶轨道是否压实，避免造成不安全事故。

在调试完设备的情况下进行钢结构的安装工作，依次根据主梁、次梁以及垂直支撑、水平支撑的操作系统进行安装，安装完成后对柱梁、屋架和支撑部件进行校正，对稳定力不足的柱梁要进行补救措施，确保安装的钢结构体系是一个稳定的空间体系。

(四)厂房钢结构防腐涂装

防腐涂装前对工件表面进行抛丸处理,表面光洁度Sa2.5及粗糙度要求,增强漆膜附着力,该项目由于防火耐火及环保要求，采用水性防火耐火涂料，为保证漆膜厚度采用高压无气喷涂施工工艺,降低涂料损耗,保证涂装质量。

四、结束语

大型钢结构厂房的制作和安装过程与传统的混凝土结构厂房比较，有受力合理、重量轻、刚度大以及杆件单一等特点，制作过程和安装技术也方便快捷，它不仅能运用于工业厂房的建筑，在体育场馆、候机楼、展览中心、机库等方面也具有比较大的应用，在形态上非常的多样化，有波浪形等建筑类型，以后的发展前景和应用将非常广泛。但是作为钢结构的厂房，钢结构的生产制作和安装技术是厂房质量的重要保障，设计人员和施工人员要结合工程的实际情况，制定优化的安装方案，保证钢结构厂房的施工顺利完成。

参考文献

[1]芮铁明,胡丹舟. 大型钢结构厂房钢结构的制作与安装施工技术[J]. 设备管理与维修,2019(10):126-127.

[2]徐德铛,李慧莹,王凌君. 大型钢结构厂房制作与安装施工技术研究[J]. 门窗,2019(12):86-87.

[3]任克超. 浅析大型钢结构厂房制作与安装[J]. 低碳世界,2016(24):139-140.

[4]魏琨. 大型钢结构厂房钢结构的制作与安装施工技术[J]. 中国高新科技,2018(10):85-87.

[5]吕振强. 大型钢结构厂房的制作安装施工[J]. 建材技术与应用,2006(04):39-40.