林大程
广西建工集团智慧制造有限公司 广西南宁 530000
摘要：我国工业蓬勃发展下，大跨度厂房增加，建筑技术和建筑新材料的发展，在厂房建设中广泛应用大跨度钢结构技术，对建筑行业产生了革命性变化。大跨度钢结构的重量轻，在厂房建设中使用安装较为方便，很好地满足了其施工按要求。但也需注意控制钢结构安装质量，只有采用合理的安装技术、按照规范流程施工，才能切实保障钢结构质量。掌握大跨度钢结构按照技术和流程，对于厂房建设意义重大。文章从钢结构在厂房建设中应用优势出发，分析了钢结构制作及安装施工技术要点、安装施工流程，为厂房大跨度钢结构施工提供参考借鉴。
关键词：厂房建设；大跨度钢结构；应用优势；技术类型；安装施工技术
在大跨度厂房建设中，近年来广泛采用钢结构制造技术，钢结构建筑有自身独特优势，在其使用中随着建筑要求的提升等，其技术情况愈加复杂，也呈现出多样化的发展趋势。但也需注意当前市场上钢材品质良莠不齐，施工单位需不断提升自身专业水平，能够规范安装施工，发挥钢材自身成本低、施工快的优势，解决当前厂房建设中存在问题，以有效提高此类工程建设质量。
1.厂房建设中钢结构应用优势
1.1钢材强度高、塑性好
与其它建筑材料如混凝土、木材等相比，钢材拥有更高的强度，适合在大跨度、大荷载结构中使用。同时，钢材的塑性和韧性也比较好，在一般荷载作用下不会由于超载产生裂缝，与其它材料相比钢结构可以更好地适应动力荷载。而其良好的延性，也使得钢结构抗震性能显著。
1.2材质均匀
钢材内部组织材质均匀，一定应力幅度内会产生弹性变化，钢结构的受力符合工程力学中按照弹性材料计算的结果。同时，可以通过提高钢材冶炼、轧制质量，以确保材质波动范围。
1.3钢结构便于制造
钢结构制造中，其使用的材料比较简单，也加工处理方便，可以通过机械操作实现，通常需在专业的结构厂制造高精度成品构件，然后将其运送到施工现场拼装作业。在工地拼装构件时，可以选择使用普通螺栓、高强度螺栓，可在地面完成拼装焊接后吊装，有效保证了施工效率。已经建成的钢结构建筑后续需要改造时，实际改建、加固施工也比较方便，如果是用螺栓连接的，需要拆迁时施工也比较快且损失小，是钢结构应用的一大优势。
1.4自重轻
钢结构建筑重量相对较轻，其地震力效应较小，具有良好延性，这些特质使得钢结构建筑具有优越的抗震性能。
1.5具有绿色环保性能
钢结构建筑属于绿色环保建筑，与钢筋混凝土等结构相比，钢结构建筑施工和使用中，对资源和能源的利用较为合理，且环境影响较小。作为一种高强度、高效能材料，钢材具有一定再循环价值，其边角料也可回收使用，建造中有害气体排放少。此外，钢结构可实现工厂化生产，现场施工周期较短，施工中使用的砂石、土等材料较少，避免了施工现场尘土问题、废物堆积等污染问题，对环境影响小。作为一种新型体系，其应用发展对于推广其它节能环保材料有着积极作用，其优良的灵活性，使得在钢结构中可使用各种轻质高强墙体材料，推动墙体材料改革[1]。
2.当前厂房大跨度钢结构安装施工中常见质量问题
2.1建设图纸问题
建设图纸用于指导工程施工，对于工程建设有很大作用。但在厂房大跨度钢结构施工中，图纸抄袭现场屡屡出现，很多厂房由于大体功能、结构和外形相似度高，一些设计单位为了省事会利用成品图纸，在此基础上稍加修改即作为新工程建设图纸。这种行为忽略了工程建设施工环境的影响，导致建设中出现不少问题。而监理结构对此问题有所忽视，也加大了图纸抄袭问题的几率[2]。
2.2钢材品质问题
钢材市场竞争激烈，大小厂家生产水平、技术实力有一定差距。大厂家往往资金雄厚、经验丰富，配备先进数控机床，有效保证了钢材锻造和焊接等质量。而小厂家通常缺乏先进技术、设备，主要以人工操作进行生产，材料合格率较低。对此，在施工前需要严格审核钢材质量，把好钢材质量关，确定其孔洞位置、除锈处理等满足要求，避免影响到工程施工。
2.3施工队伍问题
在厂房大跨度钢结构施工中，需要多支施工队伍进行，且各施工队伍往往水平存在差异，通常是一些工序已完成，而下一工序还不能开始的情况。施工操作不专业会严重降低厂房建设质量，比如在钢材料焊接处理中，如果焊接人员水平有限，就容易出现气泡、留缝残渣等问题，严重威胁到结构的稳定性。
2.4施工管理问题
在厂房大跨度钢结构施工中，施工单位需设置完善的管理程序、控制程序，全程从材料采购到成品交付加大控制力度。但在实际工程施工中，很多施工单位为了加快施工进度、节省人力成本，忽视了对工程质量的监督，施工管理存在严重漏洞，导致很多问题得不到及时发现和处理。
3.厂房大跨度钢结构制作及工艺方法
3.1原材料质量控制
在原材料进场中，需要按规范和标准要求严格检验材料、零部件和成品件等质量，焊接材料的规格和性能需满足工程设计要求，抽样复验重要钢结构使用的焊接材料，要满足当前国家产品标准、设计要求。此外，需检测螺栓、冒顶、螺母等紧固件和配件质量，高强度螺栓需要在出厂时携带扭矩系统、紧固轴力方面检验报告。使用符合要求的钢结构防腐涂料、固化剂等，防腐涂料的型号和颜色等要符合其质量证明文件，开启后不可存在结皮结块问题。
3.2钢结构制造工艺流程
钢结构制造主要按照以下步骤进行：原材料建厂通过验收和矫正、放样、号料，经过剪、冲、锯和气割处理，矫正平直零件，对其成型弯制辊压成型、边缘加工和制孔，按照分类在半成品库堆放好，之后开展预拼装、焊接、矫正和组装操作，继续焊接组装，并对成品制孔，做除锈处理，在上面涂装好编号，经过验收合格即可出厂。
3.3钢结构运输
运输单件达到1.5t以上的构件时，需要将其外部用垫木、橡胶制品包裹好。对于较小零件则应装箱运输，已经涂底且不存在特别要求，可以不进防水包装，否则需要设置防水措施。可以将几片构件夹成框架运输，避免单件运输不稳定导致变形等问题。使用拖斗车运输的情况下，要控制好装夹包装，一般装夹件构件为同一规格。装夹中需避免装卸、运输中产生变形、失稳等问题，因此要考虑到整体性能[3]。
4.厂房大跨度钢结构安装施工技术类型
4.1大跨度悬挑钢结构无支承安装
大跨度悬挑钢结构无支承安装方法，是在无支承结构的情况下，以逐步延伸和阶段安装方式，利用悬挑钢结构自身刚度、吊装机械完成高空散件安装的方法。在方法类似于高空原位安装，但也存在一定差别，即使用大跨度悬挑钢结构无支承安装法的情况下，不需要预设支承机构，实际施工措施减少、操作简单。实际施工中，本体结构刚度大、稳定的情况下适合采用大跨度悬挑钢结构无支承安装法，但要注意如果其本体结构自重较大会产生悬挑段下挠的问题，而无法准确确定构件安装坐标，如果工程对安装位置要求较高，则该技术的应用成效有限，如果构件安装不准，则工程竣工后难以满足设计要求。因此在选择该技术进行安装施工时，需要进行科学的施工分析，密切关注施工预调、悬吊定位精准性等问题[4]。
4.2整体提升法
整体提升法是在地面组装好需按照的结构，借助提升系统将组装好结构整体提升到设计标高。施工中如果遇到较高的大跨度钢结构，搭设支承胎架会加大成本，在钢结构形状规则的情况下可采用整体提升法来安装。一般在大屋顶工程中较多用整体提升法，具体包含四个步骤，即地面拼装、支承胎架、提升、结构就位。相比于其它技术，整体提升阀应用中大幅减小了高空作业量，保证了工人高空作业安全。且由于不是原位拼装焊接，因此有效提升了施工效率和质量。施工中可适当减少胎架、脚手架等材料应用，保证企业经济效益。同时，降低了安装高度的情况下，使用普通塔式起重机可满足需要，节省了使用大型塔式起重机的费用，且其施工可与其它工程交叉作业，有效保障了施工进度。但需注意不适合在单元结构强度低、刚度小，且对边界安装有着高精度要求的大跨度钢结构安装中使用，否则会应到结构精准度。使用中，需考虑系统提升同步性、提升过程中结构响应和反力支承机构等问题。
5.厂房大跨度钢结构安装施工流程和技术要点
5.1机械设备安装
在进行厂房大跨度钢结构安装前，需要做好准备工作以确保施工顺利进行。一方面是施工人员准备，另一方面则是施工机械设备。安装钢结构时需使用多种机械设备，因此要先将施工设备安装好。根据工程实际情况、施工难点、施工进度等选择合适的施工设备，选择吊装设备需考虑到其特点和性能，施工单位在此基础上依据自身技术实力、施工经验以及与土建施工的交叉配合需要等合理选择。
5.2施工测量
安装钢结构之前需进行必要的测量工作，在测量过程中确定大跨度车间线分布、平面形状，确保可以长期使用，确定控制网络的基本线数量、平面外控制网络等，便于之后施工放样。同时这些控制线的确定，有助于质检部门检查，测量中采用的施工平面控制网设计中坐标要与施工坐标系相符，施工中还要注意检查、校核平面控制网。
5.3钢柱安装
全面检查构件外形尺寸、螺栓孔位置、连接件质量、焊缝等，矫正处理好构件变形和缺陷，确保合格之后才可进行安装。钢柱从底部向上划水平线，用于在安装固定后对基础平面标高的复查，腹板一侧、翼板一侧向上下两点贴好纵向中心线标志，方便安装后找正。将高空用临时爬梯和缆风绳等绑在钢柱上固定好，确保使用安全。根据钢柱形状和起重机性能等选择使用的吊装方法，可采用旋转法吊装，其起重机边回转边起吊，将钢柱绕柱脚旋转吊起。在柱顶设置吊耳，采用一点正吊，这种方式下对中校正比较容易。将钢柱起吊到基础上方后，操作人员需将柱脚稳住然后缓慢下降，使用撬棍将钢柱连接板准确对应地脚螺栓，钢柱下落到基础板表面接口被螺母固定住。柱子找正内容主要是平面位置、垂直度和标高，吊装就位时平面位置一次性对位不需要继续调整，调整标高可以通过调节地脚螺栓螺母实现，垂直度找正需要使用两台经纬仪配合操作，在相互垂直的方向分别观测，保证满足要求，否则会影响到斜梁安装准确性[5]。
5.4钢梁吊装
在吊装钢梁前，需要对钢梁中心仔细计算，并明确在构件上标注好，选择吊点时，应保证吊钩、构件中心线处于同一铅垂线。梁跨度较大的情况下，避免侧向刚度小、腹板宽厚比大的构件被扭曲和损坏，可以使用双机抬吊，两机吊钩中线拉钢丝绳，起钩时固定好两机巨鹿，避免互相拉动。屋面梁的跨度大、侧向刚度小，需要根据施工现场条件、其中能力，将地面拼装工作量尽量扩大，起吊组装好的屋面梁连接好柱。
5.5墙面板安装
安装钢结构墙面板的过程，利用生字提升墙面板到设计位置并固定好，安装控制线安装手快面板后其他墙面板。安装中需保证前后面板间无接缝，然后连接檩条，固定墙面板要注意顶的根部。摞叠几块面板、弹线，依据檩条间距离进行预钻孔，并处理好封口与门窗边收边处理，确保墙面板整体牢固、美观。
5.6高强度螺栓安装
采用喷砂处理高强度螺栓连接摩擦面，去除毛刺和油污等，保证其平整、干燥，沿垂直方向将浮锈用钢丝刷去除。按规定校准扭矩扳手，安装中从中心到四周的顺序进行初拧和终拧。将高强度螺栓自由穿入螺栓孔，扩孔中要避免板层间有铁屑掉落，且扩孔数控制在一个接头螺栓孔1/3以内，直径不可大于孔径+2mm，不可使用气割方式进行。对生锈螺栓要清洗、除锈、润滑，检验其扭矩系数和预拉力，保证其合格性。
结束语：
采用科学合理的施工方案和工艺技术进行厂房大跨度钢结构安装施工，可以极大降低工程复杂性、缩短工期，在保证工程质量前提下高效完成钢结构施工，施工中还要加大监控力度，保证各施工节点符合质量标准。
参考文献：
[1]李泽宇,申江华.大跨度工业厂房的钢结构施工与安装技术[J].建筑工程技术与设计,2020,(15):460.
[2]刘志果.大跨度厂房钢结构施工安装技术[J].建筑·建材·装饰,2020,(2):122,125.
[3]姚雪峰.解析大跨度厂房钢结构安装施工技术[J].建筑工程技术与设计,2019,(30):203.
[4]卢维.大跨度厂房钢结构施工安装技术[J].建筑工程技术与设计,2019,(15):179.
[5]杨浩.大跨度厂房钢结构施工安装技术[J].山东工业技术,2019,(1):112.