浅析重型工业钢结构厂房安装技术及质量控制

浅析重型工业钢结构厂房安装技术及质量控制

刘浩

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摘要：在钢铁冶金项目中如出铁场、烧结主厂房等单体，由于重荷载，大跨度等原因，经常采用重型钢结构。此类钢结构安装技术难度较高，其中，有两个难点需要格外注意，一是大吨位、大跨度冶金铸造起重机的安装；二是大型钢格构柱的现场拼接。本文以印度某高炉炼铁项目出铁场厂房安装为例，简单介绍此类钢结构安装技术及质量控制。

关键词：重钢结构安装；格构柱拼接；质量控制

1 工程概况

该出铁场纵向长度159米，横向39.5米。纵向柱距12米，横向设两跨，其中A-B轴为出铁场跨，跨距21米，设两台16/5t桥式起重机，用于出铁场日常检修吊装工作；B-C轴为铁水倒运跨，跨距18.5米，设两台100/20t 电动桥式冶金起重机用于吊运铁水。

厂房横向为平面刚架，纵向为平面排架及支撑系统。框架柱高22.7m~26.4m，其中上柱（17m以上部分）为实腹式工字型钢柱，下柱（-0.5m~17m部分）为双肢格构式钢柱。

2 工程特点

2.1本工程项目地点在印度，而钢结构是在国内加工制作，考虑到下柱有17.5m长，无论是陆运还是海运均十分困难，经与设计单位协商，将下柱分两段制作，分开发运，到现场后焊接拼接；

   2.2 本工程桥式起重机的起重量大（最大100t），自重大（128.5t），且厂房高度高，安装精度要求高，因此在吊车梁安装过程中的质量控制尤为重要；

   2.3 本项目场地狭小，工期紧，厂房钢结构安装和高炉设备安装等多专业存在交叉作业情况，现场没有钢结构施工工作面。

3 施工作业难点及对策

难点1：格构柱单件构件重量重，外形尺寸大，运输困难，现场空间狭小无法采用传统地面拼接焊再整体吊装的方式。

对策：所有钢结构采用跨内拼装，减少施工用地的同时减少二次搬运，节省工期；格构柱采用空中吊装对接焊。

难点2：吊车梁安装难度大。

对策：做好施工方案，安装过程时刻使用测量工具定位并复测，同时采用相应技术措施保证安装精度。

4 施工方法和技术措施应对

3.1柱子系统：

3.1.1柱子安装流程

基础复测验收-基础顶面标记轴线-下段柱吊装-调整标高、轴线-缆风绳固定-校正并固定柱脚-搭建临时操作平台-上段柱吊装-空中对接并临时固定-校正上柱牛腿标高和水平度-焊接上下段柱体-上段支撑安装

3.1.2 安装方法：

1）清理基础和螺栓表面，在基础上弹出横纵定位轴线，在螺栓上安装找平螺母并备好垫片；将下段格构柱运至安装现场，遵循就近原则卸车，同样在柱底板弹出定位轴线。

2）下段柱高10.8m，采用对称正吊，吊点宜设在上部三分之二处，两边对称，保证柱身垂直同时受力点与重心重合，然后采用单机旋转法就位，缓慢起吊。要注意钢柱起吊时不要在地上拖拉，导致碰坏地脚螺栓丝扣。

3）首段钢柱安装前，安装人员应提前就位，配合吊车将柱体平稳落在支座处，首先进行标高找正，依靠找平螺母和垫片，配合水准仪调整柱体至设计标高，然后进行平面位置和垂直度调整，平面位置因为基础有定位螺栓，同时钢柱和基础上均有轴线标注，对齐即可；垂直度依靠千斤顶，配合垫片和缆风绳，使用两台经纬仪进行校正。

4）待下柱校正完毕，将垫块与柱底板点焊，同时安装相邻柱体，并安装柱间支撑、系杆等，增强稳定性，然后在上、下柱拼接处靠下1m处搭设临时操作平台，因交叉作业，部分临时平台可能直接坐落在已建好的出铁场楼承板上。

5）钢结构制作之初已考虑到因运输原因将柱体分成两段，因此在加工厂就将上下柱拼接处安装了临时耳板，吊装上柱时只需要将耳板用夹板和螺栓放至临时操作平台，另外在吊装前还要检查柱拼接处坡口，如发现坡口锈迹严重或角度、平直度不符合要求的，要重新打磨方便将来施焊。

6）起吊上柱并垂直落在下柱上方，安装人员提前在平台就位，扶正上柱，缓慢下降，上柱中心线应与下柱中心线吻合，每个双肢格构柱有两个拼接点，共8个耳板，分别用临时夹板和螺栓连接，顺序按照先固定外侧再固定内侧为宜，但不要拧紧螺栓。在此期间不要落钩，待基本固定完毕后，首先调整肩梁上翼缘板顶标高，对正上下拼接错位和扭转，最后调整柱子垂直度。由于柱体自重较大，且此处为高空拼接，比较难控制的就是拼接位置和间隙，一是靠钢结构加工单位在安装耳板的时候控制好耳板位置和开孔，做到不影响现场焊接，同时保证间隙符合施工要求；另外就是现场安装时，如发生扭转错位，可在耳板处加垫板进行调整；标高与垂直度校正与下柱一样，只需要注意误差较大时，应重新复核下柱，勿过渡调整上柱，同时厂房中间即靠近高炉区域因荷载较大，框架柱肩梁标高可高2mm左右。全部调整至误差范围内后，拧紧螺栓，拉紧缆风绳，落钩，准备进行焊接工作。

7）上下柱拼接处采用全熔透对接横焊焊缝，焊接前对焊条进行预热，为减小焊接应力造成的影响，双肢同时焊接，先焊接1/3腹板，再中心对称焊接1/3翼缘板，完成后按以上顺序再焊接另外2/3板厚。焊缝需先进行自检，再做超声波探伤检测，探伤合格后连接上柱支撑体系。

3.2桥式起重机系统

行车系统一般有两种安装思路，一是在地面将每跨吊车梁、辅助桁架和水平支撑拼装成整体后统一吊装，此方法可以减少吊机工作时间，提高安装精度，并减少高空作业时间，降低安全隐患；另一种是较为传统的方式，分别吊装吊车梁、辅助桁架和水平支撑，此方法安装时间长，但对安装能力要求偏低，经常用于大型吊车梁安装，考虑到本工程实际情况，当地施工队伍采用整体吊装方式安装吊车梁。

3.2.1 吊车安装流程

构件进场检测-在地面提前拼装吊车梁、桁架和支撑-复测柱子肩梁标高及中心线-定位放线-吊车梁安装-初调并临时固定-待安装完屋盖系统再校正并连接固定-安装制动板和栏杆。

3.2.2 安装方法

1）安装前对钢结构进行检查，如构件有变形、缺陷或污渍，需在地面提前矫正和处理。

2）平整厂房跨内地面，吊车梁和桁架每跨都有不同的编号，按编号分类，先拼装有柱间支撑这一跨内两侧吊车梁，安装前可将吊车梁端头的支座垫板一起带上，在胎架上拼装对应的整榀桁架，然后连接水平支撑，形成稳定结构。

3）对钢柱肩梁标高及几何尺寸重新复测，在肩梁上标记吊车梁和桁架中心线，在待安装的吊车梁和桁架上同样标记与肩梁连接的定位轴线。

4）吊装前将要安装的构件按方向和位置摆放在吊机旋转半径内，吊装选择4点吊装，吊点设吊装专用设施，保证起吊后为水平状态；当钢构件就位距肩梁100mm左右时，对准定位轴线缓慢就位，勿强行拉顶，先定位吊车梁，吊车梁就位后及时夹好连接板，孔洞如有微小偏差，用冲钉配合调整位置，然后用普通螺栓临时连接，连接不得少于节点螺栓总数的30%，且不能少于两个。然后依次对桁架和水平支撑做初调和临时固定。

5）为避免扰动，吊车梁的校正应在屋盖系统安装并固定完再进行，校正顺序与柱子相同，先标高、然后平面位置，最后是垂直度，同一跨内的两列同时进行。

6）吊车梁校正完毕后，再将吊车梁、桁架和水平支撑系统用高强度螺栓或焊接固定。然后按照厂家提供的排板图安装并固定制动板，制动板一般兼做走道板，两侧为安全起见应立即安装栏杆。

4 总结

    本文以高炉出铁场钢结构安装为例，简单阐述了重型工业钢结构厂房施工中双肢格构柱高空拼接焊及吊车梁、桁架和水平支撑整体吊装并安装的注意事项，这两种施工手段可以有效的缩短工期并降低工程成本，以供其他同类项目借鉴参考。

参考文献

[1]王桂亮.钢结构重型工业厂房安装技术[J].钢结构，2011,26(03)

[2]孙天东.重钢厂房钢结构安装方法[J].工程建设与设计，2006(05)

[3]季涛.大型钢厂工业厂房钢结构施工的若干技术问题[D].西安建筑科技大学，2011