王守志
中铁二十局集团第二工程有限公司 北京 100142
[摘 要]近年来随着我国城镇化进程不断发展，大型公共建筑及工业车间都有大跨度空间钢结构的影子。本文对大跨度门式轻钢结构车间的施工技术特点和施工技术分析进行了详细介绍，并针对钢结构工艺关键技术、施工要点进行了重点阐述，对类似工程门式轻刚钢结构施工参考意义重大。
[关键词]大跨度 门式空间结构 施工技术 施工管理
1 工程概况
正威新材料产业园选址于新疆乌鲁木齐经济技术开发区南园路与西三路交汇处，总规划面积39.6万平方米，其中有25万吨低氧光亮铜杆及精密铜线项目、高导新材料项目。本工程为单层轻钢结构工业车间厂房，建筑高度10m、16.2m、32.2m，跨度分别为54m、60m、65m，柱距6m、7.7m、9m。单体车间总长度为500米，总宽度为65米。本工程主构件均采用Q355B、Q390C、Q460E等材质，采用变截面焊接H型钢（钢梁柱）及等截面焊接H型钢（钢梁柱），双台阶预埋地脚锚栓独立基础及杯口独立基础，结构安全等级2级，高强螺栓性能等级为10.9级，主体结构设计使用年限50年。
图1 大跨度空间轻钢结构立面图
2 大跨度空间钢结构施工技术特点
2.1 钢结构日渐多元化和复杂，材料要求高，钢板厚度厚，且构造跨度大。
铜线杆车间钢结构采用大跨度门式轻钢结构形式，钢结构形式和各种各样的组合层出不穷。例如大型钢结构车站、机场、超市、车间 、厂房等大部分采用多元化钢结构组合形式；大跨度钢结构采用了很多高韧性级别钢材，车间主体结构全部采用Q355B、Q390C、Q460E等钢材进行钢结构制作加工，且不锈钢厚度较厚钢板，有的甚至超出100毫米。
2.2 大跨度空间钢结构施工难度较大，涉及到的构件也比较复杂，构件数量和横截面种类多，构件生产加工难度系数大。
(1)放样：各制作程序如钢板下料切割、H型钢组合、各部件和零件的组装、构件预拼装有专业放样工在加工面上和组装大样板上进行精确放样。放样后经质检员检验，以确保零件、部件、构件加工的几何尺寸，形位公差、角度、安装接触面等的准确无误。
(2)划线和号料：对较小、较为简单的板、构件在无数控切割必要的情况下，采用人工划线、号料。划线、号料人员做到熟练制作样板、构件，熟悉样板、构件上标注的符号和文字含意，搞清号料数量。
(3)下料切割（含坡口）：包括气割、剪切和坡口。下料切割的主要设备有火焰多头数控切割机、半自动式火焰切割机、卧式带锯床、坡口机、剪板机等。切割前应用矫正机对钢板或型材进行矫正。对焊接钢板或型材还须进行检验和探伤，确认合格后才准切割。加工的要求应按公司内控标准检验切割面、几何尺寸、形位公差、切口截面、飞溅物等，检验合格后进行合理堆放，做上合格标识和零件编号。
(4)H型钢组立：组立主要是指H型钢埋弧焊前的点焊定位固定，组立是在自动组立机上进行，组立前对翼板和腹板去除毛刺、割渣，并进行矫正矫直，由放样人员划出中心线、定位线，待检验合格后才准上组立机进行组立点焊固定。
2.3 严格规定构件精确度，加大了焊接难度，加工精度规定高，现场电焊焊接劳动量大，工程施工技术水平高。
埋弧焊主要是对钢柱、钢梁类的H型钢等的焊接，本工程的钢柱、钢梁的埋弧焊为：一般H型钢采用门式埋弧焊机电焊，较规则的H型钢则采用H型钢自动生产线制作。埋弧焊时必须根据钢板的厚度和品种按工艺文件采用相应的焊丝、电流、电压以及焊接速度，同时必须注意焊剂质量，特别是焊剂干燥度，H型钢焊接后进行矫正。
2.4符合国家可持续发展战略，低碳、绿色、环保、节能等是国家重点支持的产业。
绿色建筑逐渐形成体系，并在不少国家和地区进行推广应用，钢结构建筑将绿色环保概念嵌入建筑施工全过程，可以减少能源消耗和环境污染。
3 大跨度空间钢结构施工技术分析
3.1安装准备工作
(1)主要构件（钢柱、钢梁、屋架、吊车梁等）应进行复检。
(2)构件在运输和安装中应防止涂层损坏。
(3)钢结构在安装前应清除附在表面的灰尘、油污和泥土等杂物。
(4)构件应按安装程序保证成套供应，现场堆放场地能满足现场拼装及顺序安装的需要，屋架分片总装，在现场进行拼配组装时准备拼装好工作台，构件分类堆放。刚度较大的构件可以铺垫木水平堆放，屋架宜立放，紧靠立柱，绑扎牢固。
(5)构件在工地制孔、组装、灯接和铆接以及涂层等的质童要求均应符合有关规定。
(6)检查构件在装卸、运输及堆放中有无损坏或变形。损坏和变形的构件应于矫正或重新加工，被碰损的防腐底漆应补涂，并再次检验办理验收合格。
(7)对构件的外形几何尺寸、制孔、组装、灯接、摩擦面等进行检查作出记录。
3.2安装方法和顺序
(1)应用泰克拉软件Tekla对钢结构图纸进行分解，确保钢结构安装方法和顺序形成流水作业。以钢结构工业车间为例，采用“先中间、后外侧，先柱后梁，先下后上”的原则，在车间的中轴线部位最先形成一定的框架体系，然后向两端进行推进、对称安装其余的钢柱、钢梁、其它构件。
(2)地脚螺栓复测→钢构件卸车→构件进场检验→吊车就位→地脚螺栓临时紧固→缆风绳临时拉结稳固→钢柱轴线位置、垂直度调整→钢柱螺栓和柱脚板紧固、焊接→下一钢柱安装→钢柱系杆安装→形成首个稳定的钢构体系→两侧对称安装柱、梁体系→以此类推→钢结构安装完成。
3.3钢柱安装
(1)钢柱就位后，即可进行吊装，在柱吊装前需完成三项工作，一是提前对基础坑底承载面用水平仪复查标高，并记录，用尺子量轴线至坑壁距离是否符合要求。原则上坑底标高不应有正误差，轴线至坑壁距离不能小于或等于柱截面的一半，如有问题，必须提前处理。以此点控制牛腿的同一水平。三是在牛腿上部设两道缆凤绳。
(2)以上三项工作完成，即可绑扎起吊。吊柱采用双点正吊法。绑点选择上牛腿的根部。由2t吊车将柱脚稍微吊离地面50～100mm，并向吊车回转半径内递送起吊和插入基坑内，柱插入基坑后，用吊车大体调整好柱垂直度，用撬杠等使柱中心线对准基础定位轴线。落实后立即用水平仪测量柱标高使之符合图纸要求，然后用经纬仪校正双肢方向的垂直度，符合规范后用钢楔在柱四面打紧，并将柱底部与基坑壁间隙用钢楔+木楔挤紧，使柱底不能移动。最后将两根缆凤绳用小倒链收紧，即可摘钩解绳。
3.4钢屋架安装
(1)钢屋架吊装先将主梁进行现场拼装，采用地面平拼。吊装采用单榀吊装，吊点采用两点或多点绑扎。绑点应用木块垫护在翼缘板以防钢构件受损。起吊时先将钢梁调离地面50cm左右，使主梁中心对准安装位置中心，然后慢慢升钩，将钢梁吊至柱顶以上，再用溜绳旋转钢梁使其对准柱顶，以使落钩就位。
(2)吊装顺序单体车间从1轴往70轴方向开始吊装，依次按照顺序进行吊装，首先将吊装的主梁在地面上拼装好，并将钢梁之间连接节点的高强度螺栓按照施工验收规范的要求充分拧紧。安装顺序：屋架梁→次梁→屋面檩条→水平支撑→屋架结构单跨吊装→整体结构校正→垂直支撑度安装→验收。
3.5吊装受力分析
(1)吊钢柱受力分析：钢柱的受力计算，取最大的钢柱作为计算对象，从图纸中计算得出最重的约为4.5T，而参照现场实际情况，吊车需要的最大回转半径为9.5米，需要的最高作业高度为32.2米，查吊车性能参数表得出此时最小吊重10.5T＞4.5T，满足吊装要求。
(2)吊钢梁受力分析：分析时，我们均采用最大重量钢梁，从设计图纸中可计算出，最重钢梁6.5T,长度为30.0m ，吊车需要的最大回转半径为15m，需要的作业高度为32.2m，查吊车性能参数表得出此时最小吊重10.5＞6.5T，满足吊装要求。
(3)钢丝绳受力分析：钢梁单榀最大重6.5T,选择采用6×19+1纤维芯钢丝绳，直径22mm。
(4)由破坏拉力计算公式：F0=K’×D2×R0/1000,F0--钢丝绳最小破断拉力，单位KN;K’。
破断拉力计算：计算参数选取：D=22mm,R0=1870Mpa,K’=0.330
由公式计算：F0=0.330×222×1870/1000=298.7KN
本项目按照8倍的安全系数计算吊装钢构件时钢丝绳的承受力F
F=6.8×10×8/2=272.0KN(吊钢构件兜底为2根钢丝绳同时受力）
因F＜F0,故采用直径22mm 6×19+纤维芯钢丝绳吊装钢构件是安全的。
3.6测量校正
铜线杆车间主厂房钢柱、梁的校正是钢结构车间安装精确测量的重要工艺流程、核心技术。
（1）钢柱校正：钢柱起吊到位后，用大六角高强螺栓根据连接板固定不动左右耳板，可是不夹持，根据现场起重吊钩并用撬杠调节柱间空隙。根据钢柱标高控制线中间的间距与设计图纸标高进行比照，符合设计规定后进行加固。
（2）钢梁校正：同一根梁两边的平整度，容许误差L/1000、+3mm。较大不能超出10mm，若钢柱平整度超标准，关键缘故是连接板部位或丝孔部位有偏差，能够采用拆换连接板来解决。
图2 钢柱柱底标高引测示意图
3.7焊接质量
主体结构焊缝质量符合国家标准《钢结构焊接规范》GB50661-2011的有关规定进行焊接。凡要求焊透的受拉对接焊缝，应达到一级焊缝的要求；要求焊透的受压对接拼接焊缝，应达到一级焊缝的要求；其它构件焊缝应满足三级焊缝的质量要求；施工过程中所有钢结构焊缝的外观质质量都应全部进行检查。
4 结束语
通过大跨度空间门式刚架钢结构工程施工要点进行概述，每一个施工环节的技术标准和质量卡控尤为重要，严格确保按图纸、按规范施工，通过合理有效的施工方法进行实施，不但保证了工程安全，也保证了工程质量，为确保工程总体施工进度打下了坚实的基础，能较好的为类似工程提供一些施工经验。
【参考文献】
［1］陈绍蕃、顾强编.《钢结构》(下)[M].北京：中国建筑工业出版社.2003
［2］李华楠.大跨度空间钢结构施工技术研究[J].城市地理.2014
［3］李英攀.我国钢结构住宅建筑及其产业化研究[D]武汉理工大学.2003
［4］《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102-2002