【钢构知识】单层厂房钢结构构件安装方式

单层厂房钢结构一般是由檩条、天窗架、屋架、托架、柱、吊车梁、制动梁（或桁架）、各种支撑以及墙架等构件组成的空间刚性骨架。

这些构件按其作用，可归并成下列体系：

(1) 横向平面框架——是厂房的基本承重结构，由柱和横梁（屋架）组成。承受作用在厂房的横向水平荷载和竖向荷载并传递到基础。

(2) 纵向平面框架——由柱、托架、吊车梁及柱间支撑等构成。其作用是保证厂房骨架的纵向不可变形和刚度，承受纵向水平荷载（吊车的纵向制动力、纵向风力等）并传递到基础。

(3) 屋盖系统——由檩条、天窗架、屋架、托架及屋盖支撑等构成。

(4) 吊车梁及制动梁——主要承受吊车的竖向荷载和水平荷载，并传递到横向框架和纵向框架。

(5) 支撑——包括屋盖支撑、柱间支撑及其它附加支撑。其作用是将单独的平面框架连成空间体系，以保证结构具有必要的刚度和稳定性，同时也有承受风力及吊车制动力的作用。

(6) 墙架——承受墙体的重量和风力。

此外，还有一些次要的构件如工作平台、梯子、门窗等。

各种构件的用钢量占整个厂房钢结构的总用钢量的比值大致如表所示。



厂房按单位面积计算的用钢量，是评定设计的经济合理性的一项重要指标。各类厂房单位面积用钢量的统计数值见下表






柱的类型


柱按结构形式可分为：等截面柱和阶形柱。


柱按柱的截面形式分为：实腹式柱和格构式柱。








柱脚按结构内力的边界条件划分，可分为铰接柱脚和刚性固定柱脚两大类。铰接柱脚仅传递竖向荷载和水平荷载，刚性固定柱脚除传递竖向和水平荷载外，还传递弯矩。刚性固定柱脚就其构造形式可分为三种形式：露出式柱脚、埋入式或插入式柱脚、外包式柱脚。按柱脚的结构形式则可分为整体式柱脚和分离式柱脚。


钢柱的安装方法一般采用三种方法，即采用钢垫板方案、座浆垫板方案和调平螺帽与调平钢板方案。






构件工地拼装


构件拼装是将若干个分段构件或单件，按设计要求在地面装配成完整的构件或构件组合体。


(1) 单一构件拼装


1). 钢柱拼装


大型钢柱一般在变截面处或肩梁上部分段，进行分段运输。工地拼装后，用焊接或高强度螺栓连接，组成整根柱子进行吊装。
首先在一条轴线上设置拼装台架，将钢柱下段吊放到台架上，垫平并确定中心线，再将柱的上段吊放到连接处，使两节柱插接端对准，拼接到位，仔细校准柱的中心轴线和长度尺寸等后，即可按图纸要求进行焊接或高强度螺栓连接固定。





2). 钢屋架及天窗架拼装


一般采用平拼法，即将分块构件平卧于拼装平台上拼装。在起重机性能允许的条件下还可以将天窗架与屋架构件拼装成一体。拼装钢桁架时，要严格控制跨度误差和扭曲，使其不超出允许值。在翻转桁架时，为了防止变形，应确定合理的吊点，必要时还要进行临时加固。


对于有天窗的大跨度屋架或高度较大的桁架，应用立拼法拼装，因为这种桁架的翻转是非常困难的。


(1) 构件组合拼装


当具备大型起重机械，且按照条件允许时，可将诸多构件在地面拼装成一个稳定单元块体，进行整体吊装。这样可减少高空作业，有利于安全施工和提高工作效率，保证构件吊装的稳定性。例如两榀屋架与斜撑组合拼装、斜桥构架及通廊桁架组合拼装等。


构件组合拼装在安装现场进行，拼装位置必须在安装起重机的作用范围内。拼装的项目和规模必须根据起重机的性能、构件的强度、刚度、稳定性及施工环境等因素确定。


垫板设置


(1) 柱底板下设置的支承垫板应符合下列规定：


a. 垫板应设置在靠近地脚螺栓的柱脚底板加劲板下，每根地脚螺栓侧应设1～2组垫板。垫板与基础面得接触应平整、紧密。二次浇灌混凝土前垫板组间应点焊固定。


b. 每组垫板板叠不宜超过5块，垫板宜外露出柱底板10～30mm。


c. 垫板与基础面应紧贴、平稳，其面积大小应根据基础的抗压强度和柱脚底板二次浇灌前柱底承受的荷载及地脚螺栓的紧固预拉力计算确定。


d. 垫板边缘应清除氧化铁渣和毛刺，每块垫板间应贴合紧密，每组垫板都应承力。


e. 使用成对斜垫板时，两块垫板斜度应相同，且重合长度不应小于垫板长度的2/3。


(2) 采用座浆垫板应符合下列规定：


a. 座浆垫板的设置位置、数量和面积应符合设计和现行规范的规定；


b. 宜根据测得的柱底面至牛腿距离决定每个基础垫板的顶面标高，座浆垫板的标高、水平度和定位的允许偏差应符合下表的规定。


c. 采用座浆垫板时，应采用无收缩砂浆。柱子吊装前砂浆试块强度应高于基础混凝土强度一个等级。




? 座浆垫板施工图示




柱子安装


(1) 柱子安装前应设置标高观测点和中心线标志，同一工程的观测点和标志设置位置应一致，并应符合下列规定：


1). 标高观测点的设置应符合下列规定：


? 标高观测点的设置应以牛腿（肩梁）支承面为基础，设在柱的便于观察处；


? 无牛腿（肩梁）柱，应以柱顶端与桁架连接的最上一个安装孔中心为基准。


2). 中心线标志的设置应符合下列规定：


? 在柱底板上表面上行线方向设一个中心标志，列线方向两侧各设一个中心标志；


? 在柱身表面上行线和列线方向各设一个中心线，每条中心线在柱底部、中部（牛腿或肩梁部）和顶部各设一处中心标志；


? 双牛腿（肩梁）柱在行线方向两个柱身表面分别设中心标志。


(2) 多节柱安装时，宜将其组装成整体吊装。


(3) 钢柱安装校正应符合下列规定：


1). 应排除阳光侧面照射所引起的偏差；


2). 应根据气温（季节）控制柱垂直度偏差，并应符合下列规定：


? 应以每个伸缩段设柱间支撑的柱子为基准（垂直度校正接近“0”），行线方向多跨厂房应以与屋架刚性连接的两柱为基础；


? 气温高于平均气温（夏季）时，其他柱应倾向基准点相反方向；


? 气温低于平均气温（冬季）时，其他柱应倾向基准点方向；


? 柱倾斜值应根据施工时气温与平均温度的温差和构件（吊车梁、垂直支撑和屋架等）的跨度或基准点距离决定。


3). 柱子安装的允许偏差应符合下表规定。吊车梁、屋架安装和吊车梁调整、固定连接后，柱子尚应进行复测，超过允许偏差的应进行调整。


(4) 对长细比比较大的柱子，吊装后应增加临时固定措施。


(5) 柱间支撑的安装应在柱子找正后进行，在保证柱子垂直度的情况下安装柱间支撑，支撑不得弯曲。




(6) 吊装方法


对重型工业厂房大型钢柱，根据起重机配备和现场条件确定，可单机、双机、三机等。


1). 旋转法：钢柱运到现场，起重机边起钩边回转使柱子绕柱脚旋转而将钢柱吊起。





2). 滑行法：单机或双机抬吊钢柱，起重机只起钩，使钢柱脚滑行而将钢柱吊起。为减少钢柱脚与地面的摩擦力，需在柱脚下铺设滑行道。



3). 递送法：双机抬吊，为减少钢柱脚与地面的摩擦力，其中一台为副机吊点选在钢柱下面，起吊柱时配合主机起钩，随着主机的起吊，副机要行走或回转，在递送过程中，副机承担了一部分荷重，将钢柱脚递送到柱基础上面，副机摘钩，卸去荷载，此刻主机满载，将柱就位。



屋面系统结构安装

(1) 屋架的安装应在柱子校正符合规定后进行。

(2) 对分段出厂的大型桁架，现场组装时应符合下列规定：

a. 现场组装的平台支承点高度差不应大于L/1000，且不超过10mm（L为支点间距离）；

b. 构件组装应按制作单位的编号和顺序进行，不得随意调换；

c. 桁架组装，应先用临时螺栓和冲钉固定，腹杆应同时连接，经检查达到桁架尺寸的允许偏差后，方可进行节点的永久连接。

(3) 屋面系统结构可采用扩大组合拼装后吊装，扩大组合拼装单元宜为自成或经加固后形成具有空间刚度的结构体系。

(4) 屋面系统结构的扩大组合拼装应符合下列规定：

a. 扩大拼装应在拼装台架上进行，台架应有足够的刚度，台架上可设置标准定位胎具，拼装台架应方便移动；

b. 扩大拼装后结构的运行偏差应符合下表的规定。

(5) 屋面系统结构吊装应符合下列规定：

a. 安全网、脚手架、临时栏杆等施工设施，可在吊装前装设在构件上；

b. 每跨第一、第二榀屋架及构件安装形成的结构单元，是其他屋面结构安装的基准，应适当提高其安装质量标准；

c. 屋面垂直、水平支撑、檩条（梁）和屋架角撑的安装应在物价找正后进行，角撑安装应在屋架两侧对称进行并应自由对位

d. 有托架且上部为重屋盖的屋面结构，应将一个柱间的全部屋面结构构件连接固定后再吊装屋盖。

e. 天窗架安装可组装在屋架上一同起吊。

屋面系统结构安装的允许偏差应符合下表规定。



围护系统结构安装

(1) 间柱安装应与基础连系，如暂无基础时应采取临时支撑措施，保证间柱按要求找正，当间柱设计为吊挂在其他结构（如吊车梁辅助桁架等）上时，安装时不得造成被吊挂的结构超差。

(2) 墙面檩条等构件安装应在间柱调整定位后进行，间柱的安装允许偏差应符合主柱的规定。墙面檩条安装后应用拉杆螺栓调整平直度，其允许偏差应符合下表规定。

(3) 围护结构可采用在地面扩大拼装后组合吊装，可以一个柱间厂房全为组合单元。



平台、梯子及栏杆安装

(1) 钢平台、钢梯、栏杆安装应符合国家标准《固定式钢直梯》（GB4053.1）、《固定式钢斜梯》（GB4053.2）、《固定式防护栏杆》（GB4053.3）和《固定式钢平台》（GB4053.4）的规定。

(2) 平台钢板应铺设平整，与承台梁或框架密贴、连接牢固，表面有防滑措施。

(3) 栏杆安装连接应牢固可靠，扶手转角应光滑。

(4) 平台、梯子和栏杆安装的允许偏差应符合下表规定。

(5) 梯子、平台和栏杆宜与主要构件同步安装。