弧形屋面厂房.doc

　一.工程概况
　　××××工厂二期工程位于××市经济技术开发区××庄, 是由××××有限公司投资建设的二层电子工业厂房。建筑总长204米，宽为108米,建筑面积为44064平方米。本工程主体结构形式为钢筋混凝土框架，弧形钢结构屋面，基础采用桩基础。我公司的合同范围包括屋面钢结构及屋面、部分墙面围护系统的安装,合同工期为:2005年6月10日至2005年11月20日.
　　本工程屋面钢结构由管桁架屋架、H型钢檩条、支撑系统及平台梁组成。其中管桁架为屋面主要受力构件,通过预埋地脚螺栓与钢筋混凝土柱子顶部连接,其最大跨度为18米;H型钢檩条通过高强螺栓与管桁架连接,其跨度为9米,檩条水平间距大部分为1.5米(管桁架两端处檩条间距不同);支撑系统由圆钢水平拉条和圆管隅撑组成;平台梁均为H型钢梁,最大跨度为9米.

　　附图1 屋面构件总平面布置及吊装区域划分
　　管桁架共计148榀,重约225吨;H型钢檩条共计1556根,重约576吨;支撑重约25吨,平台梁重约50吨,整个屋面钢结构总重量约为876吨.
　　本工程屋面围护系统采用韩国麒麟公司(KIRIN)的OMEGA ROOF板材系统:在屋面H型钢檩条上现场加焊40X2.5方钢管,方钢管间距为1.5米;在方钢管上铺设75mm厚聚氨酯夹芯板,其方向与管桁架方向垂直;在夹芯板上铺设第二层板-0.5mm厚单层弧形彩钢板,其方向与管桁架方向平行,与第一层板方向垂直.屋面排水采用有组织内排水,天沟采用彩板天沟上设不锈钢天沟.
　　OMEGA ROOF板材系统的特点是:外表美观, 板材无纵向搭接,保温性及防水性较好,单层板滑动支架可以有效的消除温度应力;但是本板材系统附件较多,施工程序较复杂,施工难度较大.

　　附图2 韩国麒麟公司的OMEGA ROOF板材系统
　　本工程的墙面围护系统在FL+10.550以下为瓷砖或者玻璃幕墙, FL+10.550以上为韩国产50mm厚暗钉式聚氨酯夹芯板. 瓷砖、玻璃幕墙与板材交界处设氟碳涂层装饰钢板,其厚度为2.0mm.墙面板与屋面板交界处采用弧形收边连接.
　　二、主要施工难点
　　在本工程的施工过程中, 以下几点为主要的施工难点:
　　①管桁架的制作误差控制及质量保证;
　　②钢结构吊装设备的选择及吊装方法的确定;
　　③屋面及墙面围护系统的施工方法及质量控制.
　　经过施工前及施工过程中的多次研究讨论,不断完善施工方案,确保了工程的施工质量和工期.
　　三、主要施工技术
　　1. 管桁架的加工制作
　　1.1 钢管的下料
　　本工程管桁架屋架上弦为Ф140X10钢管,下弦为Ф160X10钢管,腹杆Ф76X6钢管.整个桁架为折线型, 最大跨度为18m，最小跨度为12m.单榀桁架最大重量约为1.7吨.
　　钢管的下料由相贯线切割机完成将杆件事先确定好的焊接收缩余量及机械切割余量输入相贯线切割机,再选择合适的切割速度、破口角度等工艺元素,并由专人对切割数据进行认真的复查,确保输入数据的正确无误.切割后,先对单根杆件进行外形尺寸的检查,确认无误后再进行大批量的切割.
　　本工程圆管对接采用60°单面外破口,每个对接口预留2mm间隙.
　　1.2管桁架的组装

附图3 管桁架制作胎具
　　管桁架的组装在专用胎架上进行,胎架经一比一放样,由钢板焊接而成.
　　胎架必须有足够的刚度.在组装前要对胎具进行水平及垂直位置检测,确保其精确度.
　　圆管对接焊缝组对时,里侧应衬好垫管;焊接时需用氩弧焊打底，再用手工电弧焊盖面。
　　焊接顺序：为了避免焊后产生扭曲变形，焊接时严格按照从中间向两侧、同步、同规范原则施焊。

附图4 管桁架对接焊缝节点
　　腹杆与上下弦杆交叉的节点，在焊接时不允许出现相互交错的焊缝。
　　焊缝间距：相邻的纵向焊缝的间距应大于150mm。
　　组装结束后,对管桁架外形尺寸进行复检,发现超出允许范围的尺寸偏差要及时进行矫正,矫正合格后方可喷漆出厂.
　　2.钢结构的施工
　　2.1吊装机械的选择

　　本工程平面为204mX108m,跨距较大.主体结构为二层钢筋混凝土框架,钢结构部分为二层屋面,标高为FL+10.200以上.吊装钢结构时,二层混凝土地面已经浇注完成,且其承载力仅为50kg/平米,吊车无法在二层地面上移动吊装.所以本工程吊装的最大跨距为54米.
　　由于现场塔吊吨位较小,无法将全场构件吊装完成;而采用大吨位的汽车吊或者履带吊从经济上极不划算.经研究讨论、设计计算,最终确定采用50吨汽车吊和自制吊装设备相结合:将整个工程平面分成两部分,第一部分(附图1中划斜线部分)由50吨汽车吊吊装完成,第二部分(附图1中未划斜线部分)由自制吊装设备完成.
　　自制吊装设备结构简图如附图5:
　　其性能及使用说明见下表
尺寸
宽3600mm，高9200 mm。
主要受力构件
由3根Φ108X6无缝钢管组成的三脚架，成等边三角锥形，受力稳定，承载能力达2.5T。上方底座采用20mm厚钢板，确保局部强度和稳定。
支撑构件
由双层Φ50X3钢管组成，采用螺栓连接于三根受力主管之间，确保吊杆的稳定性和整体性。
主起重系统
3吨电动环链提升机，提升速度1米/分，手持式控制按钮，便于操作，性能稳定，使用安全。
次起重系统
1吨电动环链提升机，提升速度1米/分，手持式控制按钮，便于操作，性能稳定，使用安全。
移动系统
三个高强度移动轮，每个轮承载力500KG。
主要使用方法
本吊杆用于吊装管屋架和H型钢檩条。其中主起重系统（3吨电动环链提升机）用于吊装管屋架（最重的管屋架重约1.7吨）。吊装管屋架时，将三个移动轮卸掉，同时用钢丝绳从三个方向拉住吊杆顶部，以确保吊杆的稳定。吊装完毕后，放松钢丝绳，同时安装移动轮，移开吊杆，进行下一榀管屋架或H型钢檩条的吊装。次起重系统（1吨电动环链提升机）用于吊装H型钢檩条（最重的H型钢檩条重约0.4吨）。吊装H型钢檩条时，将将三个移动轮固定。吊装完毕后，放开固定的移动轮，移开吊杆，进行下一根H型钢檩条或管屋架的吊装。
安全性能
电动环链提升机采用棘轮双面高强度摩擦片式单向制动器，能自行制动，保证安全工作。
　　由于采用了自制吊装设备,50吨汽车吊在吊装开始后一个月即退场,大大节省了本工程的机械费用.
　　2.2吊装技术
　　管桁架吊装：桁架吊装在混凝土柱子浇注完毕达到设计要求强度时进行，桁架吊装时采用两点对称绑扎起吊就位安装.钢梁起吊后距柱基准面100mm时徐徐就位，待桁架吊装就位后进行对接调整校正,然后固定连接。管桁架吊装时随吊随用经纬仪校正，有偏差随时纠正。校正使用千斤顶和倒链，校正后立即进行固定。单榀管桁架吊装后用揽风绳暂时固定.

附图6 自制吊装设备现场吊装
　　H型钢檩条安装：H型钢屋面檩条截面较大，重量较重，采用两点对称绑扎起吊的方法吊装。由于弧型管桁架上无法站安装人员，则采用移动脚手架对H型钢檩条进行安装.檩条的校正主要是间距尺寸及自身平直度。间距检查用样杆顺着檩条杆件之间来回移动，如有误差，放松或拧紧螺栓进行校正。平直度用拉线和钢尺检查校正，最后用螺栓固定。

2.3构件的倒运
　　由于本工程构件数量较多(尤其是H型钢檩条),卸车时无法将构件全部放到相应的吊装位置.因此,在汽车吊将构件卸到二层楼面后,还需对构件进行二次倒运.
　　构件的二次倒运利用手拉平车进行,将构件从卸车地点倒运到相应的吊装地点附近.
　　为保证吊装的连续顺利进行,第二天要吊装的构件在前一天全部倒运到相应的吊装地点附近.
　　3、屋面及墙面围护系统的施工
　　屋面系统的施工步骤为：
　　方钢管焊接 → 夹芯板安装 → Z、L形附件及天沟泛水板安装 → 天沟安装 → 一次防水条施工 → 单板滑动支架安装 → 单板安装 → 单板扣槽及附件安装
　　墙面系统的施工步骤为：
　　方钢管焊接 → 夹芯板安装 → 装饰板安装 → 装饰板附件安装 → 夹芯板附件安装 → 密封胶施工
　　3.1 OMEGA ROOF屋面板材系统的施工
　　3.1.1方钢管的焊接
　　(1)屋面方钢管的焊接
　　为固定屋面夹芯板及彩板不锈钢天沟,需要在H型钢檩条上与其跨度垂直的方向上现场加焊40X2.5方钢管.
　　为保证屋面板材系统弧度的平滑、连续性,方钢管先在工厂对接成相应长度(18.5米和12.7米两种规格)运输到现场,而后在现场经人工压弯后焊接在H型钢檩条上.屋面方钢管总长度17000米,焊缝长度约为3500米,现场焊接量较大;同时,由于在H型钢檩条上进行焊接作业,焊接难度较大.
　　为方便焊接人员的作业,用圆钢焊成软梯搭在H型钢檩条间.

　　附图7 屋面方钢管檩条
　　为给铺板创造工作面,加快工程整体进度,现场三组人员同时进行方钢管焊接,确保屋面方钢管焊接进度紧随屋面钢结构吊装进度.
　　(2)墙面方钢管的焊接
　　为固定墙面夹芯材及装饰板,需在A轴线、N轴线及F、H轴线部分(屋面不连续处)管桁架侧面焊接方钢管架子.
　　在方钢架子焊接前用经纬仪和水准仪在每个柱子柱头上打点,拉线, 以确保整个方钢架子的出轴线距离的一致性及标高的准确性,进而确保墙面夹芯板及装饰板固定后的平整度及美观性.
　　31.2夹芯板及单层板的铺设
　　(1)夹芯板的铺设
　　屋面方钢管焊接完成后,即可进行夹芯板的铺设.

附图8 L形附件施工
　　夹芯板的铺设从管桁架一端向另一端逐块铺设,铺设后用Ф6X50自攻钉固定在方钢管上.最后一块夹芯板切割成合适宽度后铺设并固定.
　　夹芯板铺设完成后,在两块板的扣缝处插入L形镀锌附件,并用Ф6X150长钉固定在方钢管上;在近侧墙3米范围内考虑风荷载局部作用,采用的是U形镀锌附件代替L形附件加强连接.在附件上设130mm宽SBS防水卷材条.
　　(2)单层板的铺设
　　OMEGA ROOF板材系统中,单层彩钢板之间的连接采用的是可移动式铝合金支架,以消除温度变化引起的变形和应力.该铝合金支架底座通过Ф6X50或者Ф6X150自攻钉固定在夹芯板上的L形或U形附件上.

　　附图9 单板滑动支架及扣槽
　　在固定支架底座前,首先用经纬仪确定第一块单板所在直线,并在每跨屋面上打出5-7个点,各点连线后用盘尺、墨线每隔板宽(本工程单板宽为0.5米)在防水条上打点,然后在打点处固定支架底座.通过以上步骤即可确保支架底座位置的准确性.
　　固定完支架底座,将滑动支座放置在底座的滑槽内,即可铺设单板.铺设完单板后,将扣槽扣上,再打不锈钢自攻钉即可.打钉应多块板拉线同时进行,使钉头也在一条直线上,确保美观性.

　　附图10 单板支架底座及滑动支架施工

　　附图11 单板扣槽施工
　　屋面板材系统施工后效果见下图:

　　附图12 屋面板材施工结束
　　3.2 墙面围护系统的施工
　　本工程墙面围护系统连接形式较为复杂,附件较多,尤其与混凝土连接部位处;同时,由于现场安装误差及设计变更,一些附件尺寸与设计图纸中并不一致,需要现场实测出尺寸后方能加工,对工程的进度造成了一定的影响.

　　附图13 屋面板与墙面板连接处的弧形收边
　　在本工程墙面围护系统中,对美观性及施工精确度要求较为严格,同时由于施工工序较多,脚手架作业面有限,因此合理利用作业面,确保一次施工质量,杜绝返工是在墙面围护系统施工中控制的要点.
　　3.3 防水系统的施工
　　本工程是电子类工业厂房,对防水性及密封性要求较为严格,同时由于弧形屋面的防水一直是建筑施工的难点,所以防水系统的施工也是本工程的重点和难点.
　　3.3.1屋面系统的防水
　　屋面系统的防水由以下几部分组成:
　　①在夹芯板的扣缝处铺设一道130mm宽SBS防水卷材条,保证接缝处的防水性及密闭性;
　　②在天沟夹芯板接缝处打硅胶后铺设SBS防水卷材条,防止温差过大时不锈钢天沟下产生的冷凝水下漏;
　　③在屋面夹芯板与天沟交界处设镀锌挡水板附件,防水雨水过大时溅到夹芯板内造成屋面漏水;
　　④单层彩钢板的防水：单板之间的横向搭接采用扣槽的形式，固定扣槽的自攻钉上加防水垫圈，防水性能突出。
　　3.3.2墙面系统的防水
　　墙面系统中,装饰板之间接缝处、装饰板与夹芯板连接的附件处、装饰板与瓷砖或玻璃幕墙连接处、装饰板或收边与混凝土连接处以及收边搭接处均需要用硅酮耐候密封胶封闭.
　　墙面系统与屋面系统连接处采用弧形收边处理.
　　由于设计变更(墙面由原设计的横板布局变更为立板布局),墙面夹芯板的竖向板缝间用硅酮耐候密封胶封闭,确保其防水性.
　　四、结语

　　××××工厂二期工程的建筑、结构形式独特,板材系统施工程序复杂,工期要求紧,对施工精度及美观性要求较高.
　　工程的顺利竣工证明其钢结构制作、安装方案以及屋面、墙面围护系统的施工方案是合理的、可行的,说明我公司在轻钢工业厂房钢结构加工、施工以及复杂板材系统施工方面达到了较高的水平,同时也为同类工程的施工积累了宝贵的经验,对提高我公司的市场竞争力具有重大的意义.