论文部分内容阅读
摘要：建筑钢结构因其适用范围广、施工周期短而被越来越多的业主接受，在钢结构厂房的设计施工中，设计人员应根据厂房不同的工艺要求、吊车吨位，选择合理的结构形式提高建筑经济性能的可行性。笔者根据多年从事厂房施工经验结合某厂房施工要点作一简要阐述。
关键词：建筑；厂房；施工
一、钢结构构件施工工艺及主体结构
钢柱制作工艺流程为: 放样→下料→电脑编程→拼板→CNC 切割→组立→埋弧焊接→钻孔→组装→矫正成型→铆工零配件下料→制作组装→焊接和焊接检验→防锈处理、 涂装、 编号→构件验收出厂。主体结构如何降低用钢量来进行造价控制在结构设计中，影响钢结构用钢的因素较多，对不同类型的结构，影响用钢的因素也有区别和侧重。单层门式刚架厂房结构较为简单，影响因素也容易叙述一些。对于一般的结构来说有一定的普遍性。
1、结构的支撑体系：单层单跨厂房结构(门式刚架)横向是一个排架结构，纵向是由绞接的系杆和支撑组成的稳定体系，钢梁钢柱是用隅撑来减少平面外的计算长度，以减少主刚架的用钢量。也许有人会提出沿厂房纵向亦可做成刚节点。可以这样做，但一般不这样做，因为刚节点施工麻烦，而且用钢量较大。在实际设计中，无论是高层还是单层的门式刚架结构，使用支撑和取消支撑，用钢量能增加30％。并且对于提高结构强度和刚度，控制结构变形，使用支撑系统更有效，从而可节约建筑造价。但其缺点是支撑系统要占据一定空间位置，这一点，常与建筑美观和使用方便产生矛盾。有时由于使用上的要求，例如门和通道等，十字形斜撑不能使用。国内外工程师们创造使用了不同形式的门式支撑。这些支撑的共同特点是支撑杆件直接与柱脚或基础相连，以将上部结构承受的水平力直接传入基础，并且可以满足一般通行要求。
2、荷载：荷载的大小对于结构用钢有着直接的影响。荷载增加，用钢会随之增加。以下以门式刚架为例，主要包括以下几种荷载：屋面恒载、屋面悬挂荷载、屋面活载，这几种荷载中屋面恒载是容易确定的，屋面活载按规范取值。但附加悬挂荷载则常因厂房而异，应在设计中予以特别注意。在屋面恒载和活载一定的情况下，悬挂荷载对用钢量的影响(主刚架)大概在25%左右，由此看用钢随荷载的增加是非常显著的。设计人员在收集初步设计资料时应尽可能将荷载情况了解清楚。因为荷载对用钢的影响很大。此外荷载的大小直接关系到结构的安全乃至用户的生命财产。结构设计时必须慎重荷载的取值，应从业主那里得到文字依据。
3、结构跨度：厂房跨度对用钢的影响。经验证明，一般在18米~24米的跨度是比较经济的跨度，小于18米的跨度不能充分发挥钢结构的各方面特性；大于24米时，主刚架的用钢量也会明显增加，如果在厂房总跨度不变时，增设中间柱可以减少主刚架的用钢量，一般能比单跨的用钢量减少30%左右。所以增加中间柱，减少厂房跨度，降低用钢的效果非常显著。当然设不设中间柱要根据工艺等各方面的要求作综合考虑。在方案确定之前向业主(建设方)提供专业咨询信息，帮助业主合理安排建设资金应该是会受到业主的欢迎。
4、柱距：不少研究都表明，刚架折成每平方米的重量随着柱距的增加而减少。减少的趋势会随着柱距的增加而趋于平缓。这是因为，一方面柱距增加，每榀刚架的受荷面积随之增加，刚架梁、柱的截面也要增大，从而单榀刚架的重量亦会随之增大。另一方面，由于柱距增加， 跨度不变，则刚架折成每平方米的重量随着面积增大而减小。当柱距不大时，例如从6M增至8M，单榀刚架荷载增加不很大，单榀刚架的重量增加亦不很大，因此折成每平方米的重量减少较为明显。柱距就是檩条的跨度，檩条的用钢是绝对随跨度增加而增加的。综合考虑，对于无吊车轻钢结构体系的柱距取为 7.5～8m 之间是合理的，有吊车的轻钢结构的理想柱距为 7. 5m左右。这时结构用钢量相对较低，可以得到较好的经济效益。因此可以得出一个大致的结论，在通常使用的跨度范围内，7.5m左右的柱距可能得到较好的经济效果，超过9m以后，结构用钢会明显增加。
5、钢材强度：这里钢材强度是指钢的屈服强度，因为钢材的设计强度是根据其屈服强度而确定的。国内建筑常用钢材为Q235和Q345，即钢材的屈服强度fy=235N/mm2和fy=345N/mm2，由轴心受拉的公式N=Afy得Q235 钢所需的杆件截面面积为Q345钢的1.47 倍。面积乘以杆件长度即为用钢量，当长度确定时，则Q235的用钢为Q345用钢的1.47倍。值得指出的是，当结构构件的用钢是由其强度控制时，Q345的用钢要比Q235节约，可用上述的数值概念来衡量。但当构件的尺寸是由变形(刚度)和稳定控制时，如混凝土柱钢梁结构，钢材强度的影响就不十分显著，但是构件由强度控制转化为稳定或刚度控制常常不是一个明确的界限而是一个范围，同时构件在满足稳定和刚度要求时，也需对其强度或组合强度(例如，弯、剪、压共同作用)进行检查或校核。因此材料强度对构件的影响是存在的，只是不如轴心受拉构件那样简单明了而已。在如今Q345与Q235价格相差不多的情况下，使用强度高一些的钢对节约钢材会有明显的效果。
二、厂房施工技术措施
1、安装方案简述:工程钢结构内容包括:钢柱、钢梁安装和其他构件安装。由于该工程跨度大、面积大,经多种方案比较,钢柱用1台50t汽车式起重机整体吊装，两支钢梁在地面上拼装后采用2台50t汽车式起重机同时起吊,辅以2台曲臂车进行就位安装。
2、设备选择:综合考虑工程特点、现场的实际情况、工期等因素，经过反复比较各种方案,从吊装设备、与土建交叉配合要求及本企业的施工实践,钢结构吊装选择2台50t汽车式起重机,作为钢结构安装的主要设备。
3、地脚螺栓埋设:地脚螺栓的精度关系到钢结构定位,地脚螺栓的埋设须严格保证其精度,地脚螺栓的埋设精度:轴线位移:±2.0mm,标高:±5.0mm。在柱地脚螺栓安裝前,将平面控制网的每一条轴线投测到柱基础面上,全部闭合,以保证螺栓的安装精度,然后根据轴线放出柱子外边线,待安装钢柱地脚螺栓的承台架子搭设好以后,将所需标高抄测到钢管架子上。
4、钢架安装顺序:按照现场实际情况，结合甲方的施工进度要求,采用合理的安装顺序。安装顺序按内容分为:钢柱、钢梁、吊车梁、连系梁、水平支撑、檩条、拉杆、隅撑。
5、钢柱吊装:钢柱就位轴线调整:钢柱就位采用专用角尺检查,调整时需3人操作，一人移动钢柱;一人协助稳定;另一人进行检测。就位误差应控制在3mm以内。
6、钢梁安装:由于工程结构厂房的跨度较大,钢架梁吊装采用‘双机抬吊法’吊装钢梁的主要方法如下: 钢梁首先在地面胎架上拼接成整体,同时在钢梁上架设好生命线,安装檩条时可以在钢梁上来回走动,吊装就位后在钢梁的两侧用缆风绳将钢梁固定,保证钢梁的平面外的稳定,然后吊装下一跨间钢梁,待下一跨间钢梁安装完成后,在此跨间安装檩条,固定钢梁,保证钢梁不会倾斜扭曲。安装人员以曲臂车为安装平台,对高强螺栓进行紧固。
三、结语
总之，设计施工阶段技术创新、选材配套、是促进建筑钢结构走向产业化的关键阶段。因此我们应该提高设计人员的素质，要强调技术与经济相结合，设计中注重价值工程的运用，要做多方案比较，在设计中引进竞争机制，开展设计招标，方案优化竞赛。以技术先进、安全适用、经济合理、节约投资为目的。
关键词：建筑；厂房；施工
一、钢结构构件施工工艺及主体结构
钢柱制作工艺流程为: 放样→下料→电脑编程→拼板→CNC 切割→组立→埋弧焊接→钻孔→组装→矫正成型→铆工零配件下料→制作组装→焊接和焊接检验→防锈处理、 涂装、 编号→构件验收出厂。主体结构如何降低用钢量来进行造价控制在结构设计中，影响钢结构用钢的因素较多，对不同类型的结构，影响用钢的因素也有区别和侧重。单层门式刚架厂房结构较为简单，影响因素也容易叙述一些。对于一般的结构来说有一定的普遍性。
1、结构的支撑体系：单层单跨厂房结构(门式刚架)横向是一个排架结构，纵向是由绞接的系杆和支撑组成的稳定体系，钢梁钢柱是用隅撑来减少平面外的计算长度，以减少主刚架的用钢量。也许有人会提出沿厂房纵向亦可做成刚节点。可以这样做，但一般不这样做，因为刚节点施工麻烦，而且用钢量较大。在实际设计中，无论是高层还是单层的门式刚架结构，使用支撑和取消支撑，用钢量能增加30％。并且对于提高结构强度和刚度，控制结构变形，使用支撑系统更有效，从而可节约建筑造价。但其缺点是支撑系统要占据一定空间位置，这一点，常与建筑美观和使用方便产生矛盾。有时由于使用上的要求，例如门和通道等，十字形斜撑不能使用。国内外工程师们创造使用了不同形式的门式支撑。这些支撑的共同特点是支撑杆件直接与柱脚或基础相连，以将上部结构承受的水平力直接传入基础，并且可以满足一般通行要求。
2、荷载：荷载的大小对于结构用钢有着直接的影响。荷载增加，用钢会随之增加。以下以门式刚架为例，主要包括以下几种荷载：屋面恒载、屋面悬挂荷载、屋面活载，这几种荷载中屋面恒载是容易确定的，屋面活载按规范取值。但附加悬挂荷载则常因厂房而异，应在设计中予以特别注意。在屋面恒载和活载一定的情况下，悬挂荷载对用钢量的影响(主刚架)大概在25%左右，由此看用钢随荷载的增加是非常显著的。设计人员在收集初步设计资料时应尽可能将荷载情况了解清楚。因为荷载对用钢的影响很大。此外荷载的大小直接关系到结构的安全乃至用户的生命财产。结构设计时必须慎重荷载的取值，应从业主那里得到文字依据。
3、结构跨度：厂房跨度对用钢的影响。经验证明，一般在18米~24米的跨度是比较经济的跨度，小于18米的跨度不能充分发挥钢结构的各方面特性；大于24米时，主刚架的用钢量也会明显增加，如果在厂房总跨度不变时，增设中间柱可以减少主刚架的用钢量，一般能比单跨的用钢量减少30%左右。所以增加中间柱，减少厂房跨度，降低用钢的效果非常显著。当然设不设中间柱要根据工艺等各方面的要求作综合考虑。在方案确定之前向业主(建设方)提供专业咨询信息，帮助业主合理安排建设资金应该是会受到业主的欢迎。
4、柱距：不少研究都表明，刚架折成每平方米的重量随着柱距的增加而减少。减少的趋势会随着柱距的增加而趋于平缓。这是因为，一方面柱距增加，每榀刚架的受荷面积随之增加，刚架梁、柱的截面也要增大，从而单榀刚架的重量亦会随之增大。另一方面，由于柱距增加， 跨度不变，则刚架折成每平方米的重量随着面积增大而减小。当柱距不大时，例如从6M增至8M，单榀刚架荷载增加不很大，单榀刚架的重量增加亦不很大，因此折成每平方米的重量减少较为明显。柱距就是檩条的跨度，檩条的用钢是绝对随跨度增加而增加的。综合考虑，对于无吊车轻钢结构体系的柱距取为 7.5～8m 之间是合理的，有吊车的轻钢结构的理想柱距为 7. 5m左右。这时结构用钢量相对较低，可以得到较好的经济效益。因此可以得出一个大致的结论，在通常使用的跨度范围内，7.5m左右的柱距可能得到较好的经济效果，超过9m以后，结构用钢会明显增加。
5、钢材强度：这里钢材强度是指钢的屈服强度，因为钢材的设计强度是根据其屈服强度而确定的。国内建筑常用钢材为Q235和Q345，即钢材的屈服强度fy=235N/mm2和fy=345N/mm2，由轴心受拉的公式N=Afy得Q235 钢所需的杆件截面面积为Q345钢的1.47 倍。面积乘以杆件长度即为用钢量，当长度确定时，则Q235的用钢为Q345用钢的1.47倍。值得指出的是，当结构构件的用钢是由其强度控制时，Q345的用钢要比Q235节约，可用上述的数值概念来衡量。但当构件的尺寸是由变形(刚度)和稳定控制时，如混凝土柱钢梁结构，钢材强度的影响就不十分显著，但是构件由强度控制转化为稳定或刚度控制常常不是一个明确的界限而是一个范围，同时构件在满足稳定和刚度要求时，也需对其强度或组合强度(例如，弯、剪、压共同作用)进行检查或校核。因此材料强度对构件的影响是存在的，只是不如轴心受拉构件那样简单明了而已。在如今Q345与Q235价格相差不多的情况下，使用强度高一些的钢对节约钢材会有明显的效果。
二、厂房施工技术措施
1、安装方案简述:工程钢结构内容包括:钢柱、钢梁安装和其他构件安装。由于该工程跨度大、面积大,经多种方案比较,钢柱用1台50t汽车式起重机整体吊装，两支钢梁在地面上拼装后采用2台50t汽车式起重机同时起吊,辅以2台曲臂车进行就位安装。
2、设备选择:综合考虑工程特点、现场的实际情况、工期等因素，经过反复比较各种方案,从吊装设备、与土建交叉配合要求及本企业的施工实践,钢结构吊装选择2台50t汽车式起重机,作为钢结构安装的主要设备。
3、地脚螺栓埋设:地脚螺栓的精度关系到钢结构定位,地脚螺栓的埋设须严格保证其精度,地脚螺栓的埋设精度:轴线位移:±2.0mm,标高:±5.0mm。在柱地脚螺栓安裝前,将平面控制网的每一条轴线投测到柱基础面上,全部闭合,以保证螺栓的安装精度,然后根据轴线放出柱子外边线,待安装钢柱地脚螺栓的承台架子搭设好以后,将所需标高抄测到钢管架子上。
4、钢架安装顺序:按照现场实际情况，结合甲方的施工进度要求,采用合理的安装顺序。安装顺序按内容分为:钢柱、钢梁、吊车梁、连系梁、水平支撑、檩条、拉杆、隅撑。
5、钢柱吊装:钢柱就位轴线调整:钢柱就位采用专用角尺检查,调整时需3人操作，一人移动钢柱;一人协助稳定;另一人进行检测。就位误差应控制在3mm以内。
6、钢梁安装:由于工程结构厂房的跨度较大,钢架梁吊装采用‘双机抬吊法’吊装钢梁的主要方法如下: 钢梁首先在地面胎架上拼接成整体,同时在钢梁上架设好生命线,安装檩条时可以在钢梁上来回走动,吊装就位后在钢梁的两侧用缆风绳将钢梁固定,保证钢梁的平面外的稳定,然后吊装下一跨间钢梁,待下一跨间钢梁安装完成后,在此跨间安装檩条,固定钢梁,保证钢梁不会倾斜扭曲。安装人员以曲臂车为安装平台,对高强螺栓进行紧固。
三、结语
总之，设计施工阶段技术创新、选材配套、是促进建筑钢结构走向产业化的关键阶段。因此我们应该提高设计人员的素质，要强调技术与经济相结合，设计中注重价值工程的运用，要做多方案比较，在设计中引进竞争机制，开展设计招标，方案优化竞赛。以技术先进、安全适用、经济合理、节约投资为目的。