洁净厂房回风夹道钢结构快速安装技术
1 工程概况
随着科学技术不断发展, 工艺品生产和现代科学试验活动对室内空气洁净度要求越来越高, 大型洁净厂房洁净室内回风系统利用活塞挤压原理, 可迅速把室内污染物排除, 因此, 洁净厂房的回风夹道是整个施工过程的关键线路, 回风夹道施工滞后于其他区域将导致洁净厂房投产时间严重滞后。
洁净厂房回风夹道钢结构多由劲性柱及外露钢支撑组成, 相比厂房其他部位施工工序多, 施工时间长, 造型不规整, 定位精度高, 节点复杂, 吊装焊接量大。
绵阳京东方第6代AMOLED (柔性) 生产线项目位于绵阳市高新区科发大道中段, 是京东方第2条6代柔性AMOLED生产线项目。
本工程总用地面积31.86万m2, 建筑面积84.29万m2。钢结构总量约3万t, 回风夹道钢结构主要分布在3号触摸屏厂房两侧, 用钢量1 800余t, 高强度螺栓约37 000套。回风夹道钢结构柱为劲性十字形柱, 支撑和梁为H型钢, 底层喷涂环氧富锌底漆、面层涂刷防火涂料。3号 (研发中心大楼) 厂房T1节钢柱92根, 分布在回风夹道处, 最重钢柱约9.2t;上节钢柱 (T2节) 最重约7.5t。厂房回风夹道模型如图1所示。
图1 回风夹道模型
Fig.1 Return air passageway model
2 工艺原理
回风夹道钢结构体系特点为工作面长, 拼接速度慢, 焊接工作量大, 质量要求高, 单根钢柱牛腿定位精度高, 需要在有限的时间内与厂房其他部位施工保持一致, 故施工时柱脚节点采用预埋式, 可节省地脚锚栓所需施工及养护时间;第1节柱分段设置为超长构件, 增加构件长度至2层, 筏板层可减少1次焊接, 为后续工序提前插入提供条件;焊接施工采用升降车多点位分层焊接;采用三向牛腿安装技术, 提高定位精度、拼装速度等, 从而缩短工期, 保证施工质量。
回风夹道钢结构节点全部为刚接, 焊接工程量大、安装整体性控制难, 针对上述情况在施工过程中建立一系列监控措施, 监控体系从施工准备开始贯穿整个施工过程, 保证回风夹道钢结构施工质量达到良好的效果。
3 施工工艺流程及操作要点
3.1 施工工艺流程
回风夹道钢结构施工工艺流程如图2所示。
图2 施工工艺流程
Fig.2 Process flow
3.2 钢结构深化
深化阶段对回风夹道钢结构进行放样定位建模, 构件类型根据结构形式、构件重量、运输能力划分为劲性钢骨柱、横梁、斜支撑, 并分成散件运至现场安装, 如图3所示。
图3 回风夹道构件分段
Fig.3 Return air passageway subsection
3.3 钢结构加工
派专人驻厂, 对购进的原材料进行检查验收, 按现场结构安装进度计划供货, 对钢构件制作质量进行监督检查, 不合格构件不得出厂, 减小对结构吊装影响, 保证工厂构件成套进入现场。
回风夹道钢结构单根劲性柱牛腿数量大, 为保证现场安装质量, 需检验加工误差。选择典型横、纵向柱与支撑进行预拼装, 从源头上控制安装质量问题。
3.3.1 预拼装工艺流程 (以横向柱为例)
在地面划出预拼装底线→提交专职质检员验收→制作拼装胎架→验收→吊装定位钢柱→吊装定位水平梁→安装定位卡板→吊装定位斜撑→安装冲钉组装斜撑连接板、上螺栓验孔→检查校正→提交专职质检员验收→提交驻厂监理验收。
3.3.2 拼装前准备
3.3.2. 1 地面基准线型划线
首先在地面划出其整体线型尺寸, 包括柱、牛腿、水平梁、斜撑的中心线、外形线及端口线;柱为最外侧2条轮廓线。
3.3.2. 2 预拼装胎架设置
1) 预拼装胎架是保证构件预拼装精度的首要条件, 因此必须具有一定承载力, 并且应设置正确。
2) 由于构件外形尺寸大, 重量大, 故胎架必须在重型平台上进行预拼, 以防止胎架发生沉降变形。
3) 胎架设置前, 先根据预拼装单元实际投影尺寸, 划出构件在平台上投影的x, y方向中心线, 然后设置胎架;采用全站仪进行精确定位, 确保胎架标高误差≤1mm。
4) 胎架必须确保钢柱及斜撑定位方便, 且安全可靠。
预拼装胎架大样如图4所示。
图4 预拼装胎架大样
Fig.4 Prestressing assembled bracket in details
3.3.3 拼装细则
1) 将3根钢柱分别吊上胎架进行定位, 对准地面外轮廓线、端口线, 保证柱间距离;同时控制水平牛腿在高度方向的尺寸, 保证与地面中心线的吻合度。
2) 将水平梁分别吊上胎架进行定位, 定位中心线、外形线、端口线, 注意与柱直牛腿间的焊缝间隙, 定位正确后与胎架点焊牢固, 安装定位卡板加以固定, 如图5所示。
图5 回风夹道钢结构定位
Fig.5 Return air passageway steel structure location
3) 斜撑安装时对准中心线, 控制与斜牛腿腹板间的板边差, 调整对接焊缝间隙, 划出余量线位置线及眼孔线, 切割余量、加套模钻孔, 上连接板加装冲钉, 并安装高强螺栓。
4) 装焊后检查杆件间板边差及焊缝间隙、整体平面度等, 超差必须修正。整体拼装效果如图6所示。
图6 整体拼装效果
Fig.6 The whole assembling
3.4 劲性柱脚吊装
1) 底板垫层浇筑完成后, 在上面标记出钢柱和固定支架定位。
2) 根据放线位置将固定支架就位, 如图7所示。对支架位置测量校正, 用钢筋将支架与邻近桩头钢筋焊接牢固, 保证支架和柱脚稳定。
图7 支架定位标记
Fig.7 Bracket position mark
3) 第1根钢柱吊装时, 放置在固定支架上, 同时进行钢柱测校, 拉设缆风绳进行固定。
4) 安装短轴方向相邻的第2根钢柱, 为保证钢柱稳定及避免浇筑混凝土时对钢柱扰动造成偏移, 钢柱安装就位后在钢柱间设置临时连梁。第1节钢柱高出承台或2层楼板1.3m左右, 便于后续工序提前插入, 预计可节省7～10d工期。
5) 安装长轴方向相邻第3, 4根钢柱, 并用临时连梁连接, 形成稳定体系, 如图8所示。
图8 安装第3, 4根钢柱
Fig.8 Installing the third and fourth steel pillar
6) 依照此顺序循环安装, 直至区域内所有第1节钢柱安装完毕;浇筑混凝土时跟踪观测柱脚偏移情况, 发现问题及时进行修正。
3.5 底板筋、柱筋绑扎及浇筑混凝土
根据规划区域及流水, 预埋节钢柱施工完后马上进行底板及柱钢筋绑扎、浇筑混凝土。
3.6 劲性柱下节柱吊装焊接
底板混凝土达到强度后, 吊装T2节钢柱, 松钩前拉设4道缆风绳, 拉设角度为45°～60°。
3.7 劲性柱间横梁吊装
1) 安装短轴方向第2根钢柱及2根T2节柱间连系梁。
2) 安装相邻第3, 4根钢柱及柱间连系横梁, 在柱顶设置临时支撑, 形成刚度单元。
3.8 斜支撑及钢混节点施工
1) 待形成刚度单元后安装柱间斜撑。
2) 柱间斜撑安装完成后, 对刚度单元进行测量校正, 安装高强螺栓, 焊接节点。每个节点内高强螺栓要求由中心对称向两边施工, 以保证施工过程中钢柱不发生偏移。焊接时采用多点分层焊接, 提高施工速度。
3) 依照上述工序, 安装下一单元钢柱。
4) 根据规划流水, 对T2节钢柱施工完成区域进行部分移交, 依次插入柱、梁钢筋、模板、混凝土施工。
4 结语
1) 与传统框架结构施工方法比较, 回风夹道钢结构施工采用三向牛腿安装、超长构件运输安装、升降车分层焊接等施工方法, 施工过程中调整了钢构件分段位置, 并根据起重机吊重选择合理吊装工艺, 保证了整体施工质量, 缩短了工期。
2) 回风夹道钢结构施工前, 对结构图纸进行深入分析, 充分考虑钢筋分层叠加及孔位布置, 进行合理深化, 规避钢混节点钢筋与钢结构的冲突, 提高整体施工质量。
3) 回风夹道钢结构施工充分考虑了节点复杂、定位精度高的难点, 对每个构件进行精准定位建模, 从而降低施工难度。
4) 在施工过程中, 对钢结构质量控制建立一整套完整的监控体系及控制措施, 为保证工程顺利完成提供了技术保障, 实现了大型洁净厂房回风夹道施工的优化, 有效避免了交叉施工带来的问题, 取得了良好的经济效益和社会效益。
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