鋼結構技術(shù)論文
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
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摘 要：本文以華星光電第8.5代薄膜晶體項目01號廠(chǎng)房為例，從方案的可操作性、經(jīng)濟性、以及項目管理等多方面進(jìn)行對比分析，探討超大面積多層潔凈室廠(chǎng)房鋼屋蓋的安裝方法。在以工期要求為中心指導的華星光電項目中得出50t履帶吊樓面吊裝更適合本項目，并且對該方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。
關(guān)鍵詞：潔凈廠(chǎng)房 華夫板保護 履帶吊樓面 吊裝作業(yè)
1.工程概況
深圳華星光電有限公司第8.5代薄膜晶體管液顯示器件項目位于深圳市光明新區光明大道以北，東坡河以東，龍大高速以西，總占地面積604000m2。
項目核心01號建筑由附屬用房和陣列/彩膜廠(chǎng)房組成，建筑平面投影為長(cháng)方形，平面尺寸為379.2m×249.2m；鋼結構屋蓋平面尺寸為379.2m×208m。其中附屬用房為南、北側鋼筋混凝土框架結構，屋頂標高為33.40m，屋頂標高為12.40m；陣列-彩膜廠(chǎng)房為4層混凝土框架+正交桁架屋蓋結構，鋼屋蓋頂標高為36.65m。
圖1 結構分解圖(多層潔凈室廠(chǎng)房鋼屋蓋施工方法)
圖2 平面圖(多層潔凈室廠(chǎng)房鋼屋蓋施工方法)
圖3 剖面圖(多層潔凈室廠(chǎng)房鋼屋蓋施工方法)
陣列-彩膜廠(chǎng)設置了2層（F40層和F20層）潔凈室即電子芯片生產(chǎn)車(chē)間，該區域要求空氣達到百萬(wàn)級潔凈標準。根據工藝要求，鋼筋混凝土井字梁結構，上萬(wàn)條管線(xiàn)需貫穿該樓層，同時(shí)在兩層樓板上需留設大量的孔洞（即井字梁回風(fēng)孔)。本工程采用不可脫式FRP華夫板模板作為鋼筋混凝土現澆井字梁樓板工具式模板。移交樓面（裝修前）的狀態(tài)必需為平整，無(wú)縫隙，無(wú)坑洼，無(wú)磕碰。
2 方案對比
01號廠(chǎng)房建筑投影面積達94103m2，鋼屋蓋用鋼量約13000t。單榀桁架跨度達到208m，每榀桁架間距10.8m，并且鋼結構屋蓋位于4層混凝土柱上，合同工期155天，其中安裝工期60天。同時(shí)，現場(chǎng)只提供15000m2作為鋼結構的拼裝、堆放場(chǎng)地，并且距1號廠(chǎng)房約400m。與民用建筑不同的是F40層華夫板面層必需作相應保護措施。因此本工程重點(diǎn)是工期和華夫板的保護。
經(jīng)研究可采用“移動(dòng)式塔吊分片吊裝”、“高空組裝，累計滑移”和“50t履帶吊上F40層樓面吊裝”三種方案，各有優(yōu)劣點(diǎn)，我們對3種方案多方面進(jìn)行對比分析。
表1 方案對比
表2 項目管理角度對比
通過(guò)上述多個(gè)方面的比較，方案1的吊裝效率較高，構件可以一次到位；工程的前期準備周期短，技術(shù)成熟，操作簡(jiǎn)單。施工中依照土建的流水作業(yè)，能夠緊跟土建的施工工期。而且，施工過(guò)程中吊裝順序靈活，可以根據現場(chǎng)的變化及時(shí)修改吊裝順序，工期有保障；但是8臺大型移動(dòng)塔吊的報驗及軌道安裝時(shí)間較長(cháng)，軌道的加工重量約2000t，與土建的交叉作業(yè)較多。并且高空作業(yè)較多，需要施工方在結構的制作、安裝方面嚴格按照國家規范和設計要求執行，對整體結構的質(zhì)量監控要求較嚴。移動(dòng)塔吊與樓面絕緣作業(yè)。
方案2的桁架組裝大多是在場(chǎng)地胎架上進(jìn)行，因此在質(zhì)量上較為容易控制。但是，該滑移方案中最重要的滑移工作給施工帶來(lái)了許多技術(shù)難點(diǎn)，首先的補強措施需要大量的鋼材進(jìn)行預埋、制作，增加了材料成本；其次，滑移中的風(fēng)險較大，在桁架單元的同步滑移中對RC柱的推力較大，即使采取了相應的補強措施，也會(huì )對RC柱的垂直度帶來(lái)偏差（具體偏差的大小視施工具體情況而論）；在桁架單元就位后的同步卸載過(guò)程中，也需要對RC柱的承載和桁架的變形進(jìn)行嚴格的監控；最后，最重要的是滑移的施工條件要求較高，在滑移前需要至少1/3區的RC柱提前澆注完工，才具備滑移條件，而且，RC柱的施工順序必須嚴格按照從兩端向中間依次完成，如果中間任何一根RC柱有意外事件不能及時(shí)交付，則滑移工作將停止下來(lái)等待有問(wèn)題的RC處理完成后才可以繼續施工。施工過(guò)程中一旦工期落后無(wú)法進(jìn)行趕工，對工期的保證風(fēng)險較大。
方案3與方案1的施工方法相類(lèi)似，但優(yōu)于方案1，首先履帶吊吊裝靈活，并且可根據工期隨時(shí)調配履帶吊的數量，最大限度的保證工期。其二，無(wú)需進(jìn)行軌道的設計，加工及安裝，前期項目的準備投入大大降低。其三，50t履帶吊的市場(chǎng)資源較豐富。但是履帶吊的行走路線(xiàn)需標示并且作相應的華夫板保護措施，同時(shí)驗算樓板承載力作相應的加固處理。
因此，50t履帶吊上樓面吊裝方案為項目的最終實(shí)施方案。下面簡(jiǎn)單簡(jiǎn)介紹方案3。
3陣列廠(chǎng)房施工方案
3.1方案簡(jiǎn)述
土建完成3層及3層以下的施工，共分5個(gè)區提交4層工作面，A區>B、D區>C、E區。首先提交4層15~21（A區）軸線(xiàn)工作面，預埋件隨土建施工安裝完成。
陣列（01號）廠(chǎng)房所有鋼構件全部散件運抵現場(chǎng)，在現場(chǎng)利用4臺50t履帶吊和8臺25t汽車(chē)吊將其拼裝成多段桁架，再利用2臺250t和2臺300t履帶吊將拼好的多段桁架及16臺50t履帶吊和16臺25t汽車(chē)吊倒運到四層樓面上，50t吊機在四層結構頂上進(jìn)行主桁架的安裝，25t汽車(chē)吊進(jìn)行次桁架及上下弦支撐的安裝。
安裝完A區鋼結構后，B、D區鋼結構開(kāi)始安裝。DECK板的安裝在完成至18~19軸時(shí)鋼結構開(kāi)始介入，隨屋蓋鋼結構施工進(jìn)度安裝。
為了確保結構的安全穩定，安裝完成一段主桁架后，立即穿叉安裝與之相鄰的主桁架間次桁架、上下弦支撐等，確保盡快形成穩定體系，然后及時(shí)拆除臨時(shí)支撐，投入到后續主桁架分段的安裝中，以減少臨時(shí)支撐材料的投入。
圖4 施工分區圖 (多層潔凈室廠(chǎng)房鋼屋蓋施工方法)
3.2樓面承載力驗算
方案3可操作性的關(guān)鍵是F40層樓面承載力可否滿(mǎn)足50t履帶行走及吊裝構件的要求。因此有必要驗算F40層樓面的承載力。
L40層樓面柱網(wǎng)軸線(xiàn)為5.4m×4.5m，而L30層樓面柱網(wǎng)軸線(xiàn)為10.8m×18m。L30和L40在10.8m×18m區域組成了空間混凝土桁架結構體系，F40層樓板由截面260×650mm，間距約240mm的密肋井格梁組成，F30層設置的轉換大梁截面為900×1600mm，且每個(gè)10.8m×18m區域梁、柱配筋基本一樣。根據施工方案兩側各布置8臺履帶吊共16臺，10臺用于桁架安裝，另外6臺用于華夫板保護措施及構件導運；鋼屋蓋由中間向兩邊安裝，履帶吊沿建筑的東、西向行走，沿南、北向吊裝。
L40層活載分布共分兩種，即19kN/m2和30kN/m2。同時(shí)土建分區域交附工作面，鋼結構分區域施工，各個(gè)區域相互影響較小。在保證計算精度的前提下簡(jiǎn)化計算模型，只建立15~21軸土建模型。并且按照連續梁理論，當同等荷載作用下，邊跨梁的受力最大。吊機作業(yè)時(shí)分兩種工況討論。
履帶吊行走工況分析：50噸履帶吊行駛時(shí)總重量為52.9t，每條履帶的支撐面積為4.85m×0.76mm＝3.686m2。履帶的接地壓力為68kN/m2。根據先前的多次試算發(fā)現，履帶吊在行走時(shí)，結構的受力滿(mǎn)足要求。計算過(guò)程從略。
履帶吊吊裝工況分析：起重吊裝作業(yè)時(shí)，最重情況下的構件重量19.1t，考慮吊鉤及其它工作重量，按20t計算。吊機自重+構件自重為72.9t?？紤]吊裝作業(yè)時(shí)最不利狀態(tài)計算時(shí)保守的假定一側履帶承擔所有荷載。單側輪壓力為：72.9×10÷4.85÷0.76＝197kN/m2。經(jīng)過(guò)多次試算發(fā)現，下圖兩個(gè)位置為吊車(chē)吊裝作業(yè)時(shí)對結構的最不利位置。
圖5 工況分析(多層潔凈室廠(chǎng)房鋼屋蓋施工方法)
表3 荷載情況
荷載組合：comb1=1.2×DL+1.4×LL
計算軟件：MIDAS/Gen-V7.30建筑結構通用有限元
3、計算結果
圖8 站位1的L40層梁彎矩圖(多層潔凈室廠(chǎng)房鋼屋蓋施工方法)
站位2驗算結果
圖9 站位2的L40層梁彎矩圖
通過(guò)以上的分析可知，F30、F40層主、次梁的承載力滿(mǎn)足受力要求。部分梁端負彎矩接近承載力極限狀態(tài)，但以上計算過(guò)程未考慮梁、柱節點(diǎn)剛域和施工過(guò)程對梁端彎矩減小的有利影響。因此50t履帶吊在F40層行走和吊裝滿(mǎn)足受力要求。關(guān)鍵是下部華夫板的保護措施。
4華夫板保護
L40層混凝土結構的加固主要是為保護土建已施工完成的混凝土結構、華夫板等，以免大型吊機在L40層結構施工作業(yè)時(shí)對已施工完成的結構造成損傷。
根據施工的需要，鋼結構施工工時(shí)主要對L40層結構可能造成損傷的區域主要分為三類(lèi)：A類(lèi)人行通道；B類(lèi)構件堆場(chǎng)；C類(lèi)構件運輸通道和大型機械的行走吊裝通道。
A類(lèi)保護措施：所有井格梁上部鋪設麻袋材質(zhì)的柔性毯，其上部鋪設木板。
B類(lèi)保護措施：在A類(lèi)保護措施的基本上，上部墊150mm厚枕木，在其上部堆放構件。根據屋蓋安裝的整體思路，在樓板上設置專(zhuān)門(mén)的通道用于構件運輸及大型機械的行走時(shí)，需考慮樓板的承載力及華夫板孔洞的保護措施。
C類(lèi)具體保護措施，首先在所有井格梁上部鋪設麻袋材質(zhì)的柔性毯，再在其上鋪設20mm厚木板，然后在其上部鋪設16mm鋼板，此種方法可將履帶吊荷載轉由井格梁承擔，并且可保護華夫板及孔洞中的筒體不被擠壓破壞。
圖10 華夫板保護(多層潔凈室廠(chǎng)房鋼屋蓋施工方法)
表4 施工過(guò)程照片
5施工進(jìn)度管理
華星光電8.5代液晶面板項目建設意義，將改善我國平板顯示產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化配套能力，中國彩電廠(chǎng)商的“缺屏之痛”將得到有效緩解，有望在液晶電視市場(chǎng)取得更大的話(huà)語(yǔ)權和市場(chǎng)份額。國務(wù)院批準的《電子信息產(chǎn)業(yè)振興調整規劃》已將高世代液晶面板項目明確列為重點(diǎn)扶持發(fā)展的戰略性產(chǎn)業(yè)。如此具有戰略意義的建設項目對工程建設的進(jìn)度要求是非?？量痰?。因此對施工進(jìn)度管理提出了更高的要求。
進(jìn)度計劃管理的一個(gè)循環(huán)過(guò)程包括計劃、實(shí)施、檢查、調整四個(gè)過(guò)程，因此對施工任務(wù)進(jìn)行分解制定出符合工期要求的日、周的鋼結構施工進(jìn)度計劃，在每個(gè)計劃的周期內對施工進(jìn)度進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)，比較本周期的實(shí)際進(jìn)度與計劃進(jìn)度的差異。分析出原因并采取行動(dòng)調整措施。
華星光電項目鋼結構工程在實(shí)施的過(guò)程中由于總承包單位改變了部分施工順序造成鋼結構大面積展開(kāi)施工延誤了12天，項目部及時(shí)調整了進(jìn)度計劃將構件制作、運輸、現場(chǎng)拼裝、鋼結構安裝等進(jìn)度要求精確到了天。為各部門(mén)明確了計劃任務(wù)量，有利的安排資源投入將延誤的時(shí)間“搶”回，獲得了建設單位積極的好評。
6結 語(yǔ)
對深圳華星光電有限公司01號廠(chǎng)房超大面積多層潔凈廠(chǎng)房鋼屋蓋的安裝方法進(jìn)行多角度的對比分析，得出了以下結論：1）文中提出的三種施工方案均可行，但在特定施工條件限制下，三種各有優(yōu)、缺點(diǎn)；2）以工期為中心指導的項目中，施工方案應盡可能多個(gè)工作面同時(shí)展開(kāi)工作，各個(gè)工序應盡可能的不相互影響和相互制約。3）華夫板的保護措施簡(jiǎn)單易行，可為類(lèi)似工程提供參考。
參考文獻
［1］鮑廣鑑等，鋼結構施工技術(shù)及實(shí)例 [M] . 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.
［2］鋼結構設計規范（GB50017-2003） [S]. 北京：中國計劃出版社，2003.
［3］混凝土結構設計規范（GB50010-2002） [S]. 北京：中國計劃出版社，2002.
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