中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會
建筑鋼結(jié)構(gòu)分會主辦
摘 要：本文以華星光電第8.5代薄膜晶體項(xiàng)目01號廠房為例，從方案的可操作性、經(jīng)濟(jì)性、以及項(xiàng)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房鋼屋蓋的安裝方法。在以工期要求為中心指導(dǎo)的華星光電項(xiàng)目中得出50t履帶吊樓面吊裝更適合本項(xiàng)目，并且對該方案進(jìn)行了簡單介紹。
關(guān)鍵詞：潔凈廠房 華夫板保護(hù) 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(xiàng)目位于深圳市光明新區(qū)光明大道以北，東坡河以東，龍大高速以西，總占地面積604000m2。
項(xiàng)目核心01號建筑由附屬用房和陣列/彩膜廠房組成，建筑平面投影為長方形，平面尺寸為379.2m×249.2m；鋼結(jié)構(gòu)屋蓋平面尺寸為379.2m×208m。其中附屬用房為南、北側(cè)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋頂標(biāo)高為33.40m，屋頂標(biāo)高為12.40m；陣列-彩膜廠房為4層混凝土框架+正交桁架屋蓋結(jié)構(gòu)，鋼屋蓋頂標(biāo)高為36.65m。
圖1 結(jié)構(gòu)分解圖(多層潔凈室廠房鋼屋蓋施工方法)
圖2 平面圖(多層潔凈室廠房鋼屋蓋施工方法)
圖3 剖面圖(多層潔凈室廠房鋼屋蓋施工方法)
陣列-彩膜廠設(shè)置了2層（F40層和F20層）潔凈室即電子芯片生產(chǎn)車間，該區(qū)域要求空氣達(dá)到百萬級潔凈標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)工藝要求，鋼筋混凝土井字梁結(jié)構(gòu)，上萬條管線需貫穿該樓層，同時(shí)在兩層樓板上需留設(shè)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(xiàn)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，無縫隙，無坑洼，無磕碰。
2 方案對比
01號廠房建筑投影面積達(dá)94103m2，鋼屋蓋用鋼量約13000t。單榀桁架跨度達(dá)到208m，每榀桁架間距10.8m，并且鋼結(jié)構(gòu)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(xiàn)場只提供15000m2作為鋼結(jié)構(gòu)的拼裝、堆放場地，并且距1號廠房約400m。與民用建筑不同的是F40層華夫板面層必需作相應(yīng)保護(hù)措施。因此本工程重點(diǎn)是工期和華夫板的保護(hù)。
經(jīng)研究可采用“移動(dòng)式塔吊分片吊裝”、“高空組裝，累計(jì)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(xiàng)目管理角度對比
通過上述多個(gè)方面的比較，方案1的吊裝效率較高，構(gòu)件可以一次到位；工程的前期準(zhǔn)備周期短，技術(shù)成熟，操作簡單。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，施工過程中吊裝順序靈活，可以根據(jù)現(xiàn)場的變化及時(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(bào)驗(yàn)及軌道安裝時(shí)間較長，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(jié)構(gòu)的制作、安裝方面嚴(yán)格按照國家規(guī)范和設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，對整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量監(jiān)控要求較嚴(yán)。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了許多技術(shù)難點(diǎn)，首先的補(bǔ)強(qiáng)措施需要大量的鋼材進(jìn)行預(yù)埋、制作，增加了材料成本；其次，滑移中的風(fēng)險(xiǎn)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(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)措施，也會對RC柱的垂直度帶來偏差（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程中，也需要對RC柱的承載和桁架的變形進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)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(qū)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(yán)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等待有問題的RC處理完成后才可以繼續(xù)施工。施工過程中一旦工期落后無法進(jìn)行趕工，對工期的保證風(fēng)險(xiǎn)較大。
方案3與方案1的施工方法相類似，但優(yōu)于方案1，首先履帶吊吊裝靈活，并且可根據(jù)工期隨時(shí)調(diào)配履帶吊的數(shù)量，最大限度的保證工期。其二，無需進(jìn)行軌道的設(shè)計(jì)，加工及安裝，前期項(xiàng)目的準(zhǔn)備投入大大降低。其三，50t履帶吊的市場資源較豐富。但是履帶吊的行走路線需標(biāo)示并且作相應(yīng)的華夫板保護(hù)措施，同時(shí)驗(yàn)算樓板承載力作相應(yīng)的加固處理。
因此，50t履帶吊上樓面吊裝方案為項(xiàng)目的最終實(shí)施方案。下面簡單簡介紹方案3。
3陣列廠房施工方案
3.1方案簡述
土建完成3層及3層以下的施工，共分5個(gè)區(qū)提交4層工作面，A區(qū)>B、D區(qū)>C、E區(qū)。首先提交4層15~21（A區(qū)）軸線工作面，預(yù)埋件隨土建施工安裝完成。
陣列（01號）廠房所有鋼構(gòu)件全部散件運(yùn)抵現(xiàn)場，在現(xiàn)場利用4臺50t履帶吊和8臺25t汽車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汽車吊倒運(yùn)到四層樓面上，50t吊機(jī)在四層結(jié)構(gòu)頂上進(jìn)行主桁架的安裝，25t汽車吊進(jìn)行次桁架及上下弦支撐的安裝。
安裝完A區(qū)鋼結(jié)構(gòu)后，B、D區(qū)鋼結(jié)構(gòu)開始安裝。DECK板的安裝在完成至18~19軸時(shí)鋼結(jié)構(gòu)開始介入，隨屋蓋鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度安裝。
為了確保結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)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(wěn)定體系，然后及時(shí)拆除臨時(shí)支撐，投入到后續(xù)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(qū)圖 (多層潔凈室廠房鋼屋蓋施工方法)
3.2樓面承載力驗(yàn)算
方案3可操作性的關(guān)鍵是F40層樓面承載力可否滿足50t履帶行走及吊裝構(gòu)件的要求。因此有必要驗(yàn)算F40層樓面的承載力。
L40層樓面柱網(wǎng)軸線為5.4m×4.5m，而L30層樓面柱網(wǎng)軸線為10.8m×18m。L30和L40在10.8m×18m區(qū)域組成了空間混凝土桁架結(jié)構(gòu)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(shè)置的轉(zhuǎn)換大梁截面為900×1600mm，且每個(gè)10.8m×18m區(qū)域梁、柱配筋基本一樣。根據(jù)施工方案兩側(cè)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(hù)措施及構(gòu)件導(dǎo)運(yùn)；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(qū)域交附工作面，鋼結(jié)構(gòu)分區(qū)域施工，各個(gè)區(qū)域相互影響較小。在保證計(jì)算精度的前提下簡化計(jì)算模型，只建立15~21軸土建模型。并且按照連續(xù)梁理論，當(dāng)同等荷載作用下，邊跨梁的受力最大。吊機(jī)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(jù)先前的多次試算發(fā)現(xiàn)，履帶吊在行走時(shí)，結(jié)構(gòu)的受力滿足要求。計(jì)算過程從略。
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(gòu)件重量19.1t，考慮吊鉤及其它工作重量，按20t計(jì)算。吊機(jī)自重+構(gòu)件自重為72.9t?？紤]吊裝作業(yè)時(shí)最不利狀態(tài)計(jì)算時(shí)保守的假定一側(cè)履帶承擔(dān)所有荷載。單側(cè)輪壓力為：72.9×10÷4.85÷0.76＝197kN/m2。經(jīng)過多次試算發(fā)現(xiàn)，下圖兩個(gè)位置為吊車吊裝作業(yè)時(shí)對結(jié)構(gòu)的最不利位置。
圖5 工況分析(多層潔凈室廠房鋼屋蓋施工方法)
表3 荷載情況
荷載組合：comb1=1.2×DL+1.4×LL
計(jì)算軟件：MIDAS/Gen-V7.30建筑結(jié)構(gòu)通用有限元
3、計(jì)算結(jié)果
圖8 站位1的L40層梁彎矩圖(多層潔凈室廠房鋼屋蓋施工方法)
站位2驗(yàn)算結(jié)果
圖9 站位2的L40層梁彎矩圖
通過以上的分析可知，F30、F40層主、次梁的承載力滿足受力要求。部分梁端負(fù)彎矩接近承載力極限狀態(tài)，但以上計(jì)算過程未考慮梁、柱節(jié)點(diǎn)剛域和施工過程對梁端彎矩減小的有利影響。因此50t履帶吊在F40層行走和吊裝滿足受力要求。關(guān)鍵是下部華夫板的保護(hù)措施。
4華夫板保護(hù)
L40層混凝土結(jié)構(gòu)的加固主要是為保護(hù)土建已施工完成的混凝土結(jié)構(gòu)、華夫板等，以免大型吊機(jī)在L40層結(jié)構(gòu)施工作業(yè)時(shí)對已施工完成的結(jié)構(gòu)造成損傷。
根據(jù)施工的需要，鋼結(jié)構(gòu)施工工時(shí)主要對L40層結(jié)構(gòu)可能造成損傷的區(qū)域主要分為三類：A類人行通道；B類構(gòu)件堆場；C類構(gòu)件運(yùn)輸通道和大型機(jī)械的行走吊裝通道。
A類保護(hù)措施：所有井格梁上部鋪設(shè)麻袋材質(zhì)的柔性毯，其上部鋪設(shè)木板。
B類保護(hù)措施：在A類保護(hù)措施的基本上，上部墊150mm厚枕木，在其上部堆放構(gòu)件。根據(jù)屋蓋安裝的整體思路，在樓板上設(shè)置專門的通道用于構(gòu)件運(yùn)輸及大型機(jī)械的行走時(shí)，需考慮樓板的承載力及華夫板孔洞的保護(hù)措施。
C類具體保護(hù)措施，首先在所有井格梁上部鋪設(shè)麻袋材質(zhì)的柔性毯，再在其上鋪設(shè)20mm厚木板，然后在其上部鋪設(shè)16mm鋼板，此種方法可將履帶吊荷載轉(zhuǎn)由井格梁承擔(dān)，并且可保護(hù)華夫板及孔洞中的筒體不被擠壓破壞。
圖10 華夫板保護(hù)(多層潔凈室廠房鋼屋蓋施工方法)
表4 施工過程照片
5施工進(jìn)度管理
華星光電8.5代液晶面板項(xiàng)目建設(shè)意義，將改善我國平板顯示產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化配套能力，中國彩電廠商的“缺屏之痛”將得到有效緩解，有望在液晶電視市場取得更大的話語權(quán)和市場份額。國務(wù)院批準(zhǔn)的《電子信息產(chǎn)業(yè)振興調(diào)整規(guī)劃》已將高世代液晶面板項(xiàng)目明確列為重點(diǎn)扶持發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。如此具有戰(zhàn)略意義的建設(shè)項(xiàng)目對工程建設(shè)的進(jìn)度要求是非常苛刻的。因此對施工進(jìn)度管理提出了更高的要求。
進(jìn)度計(jì)劃管理的一個(gè)循環(huán)過程包括計(jì)劃、實(shí)施、檢查、調(diào)整四個(gè)過程，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(jié)構(gòu)施工進(jìn)度計(jì)劃，在每個(gè)計(jì)劃的周期內(nèi)對施工進(jìn)度進(jìn)行盤點(diǎn)，比較本周期的實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的差異。分析出原因并采取行動(dòng)調(diào)整措施。
華星光電項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程在實(shí)施的過程中由于總承包單位改變了部分施工順序造成鋼結(jié)構(gòu)大面積展開施工延誤了12天，項(xiàng)目部及時(shí)調(diào)整了進(jìn)度計(jì)劃將構(gòu)件制作、運(yùn)輸、現(xiàn)場拼裝、鋼結(jié)構(gòu)安裝等進(jìn)度要求精確到了天。為各部門明確了計(jì)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(shè)單位積極的好評。
6結(jié) 語
對深圳華星光電有限公司01號廠房超大面積多層潔凈廠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(jié)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(dǎo)的項(xiàng)目中，施工方案應(yīng)盡可能多個(gè)工作面同時(shí)展開工作，各個(gè)工序應(yīng)盡可能的不相互影響和相互制約。3）華夫板的保護(hù)措施簡單易行，可為類似工程提供參考。
參考文獻(xiàn)
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