工业厂房排架结构设计与施工

摘要：本文作者基于工程案例探讨厂房排架施工技术，从场地布置到应力控制几个方面比较全面的介绍了该厂房施工排架施工方法。

关键词：胎模制作；屋架和薄腹梁预制；张拉；灌浆；养护

1前言

新建工业厂房多采用预制排架结构，这种结构构件预制尤为关键。由于工业厂房一般作业面积较大，因此多采用大跨度单层厂房，现比较普遍采用预应力混凝土结构或钢结构。其中预应力混凝土结构形式为：竖向承重结构为混凝土柱，屋面为预应力混凝土折线形屋架。混凝土柱采用预制或现浇。结合以往同类结构施工经验，现浇混凝土柱子的施工具有一定的难度。这主要是因为现浇排架柱具有总体柱身超高、排架柱截面较小、牛腿部位钢筋密集等特点。如在柱的牛腿部位钢筋纵横交错，而柱箍筋又需加密，牛腿面预埋件平整度要求高，吊车梁安装的基础就是牛腿预埋件。因此，预埋件不但本身平整度要达到要求，而且，每条轴线上的牛腿顶面标高也必须一致。为控制好混凝土柱的截面尺寸、垂直度及预埋件的标高，需从多方面控制混凝土柱的施。

我们在某集团铸钢厂房工程的构件预制施工中，提炼了一些行之有效的施工方法，如跨内预制、叠层生产等，提高了效率、降低了成本。现总结如下，供大家参考。

2工程概况

某集团铸钢厂房为单层4跨，局部2跨的排架结构。该厂房4跨跨度均为18 m，柱距6 m，排架柱为钢筋混凝土工字形截面柱，屋面结构为梯形钢屋架和预应力混凝土大型屋面板。本文对该工程工程的构件预制施工进行总结，在成本、质量、进度、安全等控制及社会效益方面均取得了良好的效果。并受到各相关部门的广泛好评。

3工程设计与施工

3.1场地布置

在构件预制前，首先应做好现场构件平面布置及吊车行走路线图，明确叠层构件的上下顺序，预制柱子在基础两侧平行于轴线布置，屋架和薄腹梁在跨内平行于轴线布置。柱子采用二、三根叠浇生产，屋架和薄腹梁采用三、四榀叠浇生产，既满足了场地要求，也节约了制作胎模的费用。然后夯实预制场地地基，做好排水设施。

3.2胎模制作

胎膜表面要平整、水平，叠层预制时，胎膜表面或上下层构件之间隔离剂宜采用油毡或厚质塑料布。叠层施工柱的“工”字处，下层柱内应采用灌砂振实并与柱面齐平，上面再砌砖成“工”字形模，并抹水泥砂浆压光。对于屋架，可根据胎模需要的数量，采用以下不同的胎模制作方式：

第一种为屋架榀数多需要胎模数量多，采用竹编板制作成1/2榀屋架同比例模具，每次按模具比对制作胎模。

第二种为屋架榀数少需要胎模数量少，采用在基层上直接放线砌筑砖胎模，砖胎模应比构件每边宽出50～100mm。在其表面抹20～30mm厚水泥砂浆，随即在水泥砂浆上弹出屋架边线，根据边线将构件外多余砂浆切掉，修整好至屋架实际尺寸。支胎模时即以抹灰面层边为准线即可，见图1。

a．屋架榀数多胎模制作b.屋架榀数少胎模制作

图1：胎膜制作示意图

胎模施工需注意的要点如下：

①胎模所用背肋方木选用顺直无瑕疵的松木，必须用平刨刨平，同一块胎模的背肋尺寸必须一致，确保拼装后柱身尺寸准确和加固的有效性。②胎模企口部位尺寸必须一致、顺直，同时需预拼，如有缝隙需调整，或用手提电刨刨平直。③在支立柱模前，先在胎模下口及两侧贴上海绵条，防止混凝土浇筑时漏浆，同时，对胎模下口进行专项处理，保证混凝土成型效果。④柱加固时，用紧线器调整缆风绳的松紧度以调整柱身的垂直度，用柱箍来保证截面尺寸，特别是胎模背肋及柱箍之间必须挤紧，不留空隙，避免柱成型后表面凹凸不平。

3.3柱子、屋架和薄腹梁预制

现场预制构件一般采用竹胶板胎模。叠层施工时，柱子牛腿处、柱根部、柱顶处胎模一次支设到顶，屋架的现浇腹杆与上下弦交角处胎模一次支设到顶；预留筋或预埋件，埋置标高必须准确。柱子吊环的吊点位置及吊环的钢筋直径需施工单位根据吊点位置（使吊点处最大负弯距与跨内最大正弯距绝对值相等；二是有牛腿的柱吊点尽量设在牛腿根部）、构件抗弯强度和构件抗裂度、钢筋抗拉强度、抗拔力和局部承压强度等几个方面综合考虑进行计算后确定。

屋架和薄腹梁外形尺寸大，杆件断面小，节点钢筋密，支模时必须保证埋件位置准确。屋架现浇杆件钢筋绑完后，进行预制腹杆拼装，从中间节点处向两边布放。预制腹杆拼装完后，进行波纹管的放置。放置前先对屋架下弦各节点处影响波纹管位置的钢筋进行调整。穿波纹管应在端部锚板安装前进行，波纹管接头用波纹套管连接，并用胶带将接头缠裹严密，防止漏浆。接头处的波纹管不得向内倒边，以免影响穿束。应使用无齿锯切割波纹管，切割后要将切口修平。混凝土浇筑前，对胎模尺寸、所配制的钢筋、预埋件等进行隐蔽工程验收，并做记录。浇筑时必须振捣密实（尤其端部节点的密实），注意振动棒不要扰动胎模、预埋件和预埋管。整榀构件一次浇成，不留施工缝。

3.4预应力屋架张拉及灌浆

张拉前，首先应维护和校验张拉机具及仪表，认真检查构件的几何尺寸、混凝土捣制质量、孔道位置。其孔道必须保证尺寸与位置正确，平顺畅通，无局部弯曲；屋架端部锚具下的预埋板位置与垂直度应准确，板面应平整，孔道接头处不得漏浆，灌浆前孔道应湿润、洁净，灌浆孔和排气孔应符合设计要求的位置；屋架混凝土强度达到100%设计强度。

3.4.1张拉工艺

(1) 机具及设备布置

机具及设备布置见图2。

图2：机具及设备布置图

(2)钢丝束穿束

1）钢丝的下料：按下式计算钢丝下料长度L，并用砂轮切割机、氧乙炔或压力钳剪断钢丝，严禁用电弧焊切割。

L＝l+(l1+l2+80)+(h+δ)(1)

式中 L――钢丝束下料长度；

l――屋架长度；

l1――锚环厚度；

l2――千斤顶分丝头至卡盘外端距离；

h――锚板厚度；

δ――钢丝束镦头留量，对φs5取10mm。

2）镦头：用于镦头处的钢丝，必须是用砂轮切割机切断的端头。φs5碳素钢丝的镦头，采用LD10型冷镦器。镦头尺寸：外径为1.4d～1.5d，高度为0.95d～1.05d（d为钢丝直径），头型圆整、不偏歪、颈部母材不受损伤。钢丝镦头的强度不得低于母材强度标准值的98％，镦头中心偏移允许偏差为1mm。钢丝镦头圆弧型周边不得出现伸至钢丝母材的裂纹，镦头的拉伸试验应满足镦头强度要求。

3）编束：按设计要求的钢丝数束，在平整的地坪上依次摆放。将内圈和外圈钢丝分别用铁丝顺序编扎，然后将内圈钢丝放在外圈钢丝内扎牢。钢丝偏规律，钢丝的一端可直接穿入锚杯，另一端距端部约20cm处编束，以便穿锚板时钢丝不紊乱。同时从一端0.5m处开始用2根φ0.7mm铅丝编扎成束，直至距另一端0.5m处位为止。

4）孔道中线：每一孔道两端必须认真分孔中线，用红铅笔正确画出锚环的位置，以防锚具放偏。若孔道偏小或偏斜应加工标准，以免张拉时损伤钢丝。

5）穿束：钢丝束应整束穿，采用人工穿束，束的前端用胶布包好裹成子弹头形，以便顺利通过孔道。

图3：钢丝编束工艺简图

3.4.2张拉程序及控制应力

总体张拉程序是从最上面一榀开始，逐步张拉至最下面一榀（一般为三至四榀叠层生产）。预应力钢丝张拉时，要保持孔道中心、锚具中心和千斤顶中心“三心一线”。张拉锚具固定后要测量钢丝回缩量，钢质锥形锚具不大于5mm。张拉过程中要注意检查预应力筋是否断裂或滑脱，当每束钢丝滑脱或断裂超过一根或超过同一截面预应力筋总数3％时，要对该束钢丝更换，重新对该榀屋架进行张拉。

预应力钢丝束采用应力控制方法进行张拉，用预应力筋的伸长值进行校核。预应力钢丝张拉采用0бcon持荷三分钟锚固（бcon为预应力筋的张拉控制应力）。叠层施工构件时逐层增加张拉力，一般为：第二层：1.5%；第三层：2%～3%；第四层：4%～5%。预应力筋张拉端要在屋架两端对称布置。2台千斤顶分设在构件两端，对称张拉一次完成。四束预应力筋屋架，分两批张拉，用2台千斤顶分别张拉对角线上的筋束。

3.4.3孔道灌浆

预应力筋张拉完后要尽早进行孔道灌浆，以减少预应力损失。灌浆之前，观察锚环外的钢丝记号，看是否有少丝、断丝、滑丝情况，若发现超过规定数量，则要更换该钢丝束及其对称钢丝束。清洗灌浆孔道，并检查灌浆孔、排气孔是否与预应力筋孔道连通，否则要事先处理。

灌浆顺序先下后上，避免上层孔道漏浆将下层孔道堵住。每根构件必须连续灌浆，不得中断。对灌浆孔由近到远逐个检查出浆口（排气孔、泌水孔），待浓浆冒出后逐一封闭。对最后一个出浆孔在排气孔冒出浓浆后，即堵死排气孔，再压浆至0.6MPa，保持1～2min后，即可堵塞。封闭完出浆孔，灌浆孔出浓浆后，继续加压（0.4～0.6MPa），保压2min，封闭进浆孔。每个构件的全部孔道要一次灌浆完成。每工作班组留置一组砂浆试件，连同构件加温养护，强度不低于M10后，方可移动屋架。

3.4.4端头封闭

灌完浆第二天后，即可剪断外留多余钢丝（注：切记不可用氧焊或电焊切断，以免造成应力损失）锚具外最少留50mm长，根据设计要求而定，并用比屋架混凝土强度高一级的细石混凝土封闭保护端头锚具及钢丝头。

4结束语

工业厂房的排架柱施工只要从结构的钢筋、模板、预埋件及混凝土四个方面进行有效的控制，便能达到很好的外观效应，这样不仅能保证其内在的质量更能达到“清水混凝土”的效果。在柱牛腿施工时，先预埋与预埋件锚固筋等数量同规格的螺栓，待混凝土达到强度后，再将预埋件安装在牛腿上，并用螺栓固定。安装钢板时，纵横双向挂线，控制平面偏差。预埋件安装后用灌浆料将埋件与牛腿面间的缝隙填实，并进行适当养护。另外，工程人员在施工过程中一定要秉着认真负责的态度，做好工程的每一道工序。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。