大跨度钢结构厂房内机电施工支吊架安装技术创新

大跨度钢结构厂房内机电施工支吊架安装

技术创新

一、工程概况

1、工程简介

北京福田康明斯发动机有限公司将以建设“绿色环保样板工厂”为目标，福田康明斯发动机联合厂

房采用全新材料和规范化的先进设汁，建设符合康明斯全球厂房标准要求，并充分考虑到环保、安全和人

义关怀等因素，该项目位于北京昌平区福田汽车公司总部北侧，占地面积达171698平方米，该项匕建

戊后将成为中国最大的轻型柴油发动机生产基地之一，年产值达四I万台的生产规模，该厂房建筑面积为

S2096平方米，车间主体建筑一层，建筑高度12.35米，结构形式为轻钢结构，钢柱间隔为12米

和24米，钢柱间采用钢梁连接，本工程机电各系统及工艺管线、设备在地面至屋顶彩钢整个空间上交错

排布，密度大，交叉多。

二、QC小组概况

为了实现本工程的质量目标，项目部于2011年9月成立了QC小组，并由项目经理齐玉顺担任组长。

具体概况如下表：

QC小组概况一览表

中建一局华江建设有

小组名称限成立时2011年9课题类型创新型

问月

公司福田项目QC小组

小组注册CSCEC-HJ-2011-09注册时2011年9课题注册号Hj-2011-

号间月09

课题名称大跨度钢结构厂房内机电施工支吊架安装技术创课题注册时20。年9月

新间

活动时间2011年9月-至今平均受TQC教育时间40h以上

出

序号姓名性职学所学专勤组内职务

别称历业率

2

制表人:制表时间：20表年9月

三'选题理由

(-)问题的提出

在机电安装过程中设备、管道、桥架的支架大部分安装在结构梁、柱、墙体、楼板等承重结构上，

住是在大跨度厂房尤其是在钢结构工程中安装过程由于可承重部位较少，加上钢结构梁上不允许直接得接

,我们必须在施工过程中根据现场实际情况、结构形式等结合各专业的布置情况，灵活运用周围所承重结构

,在不影响使用功能、不影响结构、美观、牢固、节约材料的前提下利用各种支吊架来进行安装。

(-)课题的确定

基于上述问题的分析，为解决厂房建筑在层高超高、跨度大、机电工程支吊架固定困难的情况下，

小组确定以“大跨度钢结构厂房内机电施工支吊架安装技术创新”为本次活动课题。

四'确定课题目标及设定依据

1、课题目标

创新大跨度钢结构厂房机电施工支吊架安装新技术。

2、目标值

管道挠度小于15nmi，钢索的受力小于自身的抗拉强度的85%,保证机电施工支吊架安装质量的安全

性，确保施工安全并经济合理，可操作性弼。

3、设定依据

五'提出方案并确定最佳方案

（一）方案的提出

小组成员围绕课题召开会议，运用“头脑风暴法”打破传统思维，相互启发，集思广益，并运用亲和图进

行归纳整理，提出如下可供选择的方案

大跨度钢结构厂房内机电麓工支吊架安装技术创新

在确保支吊架安奘安全可靠

前提下，提出的三种方案

方案一方案二方案三

采用常坝方式在钢结构在结构钢架柱旁地面生采用方钢-钢索制作机电设

梁之间增加两根相互平根，采用相钠和甬钢侬口备及管线吊架，采用抱箍

行的槽钢，在僭钢上增型支架。支渠生根在柱上或梁上。

加吊架固定点，将管道

固定。

采用大量槽钢会造成钢需迸行专业设计，支撑可需进行结构/算，确保安

结杈琛负荷谓加，且首金，成本较高。全可先。

线支吊架必多复杂，造

价昂贵。

制图人：赵志滨制表H期：2011年10月

1、方案一：

采用常规方式在钢结构梁之间增加两根相互平行的槽钢，在槽钢上增加吊架固定点，将管道固定。

.钢

2、方案二：

在结构钢梁柱旁地面生根，采用槽钢和角钢做口型支架

3、方案三：

采用方钢+钢索制作机电设备及管线吊架，采用抱箍支架生根在柱上或梁上

钢索与也箍型钢、钢索与设备管线横担型钢安装图

（-）优选最佳方案

K小组对上述三个方案，从可实施性，经济合理性、工期、其他影响等多方位进行分析评估与优选。

见下表。

各种方案对比分析表

方案可实施性经济合理性工期结论

方案一：1、施工技术难不选用

度

采用槽钢和角较大

钢

制作联合支吊2、因联合支吊

架

架，在钢梁柱需生根在钢梁

上柱

生根上，联合支吊

架

跨度较大，槽

钢

6

使用长度长，

对该结沟荷载

影响太大，不能

实施。

方案二：1、施工技术难口型支架支撑因增加大量口不选用

度造型

在结构钢梁柱小价较高•，需用支架，口型支

旁大架

地面上生根，2、可以实现对量的槽钢，约制作时间较长

采机9

用槽钢和角钢电设备及管道32To影响整体工期

制安0

作口型支架装及固定的要

求

方案三：1、施工技术难减少了槽钢的钢索+方管制选用

度使作

采用方钢+钢小用，采用钢索机电支吊架施

索和工

制作机电安装2、很好的解决方钢成本较低难度小，提前

管7O工

线支吊架，抱在钢结构柱梁期约12天。

箍上

支架生根在柱生根难的问题

上

或梁上3、钢索和方钢

拿

取方便，便于

安

装

制表人：王健制表时间:2011年12月

通过对以上三种方案的综合对比分析与优选，小组全体成员一致认为方案三为最佳方案，故拟定方案

三为实施方案。

六'总体方案实施需解决的细部问题及优化

(-)钢索吊架方案实施工艺流程图

（二）问题预测

根据方案实施工艺流程图，小组成员进行多次施工现场专题调研与讨论，并与有关专•家进行研究，采用

8

现场调研与专家咨询相结合的方法，预测方案实施过程需要解决如下关键性技术问题。1

、抱箍固定形式的选择；

2、钢索与吊架连接形式的确定；

3、水平方向素动拉力的克服：

4、钢索与吊架系统连接安全、稳定检测;

（三）预测问题的解决方案与优叱

1、抱箍固定形式的选择

方案可实施性经济合理性工期结论

方案一：1、施工比较复钢索的用量会需要待厂房内不选用

杂增钢

采用钢索直接2、需要每一根力11,单节约了结构梁住施工

捆钢型完

绑在钢结构梁索捆绑在钢结钢的用量毕后才能施工

柱构9

上，用压制的梁柱上，钢索加之举架较高

钢易安

索绳头锁紧钢水平滑刃装不便，工期

会

索。相应增加

方案二：采用1、施工技术简减少了钢索的可以和结构主选用

型单用体

钢抱箍固定在2、钢索在型钢量，增加了少施工同时进行

钢抱量9

结构梁柱上，箍上的固定可的型钢的用量待结构施工完

在以0毕

型刚抱箍上钻提前在加工厂后直接施工，

孔内大

固定钢索，用进行预制大缩短了施工

压周

制的钢索绳头3、采用型钢抱期。

锁箍

紧钢索固定在钢梁柱

q索与吊架连接形工:的喻渊索不会

声

方案生碗懒经济合理性工期结论

髭过压制钢索

方案一：无法确定钢索钢索紧固程度不选用

绳牢固的会

你纲去一揣*=i

M裔金猫整壁头将钢索直接紧固长度，势直接蒯阙脚副：2012年2月

与吊架相连，必造成材料的稳定性，造

9

,另钢索的浪成返

10

一端连接至吊的紧固需一次费，增加施工工，影响整体

架到

成本。进度。

上，用压制钢位，钢索紧固

索绳头锁紧程度不便调节

方案二：施工较简单，可以一次性安通过提前预制选用

并装9

通过花篮螺栓且可以进行提到位，减少材安装方便，可

将前料以

钢索与吊架连预制固定件，的浪费，避免节约大量时间

接通返

过调节花篮螺工造成的成本

栓增

来调节钢索的加

紧

固程度。

制表人：王培制表时间：2012年2月

硕

3、水平方向紊动拉力的解决

方案可实施性经济合理性工期结论

方案一：末端在钢梁柱增加了方钢的不影响工期不选用

上使

水平方向增加生根比较困难用量，造成成

方9本

钢，并且末端增加水平方钢的增加

在会

钢梁柱上生根增加整个支吊

架

的负荷，影响

斜

拉钢索的选型

方案二：钢索在钢梁柱采用水平钢索不影响工期选用

上及

采用钢索及花生根比较容易花篮螺栓克服

篮9水

螺栓与吊架进通过花篮螺栓平拉力，钢索

行紧与

连接。固程度的调节方钢相比节约

材

克服了水平方料成本约1/3

向O

11

的拉力。

制表人：张国制表时间：2012年2月

超

4、钢索与吊架系统连接安全、稳定检测

方案可实施性经济合理性安全可靠性结论

方案一：采用制作1:1制作1：1受力可满足安全可选用

受模靠

通过制作1:1

受力模型进行受型仅需要性要求。

力4000

12

力模型进行分分析研究，操元的费金投入

析作9

研究实验更直观，可以项目部可以接

在

操作层上随时受。

进

行监控。

方案二：采用应力应变监测费用30采用应力应变不选用

元余元

采用应力应变件监测精度高万元，大于成件监测安全可

元9果靠

件与微机监测但需要从科研创造的直接经度高。

监机济

控。构聘请专业监效益。

测

人员进行

制表人：杨斌制表日期：2012年2月

QC小组成员通过方案的对比分析，从方案的可实施性，经济合理性、工期、其它影响等方面进行评

住与优选，小组全体成员最终确定：

1、采用型钢抱箍固定在钢结构梁柱匕在型刚抱箍上钻孔固定钢索，用压制的钢索绳头锁紧钢索的

固定形式：

2、通过花篮螺栓将钢索与吊架连接；

3、增加水平拉索减少水平方向紊动拉力；

4、通过制作受力模型与现场检测相结合的方式对钢索吊架的安全可显性进行检测。

GC小组通过优化方案也制定了关健技术点的施工工艺流程图，见下图：

预制加工

俚钢抱箍的固直

斜拉钢索的安装

水平钢所安装与吊架的调整

|钢索安全稳定性监测

13

七'制定对策

CC小组通过方案优化后的关键技术点进行专项研究，制定对策表:

对策表

14

序完

措

关键点对目标地成责任

施

号策.占**»时人

间

预制加工对预制件进预制件合1、对预制件施7.1-杨斌

行实测实量格率95%加工人员进行工7、张

,分不同以上，技术交底：明现.30泽

部位进行预且30天确分工，确保场

1制预制件全质量，保证

部预制完工期目标。2

牛、安排专门人

员进行实时监

督，确保预制

件

加工质量。

2型钢抱箍根据结构梁型钢抱箍1、当机电管施7.15赵志

的固定、柱部位的固定牢固线距离结构工滨李

不同采用不柱较近时采现8.9兴楠

同的固定方用抱箍直接场

式在结构柱上

直接生根.

2、当机电管

线在结构梁

下时采用抱

箍在梁

上直接生艰。

3斜拉钢索增加花篮钢索强度1、根据机电8.10施张国

安装螺栓调整小于自身管线的有我工超王

斜拉钢索强度的选择钢索的8.25现培硕

的紧固程85%型号场

度2、通过花篮

螺栓的调节

来紧固程度

来调节斜拉

钢索的紧

固程度

4水平钢索严格控制机电各管1、合理布置8.26施冯熙

安装及吊水平钢索线水平方吊架间距，保工鹏

架的调整的间距向无相对证各水平钢9.15现

晃动索之间受力场

均匀

2、通过水平

拉索上的花

篮螺栓调节

绳索紧同程

度，达到水

平荷载分布

均

匀

5钢索安全制作钢索确保钢1、通过建立9.16施王健

〜

稳定性监受力模型索安装钢索受力模工、周

测进行受力安全稳型进行计驿9.30现志新

分析并联定，管道2、对现场安场

系现场实挠度指装完毕的钢

际其情况小于索进

15mm行实时监测

16

A、对策实施

实施一：预制加工

1、预制件加工前，我们召开交底会，并明确分工，各职其责，确保责任落实到人，由项目部技术

负责人杨斌对预制件加工人员进行了技术交底，并预制加工质量要求、注意事项、细节施工方法等进行了

详细的讲解•，使大家明确质量标准及验收要求。

2、由项目部质量部张泽负责预制件加工质量，通过对加工完的预制件进行质量检查，全面贯彻执

行施工质量标准，确保预制件加工质量。

效果检查：预制件加工质量合格率达98%,预制件加工共计用时29天。

实施二：抱箍的固定

1、各管线的敷设位置距离钢结构柱边或在梁下时，采用抱箍支架生根在柱上或梁上。

2、当距离钢结构柱、梁较远时，在与设备管线垂直的梁上固定抱箍，固定钢索的一端；钢索的另

一端连接敷设设备管线的型钢制成的横担或卡具。

效果检查：钢索在型钢拖箍上固定牢固，且型钢抱箍固定牢固，无相对位移。

实施二：钢索与吊架连接形式的确定

1、为了保证工程质量和安全，钢索吊架需对斜拉钢索需要进行荷载计算，以便进行钢索的选型。

①吊索内力，可按下列公式计算

s=£

2sin。

式中S-,根吊索内力G

一横梁上垂宜荷载

夕一吊索与水平拉锁间夹角

②吊索截面，按照下列公式计算

为1.5

S

式中NK一吊索的拉断力，当采用圆钢筋时Ni