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

中建一局华江建设有限公司福田项目QC小组

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计，建设符合康明斯全球厂房标准要求，并充分考虑到仄保、安全和

人文关怀等因素，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，该项目

建成后将成为中国最大的轻型柴油发动机生产基地之一，年产值达四十万台的生产规模，该厂房建筑面

积为92096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，交又多。

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限

小组名称成立时间2011年9月课题类型创新型

公司福田项目QC小组

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

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新课题注册时间2011年9月

活动时间2011年9月-至今平均受TQC教育时间40h以上

出勤

序号姓名性别职称学历所学专业组内职务

率

1齐玉顺男高级工程师本科建筑工程100%组长

2陈娣女高级工程师本科建筑工程100%副组长

3赵志滨男高级工程师本科电气工程100%组员

4王健男高级工程师本科建筑工程100%组员

5周志新男高级工程师本科建筑工程100%组员

6张国超力工程帅一本科电气工程100%组员

7王培硕男工程师本科水暖工程100%组员

8杨斌男工程师本科暖通工程100%组员

9张泽男工程师本科建筑工程100%机员

1()李兴楠男工程师本科建筑工程100%组员

11冯熙鹏男工程师本科水暖工程100%组员

制表人：王培硕制表时间：2011年9月

三、选侬由

(-)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，

但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焊

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15nlm，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，可操作性强。

3、设定依据

五、提出方案并确定最佳方案

2

(-)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

大衿度钢结构厂房内机电施工支吊架安装技术创新

在确保支吊架安装安全可靠

前提下,提出的三种力窠

方案一方案二

采用常戏方式在狗结构在造构钢梁柱旁城面生果用方的•钢索制作机电设

级之间增加两根相互平根，柔用槽钢汨角钢做口苗及臂纹吊架，柔用抱石

行的幡钢，在卷钢上堵型支架。支架生根在柱上成梁上・

加吊架固定点，将道调

国以

采用大量槽冽会造成钢霄进行专业设计，支撑可离进行结的蛉=，硝保安

结构隶负荔增项，目管9，成本£,。全可更♦

线支吊架多灾余，遥

价昂费.

制图人：赵志滨制表日期：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。

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

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

(-)优选最佳方案

QC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、施工技术难度不选用

采用槽钢和角钢较大

制作联合支吊2、因联合支吊架

架，在钢梁柱上需生根在钢梁柱

生根上，联合支吊架

跨度较大，槽钢

4

使用长度长，对

该结构荷载影响

太大，不能实施。

方案二：1、施工技术难度口型支架支撑造因增加大量口型不选用

在结构钢梁柱旁小价较高，需用大支架，口型支架

地面上生根，采2、可以实现对机量的槽钢，约制作时间较长，

用槽钢和角钢制电设备及管道安32T。影响整体工期。

作口型支架装及固定的要求

方案三：1、缸技术难度减少了槽钢的使钢索+方管制作选用

采用方钢+钢索小用，采用钢索和机电支吊架施工

制作机电安装管2、很好的解决了方钢成本较低。难度小，提前工

线支吊架，抱箍在钢结构柱梁上期约12天。

支架生根在柱上生根难的问题

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

(-)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

5

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美键性技术问题。

1、抱箍固定形式的选择；

2、钢索与吊架连接形式的确定；

3、水平方向紊动拉力的克服；

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化

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、施工比较复杂钢索的用量会增需要待厂房内钢不选用

采用钢索直接捆2、需要每一根钢力口，单节约了型结构梁住施工完

绑在钢结构梁柱索捆绑在钢结构钢的用量毕后才能施工，

上，用压制的钢梁柱上，钢索易加之举架较高安

索绳头锁紧钢水平滑动装不便，工期会

索。相应增加

方案二：采用型1、施工技术简单减少了钢索的用可以和结构主体选用

钢抱箍固定在钢2、钢索在型钢抱量，增加了少量施工同时进行，

结构梁柱上，在箍上的固定可以的型钢的用量。待结构施工完毕

型刚抱箍上钻孔提前在加工厂内后直接施工，大

固定钢索，用压进行预制大缩短了施工周

制的钢索绳头锁3、采用型钢抱箍期。

紧钢索固定在钢梁柱

上，钢索不会产

生滑动，固定安

全牢固

制表人：杨斌制表日期：2012年2月

2、钢索与吊架连接形式的确定

方案可实施性经济合理性工期结论

方案一：通过压制钢索绳无法确定钢索的钢索紧固程度会不选用

将钢索一端与型头将钢索直接与紧固长度，势必直接影响固定的

钢抱箍连接，另吊架相连，钢索造成材料的浪稳定性，造成返

6

一端连接至吊架的紧固需一次到费，增加施工成工，影响整体进

上，用压制钢索位，钢索紧固程本O度。

绳头锁紧度不便调节。

方案二：施工较简单，并可以一次性安装通过提前预制，选用

通过花篮螺栓将且可以进行提前到位，减少材料安装方便，可以

钢索与吊架连接预制固定件，通的浪费，避免返节约大量时间。

过调节花篮螺栓工造成的成本增

来调节钢索的紧加

固程度。

制表人：王培硕制表时间：2012年2月

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:末端在钢梁柱上增加了方钢的使不影响工期不选用

水平方向增加方生根比较困难，用量，造成成本

钢，并且末端在增加水平方钢会的增加

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：钢索在钢梁柱上采用水平钢索及不影响工期选用

采用钢索及花篮生根比较容易，花篮螺栓克服水

螺栓与吊架进行通过花篮螺栓紧平拉力，钢索与

连接。固程度的调节，方钢相比节约材

克服了水平方向料成本约1/3o

的拉力。

制表人：张国超制表时间：2012年2月

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受制作「1受力模可满足安全可靠选用

通过制作1：1受力模型进行受力型仅需要4000性要求。

7

力模型进行分析分析研究，操作元的资金投入，

研究实验更直观，可以在项目部可以接

操作层上随时进受。

行监控。

方案二：采用应力应变元监测费用30余采用应力应变元不选用

采用应力应变元件监测精度高，万元，大于成果件监测安全可靠

件与微机监测监但需要从科研机创造的直接经济度高。

控。构聘请专业监测效益。

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、其它影响笔方面进行评

估与优选，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上，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靠性进行检测。

QC小组通过优化方案也制定了关键技术点的施工工艺流程图，见下图：

顼制加工

____郡钢抱推的固定____

斜拉钢索的安装

水平钢所安装与吊架的调整

fl

一钢索安全稳定性监加一|

七、制定对策

QC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

8

序完成

关键点对策目标措施地点责任人

号

时间

预制加工对预制件进预制件合1、对预制件加施工7.1-7杨斌、

行实测实量，格率95%以工人员进行技现场.30张泽

分不同部位上，且30术交底，明确分

进行预制天预制件工，确保质量，

1全部预制保证工期目标。

完毕2、安排专门人

员进行实时监

督，确保预制件

加工质量。

2型钢抱箍的根据结构梁、型钢抱箍1、当机电管线施工7.15-赵志滨

固定柱部位的不固定牢固距离结构柱较现场8.9李兴楠

同采用不同近时采用抱箍

的固定方式直接在结构柱

上直接生根。

2、当机电管线

在垢构梁下时

采用抱箍在梁

上直接生根。

3斜拉钢索安增加花篮螺钢索强度1、根据机电管8.10-施工张国超

装栓调整斜拉小于自身线的荷载选择8.25现场王培硕

钢索的紧固强度的85%钢索的型号

程度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水平钢索安严格控制水机电各管I、合理布置吊8.26〜施工冯熙鹏

装及吊架的平钢索的问线水平方架间距，保证各9.15现场

调整距向无相对水平钢索之间

晃动受力均匀

2、通过水平拉

索上的花篮螺

栓调节绳索紧

固程度，达到水

平荷载分布均

匀

5钢索安全稳制作钢索受确保钢索1、通过建立钢9.施工王健、

定性监测力模型进行安装安全索受力模型进9.30现场周志新

受力分析并稳定，管道行计算

联系现场实挠度指小2、对现场安装

际其情况于15mm完毕的钢索进

行实时监测

9

八、糠藏

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，日项目部技术

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、由项目部质软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最检查，全面贯彻执

行施工质量标注，确保预制件加工质吊

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：钢索在型钢抱箍上固定牢固，且型钢抱箍固定牢固，无相对位移。

实施三：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二旦

2sme

式中s—、根吊索内力

G一横梁上垂直荷载

9-吊索与水平拉锁间夹角

②吊索截面，按照下列公式计算

—1.5

式中NK-吊索的拉断力，当采用圆钢筋时乂"4/，贝IJ

10

AL5S

4=---z---

式中4一受拉钢筋截面枳

八一钢筋抗拉强度设计值

钢索的选型参照技术规格表选择

2、在斜拉钢索上增加花篮螺栓来调节钢索的紧固程度

效果检查：通过计算钢索负荷均小于自身强度的85斩通过花篮螺栓的调节钢索安装牢固。

实施四：水平方向紊动拉力的克服

1、通过增加水平拉索来克服管线水平方向的紊动，并且在水平拉索上增加花篮螺栓，通过花篮螺

栓的紧固程度来调节水平拉索的紧固程度。

2、严格控制水平拉索的间距，并根据负荷选择钢索型号