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代薄膜晶體項目01號廠房為例，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，并且對該方案進行了簡單介紹。
關(guān)鍵詞：潔凈廠房 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(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)，屋頂標高為33.40m，屋頂標高為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)域要求空氣達到百萬級潔凈標準。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(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，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)保護措施。因此本工程重點是工期和華夫板的保護。
經(jīng)研究可采用“移動式塔吊分片吊裝”、“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，我們對3種方案多方面進行對比分析。
表1 方案對比
表2 項目管理角度對比
通過上述多個方面的比較，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)場的變化及時修改吊裝順序，工期有保障；但是8臺大型移動塔吊的報驗及軌道安裝時間較長，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、安裝方面嚴格按照國家規(guī)范和設(shè)計要求執(zhí)行，對整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量監(jiān)控要求較嚴。移動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，首先的補強措施需要大量的鋼材進行預(yù)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(yīng)的補強措施，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行嚴格的監(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)工期隨時調(diào)配履帶吊的數(shù)量，最大限度的保證工期。其二，無需進行軌道的設(shè)計，加工及安裝，前期項目的準備投入大大降低。其三，50t履帶吊的市場資源較豐富。但是履帶吊的行走路線需標示并且作相應(yīng)的華夫板保護措施，同時驗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目的最終實施方案。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汽車吊倒運到四層樓面上，50t吊機在四層結(jié)構(gòu)頂上進行主桁架的安裝，25t汽車吊進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軸時鋼結(jié)構(gòu)開始介入，隨屋蓋鋼結(jié)構(gòu)施工進度安裝。
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，然后及時拆除臨時支撐，投入到后續(xù)主桁架分段的安裝中，以減少臨時支撐材料的投入。
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臺用于華夫板保護措施及構(gòu)件導(dǎo)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。同時土建分區(qū)域交附工作面，鋼結(jié)構(gòu)分區(qū)域施工，各個區(qū)域相互影響較小。在保證計算精度的前提下簡化計算模型，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。吊機作業(yè)時分兩種工況討論。
履帶吊行走工況分析：50噸履帶吊行駛時總重量為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，結(jié)構(gòu)的受力滿足要求。計算過程從略。
履帶吊吊裝工況分析：起重吊裝作業(yè)時，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計算。吊機自重+構(gòu)件自重為72.9t。考慮吊裝作業(yè)時最不利狀態(tài)計算時保守的假定一側(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)，下圖兩個位置為吊車吊裝作業(yè)時對結(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
計算軟件：MIDAS/Gen-V7.30建筑結(jié)構(gòu)通用有限元
3、計算結(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。部分梁端負彎矩接近承載力極限狀態(tài)，但以上計算過程未考慮梁、柱節(jié)點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措施。
4華夫板保護
L40層混凝土結(jié)構(gòu)的加固主要是為保護土建已施工完成的混凝土結(jié)構(gòu)、華夫板等，以免大型吊機在L40層結(jié)構(gòu)施工作業(yè)時對已施工完成的結(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)件運輸通道和大型機械的行走吊裝通道。
A類保護措施：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類保護措施：在A類保護措施的基本上，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)件運輸及大型機械的行走時，需考慮樓板的承載力及華夫板孔洞的保護措施。
C類具體保護措施，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(多層潔凈室廠房鋼屋蓋施工方法)
表4 施工過程照片
5施工進度管理
華星光電8.5代液晶面板項目建設(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目明確列為重點扶持發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。如此具有戰(zhàn)略意義的建設(shè)項目對工程建設(shè)的進度要求是非常苛刻的。因此對施工進度管理提出了更高的要求。
進度計劃管理的一個循環(huán)過程包括計劃、實施、檢查、調(diào)整四個過程，因此對施工任務(wù)進行分解制定出符合工期要求的日、周的鋼結(jié)構(gòu)施工進度計劃，在每個計劃的周期內(nèi)對施工進度進行盤點，比較本周期的實際進度與計劃進度的差異。分析出原因并采取行動調(diào)整措施。
華星光電項目鋼結(jié)構(gòu)工程在實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，項目部及時調(diào)整了進度計劃將構(gòu)件制作、運輸、現(xiàn)場拼裝、鋼結(jié)構(gòu)安裝等進度要求精確到了天。為各部門明確了計劃任務(wù)量，有利的安排資源投入將延誤的時間“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；2）以工期為中心指導(dǎo)的項目中，施工方案應(yīng)盡可能多個工作面同時展開工作，各個工序應(yīng)盡可能的不相互影響和相互制約。3）華夫板的保護措施簡單易行，可為類似工程提供參考。
參考文獻
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