大跨度钢结构厂房内机电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小组发布人：王培硕发布时间：2013年3月4日中国建筑一局（集团）有限公司2QC成果汇报目录一、工程概况二、QC小组简介三、选择课题四、确定目标值五、提出方案并确定最佳方案六、总体方案实施需解决的细部问题及优化七、制定对策八、对策实施九、效果检查十、标准化十一、总结及今后打算3一、工程概况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，并充分考虑到环保、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，交叉多。中国建筑一局（集团）有限公司小组名称`中建一局华江建设有限公司福田项目QC小组成立时间2011年9月课题类型创新型小组注册号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10日—2013年2月平均受TQC教育时间40h以上序号姓名性别职称学历所学专业出勤率组内职务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机电工程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张国超男工程师本科电气工程100%组员7杨斌男工程师本科暖通工程100%组员8王培硕男工程师本科水暖工程100%组员9张泽男工程师本科建筑工程98%组员10李兴楠男工程师本科建筑工程98%组员11冯熙鹏男工程师本科水暖工程100%组员二、QC小组概况中国建筑一局（集团）有限公司5三、选题理由(一)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。（二）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。选定课题：大跨度钢结构厂房内机电施工支吊架安装技术创新制作创新大型屋面板胎模制作创新6四、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15mm,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、目标可行性分析目标值设定依据1、小组成员具有扎实的专业理论知识和丰富的施工经验，公司领导对新技术的应用与研发非常支持，有利于目标的实现。2、小组成员浏览搜集大量资料，并从大跨度桥梁的施工上得到启发，大跨度桥跨径大多数在300～1000m，通过索塔、主梁、拉索构成拉索体系，拉索体系跨越能力较大。小组成员认为拉索体系应用在大跨度的厂房内的机电支吊架安装上可行3、小组通过建立机电支吊架拉索体系受力模型，并进行受力及演练分析，具有较强的可操作性。目标值可以实现8五、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，提出如下可供选择方案。大跨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，提出的三种方案方案一方案二方案三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。在结构钢梁柱旁地面生根，采用槽钢和角钢做[]型支架。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。采用大量槽钢会造成钢结构梁负荷增加，且管线支吊架繁多复杂，造价昂贵。需进行专业设计，支撑可靠，成本较高。需进行结构验算，确保安全可靠。9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。方案一10在结构钢梁柱旁地面生根，采用槽钢和角钢做[]型支架。方案二水管水管11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。方案三钢索与抱箍型钢、钢索与设备管线横担型钢安装图（二）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：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1、施工技术难度较大2、因联合支吊架需生根在钢梁柱上，联合支吊架跨度较大，槽钢使用长度长，对该结构荷载影响太大，不能实施。不选用方案二：在结构钢梁柱旁地面上生根，采用槽钢和角钢制作[]型支架1、施工技术难度小2、可以实现对机电设备及管道安装及固定的要求[]型支架支撑造价较高，需用大量的槽钢，约32T。因增加大量[]型支架，[]型支架制作时间较长，影响整体工期。不选用方案三：采用方钢+钢索制作机电安装管线支吊架，抱箍支架生根在柱上或梁上。1、施工技术难度小2、很好的解决了在钢结构柱梁上生根难的问题3、钢索和方钢拿取方便，便于安装。减少了槽钢的使用，采用钢索和方钢成本较低。钢索+方管制作机电支吊架施工难度小，提前工期约12天。选用•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（一）钢索吊架方案实施工艺流程图预制加工弹线定位抱箍固定组装钢索钢索与吊架连接吊架与吊架水平拉索连接吊架调整机电管线安装紧固件紧固（二）问题的预测根据方案实施工艺流程图，小组成员进行多次专题调研与讨论，并与有关专家进行研究，采用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、水平方向紊动拉力的克服4、钢索与吊架系统连接安全、稳定检测QC小组专题讨论会(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：采用钢索直接捆绑在钢结构梁柱上，用压制的钢索绳头锁紧钢索。1、施工比较复杂2、需要每一根钢索捆绑在钢结构梁柱上，钢索易水平滑动钢索的用量会增加，单节约了型钢的用量需要待厂房内钢结构梁柱施工完毕后才能施工，加之举架较高安装不便，工期会相应增加不选用方案二：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1、施工技术简单2、钢索在型钢抱箍上的固定可以提前在加工厂内进行预制3、采用型钢抱箍固定在钢梁柱上，钢索不会产生滑动，固定安全牢固减少了钢索的用量，增加了少量的型钢的用量。可以和结构主体施工同时进行，待结构施工完毕后直接施工，大大缩短了施工周期。选用制表人：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：将钢索一端与型钢抱箍连接，另一端连接至吊架上，用压制钢索绳头锁紧通过压制钢索绳头将钢索直接与吊架相连，钢索的紧固需一次到位，钢索紧固程度不便调节。无法确定钢索的紧固长度，势必造成材料的浪费，增加施工成本。钢索紧固程度会直接影响固定的稳定性，造成返工，影响整体进度。不选用方案二：通过花篮螺栓将钢索与吊架连接施工较简单，并且可以进行提前预制固定件，通过调节花篮螺栓来调节钢索的紧固程度。可以一次性安装到位，减少材料的浪费，避免返工造成的成本增加通过提前预制，安装方便，可以节约大量时间。选用制表人：王培硕制表时间：2012年2月(三)预测问题的解决方案与优化(三)预测问题的解决方案与优化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：水平方向增加方钢，并且末端在钢梁柱上生根末端在钢梁柱上生根比较困难，增加水平方钢会增加整个支吊架的负荷，影响斜拉钢索的选型增加了方钢的使用量，造成成本的增加不影响工期不选用方案二：增加水平拉索，采用钢索及花篮螺栓与吊架进行水平连接。钢索在钢梁柱上生根比较容易，通过花篮螺栓紧固程度的调节，克服了水平方向的拉力。采用水平钢索及花篮螺栓克服水平拉力，钢索与方钢相比节约材料成本约1/3。不影响工期选用制表人：张国超制表时间：2012年2月(三)预测问题的解决方案与优化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：通过制作1:1受力模型进行分析研究实验采用制作1:1受力模型进行受力分析研究，操作更直观，可以在操作层上随时进行监控。制作1:1受力模型仅需要4000元的资金投入，项目部可以接受。可满足安全可靠性要求。选用方案二：采用应力应变元件与微机监测监控。采用应力应变元件监测精度高，但需要从科研机构聘请专业监测人员进行监测费用30余万元，大于成果创造的直接经济效益。采用应力应变元件监测安全可靠度高。不选用制表人：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:预制加工型钢抱箍的固定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七、制定对策对策表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：序号关键点对策目标具体措施地点时间负责人1预制加工对预制件进行实测实量，分不同部位进行预制预制件合格率95%以上，且30天预制件全部预制完毕1、对预制件加工人员进行技术交底，明确分工，确保质量，保证工期目标。2、安排专门人员进行实时监督，确保预制件加工质量。施工现场7.1~7.30杨斌、张泽2型钢抱箍的固定根据结构梁、柱部位的不同采用不同的固定方式型钢抱箍固定牢固1、当机电管线距离结构柱较近时采用抱箍直接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根。施工现场7.15~8.9赵志滨李兴楠序号关键点对策目标具体措施地点完成时间负责人3斜拉钢索安装增加花篮螺栓调整斜拉钢索的紧固程度钢索强度小于自身强度的85%1、根据机电管线的荷载选择钢索的型号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8.10~8.25施工现场张国超王培硕4水平钢索安装及吊架的调整严格控制水平钢索的间距机电各管线水平方向无相对晃动1、合理布置吊架间距，保证各水平钢索之间受力均匀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8.26~9.15施工现场冯熙鹏5钢索安全稳定性监测制作钢索受力模型进行受力分析并联系现场实际其情况确保钢索安装安全稳定，管道挠度小于15mm1、通过建立钢索受力模型进行计算2、对现场安装完毕的钢索进行实时监测9.16~9.30施工现场王健、周志新八、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，将预制加工质量要求、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。