22中建--大跨度钢结构厂房内机电施工支吊架安装技术创新（12P）.pdf

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1、 1 大跨度钢结构厂房内机电施工支吊架安装大跨度钢结构厂房内机电施工支吊架安装 技术创新技术创新 中建一局华江建设有限公司福田项目 QC 小组 一、一、工程概况工程概况 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

2、 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、二、QCQC 小组概况小组概况 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 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

3、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 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 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 男 工程师 本科 电气工程 100%组员 2 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

4、员 9 张泽 男 工程师 本科 建筑工程 100%组员 10 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、三、选题理由选题理由 （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

5、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。四、四、确定确定课题目标及设定依据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、设定依据 五、五、提出方案并确定最佳方案提出方案并确定最佳方案 3（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

6、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 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，采用槽钢和角钢做型支架 4 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：采用槽钢

7、和角钢制作联合支吊架，在钢梁柱上生根 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 不选用 5 使用长度长，对该结构荷载影响太大，不能实施。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

8、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 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、六、总体方案实施需解决的细部问题及优化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 （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 6 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

9、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：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住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

10、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，另通过压制钢索绳头将钢索直接与吊架相连，钢索无法确定钢索的紧固长度，势必造 成 材 料 的 浪钢索紧固程度会直接影响固定的稳定性，造成返不选用 7 一端连接至吊架上，用压制钢索绳头锁紧 的紧固需一次到位，钢索紧固程度不便调节。费，增加施工成本。工，影响整体进度。方

11、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 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：采用钢索及花篮螺栓与吊架进行连接。钢索在钢梁柱上生根比较容易，通

12、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 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 受采用制作 1:1 受力模型进行受力制作 1:1 受力模型仅需要 4000可满足安全可靠性要求。选用 8 力模型进行分析研究实验 分析研究，操作更直观，可以在操作层上随时进行监控。元的资金投入，项 目 部 可 以 接受。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

13、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:七、

14、七、制定对策制定对策 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 9 序号 关键点 对策 目标 措施 地点 完成时间 责任人 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 7.17.30 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

15、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 7.158.9 赵志滨 李兴楠 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 8.108.25 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

16、分布均匀 8.269.15 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 指 小于 15mm 1、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 9.169.30 施 工现场 王健、周志新 10 八、八、对策实施对策实施 实施一：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

17、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：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

18、荷载计算，以便进行钢索的选型。吊索内力，可按下列公式计算 sin2GS 式中 S根吊索内力 G横梁上垂直荷载 吊索与水平拉锁间夹角 吊索截面，按照下列公式计算 5.1SNK 式中 NK吊索的拉断力，当采用圆钢筋时ysKfAN，则 11 ySfSA5.1 式中 SA受拉钢筋截面积 yf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%，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

19、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 水平拉索示意图 效果检查：管线安装固定稳定，管线无水平方向晃动 实施五：钢索与吊架系统连接安全、稳定检测 1、在试验室内通过模型进行受力实验，并对结果进行分析与研究。2、在现场分不同区域进行现场实际检测，现场安排专人进行分时检测，确保钢索吊架连接的安全性和稳定性。效果检查：钢索固定牢固，无形变及位移，管道挠度值均小于 15mm。八、八、效果检查效果检查 1、大跨度钢结构厂房机电施工支吊架安装各部位及元件无形变，管道挠度值均小于目标值与规范值，钢索受拉强度小于自身抗拉强度的 85%，承受荷载满足规范要求，满足安全可靠的目

20、标；2、福田康明斯大跨度发动机厂房如采用联合传统支吊架需要约 970 吨的槽钢角钢，通过 QC 小组成员的共同努力对大空间厂房内机电安装支吊架技术进行创新，节约大量钢材，达到经济合理，可操作性强的目标。12 九、九、标准化标准化 本项成果已获批国家级发明专利，编号为 ZL 2011 1 0051855.3，同时本 QC 小组成员将本成果编制成机电工程钢索吊架施工工法，该工法被评为中建总公司工法和中建一局集团级工法，工法编号分别为：GF016-2012 和 ZJ1GF-426-2011，用于指导同类项目的施工。十、十、总结与下一步打算总结与下一步打算 1、通过本次 QC 小组活动，小组成员的综合

21、能力、QC 知识得到提高，增强了小组成员的团队意识、质量意识、参与意识，我们全员对活动状态进行了自我综合评价，详见下表 序 号 名 称 活动前 活动后 1 质量意识 2 5 2 参与意识 3 4 3 QC 知识 1 3 4 综合能力 3 5 5 团队精神 3 5 制表人：王培硕 制表日期：2012年10月20日 制表人：王培硕 制表日期：2012年10月20日 活动前后自我综合评价表 自我综合评价雷达图 2、我们将在今后的工作中，更积极地开展QC小组活动，面对新问题，迎接新挑战，不断提高我们的工作能力。下一步我们的活动课题为“钢索吊施工技术在灯具安装过程中防震技术创新”0123451 质量意识2 参与意识3 QC知识4 综合能力5 团队精神活动前活动后