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论轻型钢结构厂房的设计和施工管理

2019/03/28 阅读:

【摘要】钢结构厂房是目前我国工业生产过程中被广泛应用的厂房结构形式,尤其门式刚架轻型钢结构具有质量轻、工业化程度高、施工周期短、抗震性能好、材料可再生利用、施工环境好等特点。文章从设计管理及施工管理两方面对轻型钢结构厂房进行了综合分析和阐述,分别从设计和施工本身的各个环节、主要步骤、重要节点等多层次剖析,对问题进行预判,对工程质量、进度、造价等做到可控。

【关键词】轻型钢结构房屋;设计管理;施工管理

近年来工业厂房设计中,大量采用轻钢结构,其中以门式刚架为主。近20年来,特别是中国工程建设标准化协会编制的CECS102:2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》颁布实行后,其应用得到了迅速的发展,主要用于轻型的厂房、仓库、建材等交易市场、大型超市、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。门式刚架轻型钢结构和钢筋混凝土结构相比具有以下特点:(1)质量轻。单层门式刚架房屋承重结构用钢量一般为10~30kg/m2;在相同的跨度和荷载条件下自重约为混凝土结构的1/30~1/20。(2)工业化程度高,施工周期短。门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作,质量易于保证,工地安装方便。除基础施工外,基本没有湿作业,现场施工人员的需要量也很少。构件之间的连接多采用高强度螺栓连接。(3)综合经济效益高。门式刚架结构采用了计算机辅助设计,设计周期短;构件采用先进自动化设备制造;原材料的种类较少,易于筹措,便于运输;对一般规模的工业厂房仅需45天至6个月,而若采用钢筋混凝土建筑则要8~12个月左右。据统计它与钢筋混凝土结构相比,可以节省投资25%,当厂房的跨度越大时,其优势更为明显。所以刚架结构的工程周期短,资金回报快,贷款利息也将大幅降低,投资效益高。(4)柱网布置灵活。传统的结构形式由于受屋面板,墙板尺寸的限制,柱距多为6m,当采用12m柱距时,需设置托架及墙架柱。而门式刚架结构的柱网布置不受模数限制,柱距的大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。(5)门式刚架结构够满足较多类型厂房建筑设计的要求,跨度最大可达36m,纵向温度区段长度允许300m,横向温度区段长度允许150m,这种结构特别适合用于安装较长生产线的工业厂房。(6)门式刚架结构形成的坡屋面下部空间较大,可以作为厂房技术夹层,布置各种管道,充分利用建筑空间,节约投资。(7)轻钢结构抗震性能好,由于钢结构本身具有较好的延性,故能够充分耗散地震能。另外,轻钢结构重量轻,地震力很小。设计经验表明当抗震设防烈度为7度时,一般不需作抗震验算;当为8度及以上时,横向刚架和纵向刚架均需作抗震验算。尽管轻钢结构厂房有以上众多优点,但要建设完成一个优质厂房工程还需要参建各方的和谐统一和积极努力。

1设计管理

1.1设计意图和功能要求建设单位和设计单位都要合理确定工程的规模及建筑标准,避免规模不足或超大,造成再次建设或浪费。建设单位在整个设计过程中应积极与设计单位配合,详细表明设计意图和希望完成的功能,使设计单位充分认识到设计对象所要解决的根本问题是什么,详细了解生产工艺和人流物流的要求。建设单位应随时提供有关资料,反映相关情况,这样既可避免设计图的反复修改,也可缩短设计时间又能保证设计方案切实可行,经济有效。从而保证设计阶段的工程概算不超过决策阶段的投资估算。研究表明,工程设计费虽然占工程建设费用的3%~5%,但一般情况下,它对工程造价的影响超过75%。例如对量大质轻的产品不考虑原材料和产品的运送方式和频率而盲目设置大跨度天车,造成天车使用浪费并且天车运行慢影响了生产,并增加了基础和结构造价。

1.2平面和空间设计因为生产产品的变化和生产工艺的改进,工业厂房相对其他类型建筑改造较频繁,因此在结构设计和平面布置时必须有远见。应尽量采用大空间及大跨度、大柱距柱网,以利于工艺平面布置调整、改造施工以及设备安装,尽量在中央位置设置冷冻站、变配电站、消防中控室、监控室等。轻型工业厂房柱距8m较经济,设备、人流和物流布置较灵活,可以在柱间穿插布置。

1.3屋面设计屋面板应采用搭接咬合360°~180°的板型,几乎没有漏水现象,尽量不采用直接用自攻螺钉连接的板型。咬合接口屋面板连接的刚性大、防水性好,维护费用低,还能有效地阻断灰尘和空气流动,这对有洁净要求的厂房尤其重要。有一般洁净要求的厂房必须采用带铝箔的保温材料,并设置屋面下层彩钢板。轻钢厂房屋面坡度不宜太小,以利于屋面排水。同时考虑在坡屋面下部空间设置厂房技术夹层,布置各种管道所需空间的要求,建设单位不要为降低造价而要求减少坡度。在实际设计工程中,设计单位应对当地历史最大降雨量进行实际了解,要充分考虑屋面坡度和天沟截面积,排水宜采用虹吸式排水。另应选用适合于金属板屋面的防水材料,如具有较高的粘结强度、好的追随性、以及耐候性极佳的丁基橡胶防水密封粘接带,作为金属板屋面的配套防水材料。

1.4屋面吊挂设计吊挂荷载考虑到有些厂房消防、电力、冷冻水、工艺管线和辅助设备管线等各种管道繁多,并且大部分要悬吊于屋面檩条上,如果管道过于集中吊挂于少数几根檩条上就会造成檩条挠度太大而下垂,屋面也会因此下陷而积水、漏水。因此屋面设计时,结构设计人员和水、电、工艺设计人员要加强沟通,将悬挂管道、桥架的檩条刚度和强度加强。并且在设计时应尽量预留技术夹层结构,以保证今后改造时能放置大量管线和承受较大吊挂荷载,从而扩大厂房使用范围,并较大的降低改造费用。

1.5节点和二次设计钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段,设计图为设计单位提供,施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制,有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多而设计院钢结构工程师缺乏,有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。因此建设单位在签订设计合同时,应明确钢结构部分的设计深度,以便在施工合同中能明确钢结构部分的工作范围,要明确属于钢结构二次设计的范围,特别是各个细部节点的做法,避免施工和结算时出现纠纷。建设单位不得因为节省造价而随意要求设计人员降低设计指标,设计人员应多去施工现场,结合实际情况进行设计。设计人员应根据实际情况作出详细合理的节点大样,不能只图方便,盲目套用图集上的节点设计。

1.6防火设计因轻钢结构工业厂房的耐火等级较低,相应的允许防火分区面积也较低,但现代工业厂房又不允许硬性分隔。这要求建设单位和设计人员必须重视防火设计,需多方面考虑,在分析比较中寻找更合适的方案,避免投产后违反消防规定而受到处罚甚至导致停产改造。

1.7设计审查建设单位质量控制的基础工作是要找出设计中的先天性不足,以提前采取措施和促进质量提高。重视施工图纸的会审工作,充分领会设计意图。把检查施工图纸中发现的所有问题在设计交底会或图纸会审会上请设计人员予以明确。力争把问题解决在施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度、造价等造成影响。

2施工管理

2.1招标目前大部分特级、一级、二级资质的施工企业和部分外省市高资质企业都已演变成纯管理型的企业。虽然具有一定的管理能力和水平,但较多公司并无过硬的劳务施工队伍。试想,一个大公司一年承接几十个亿的施工任务,需要多少劳务队伍去完成?因此有些公司一旦工程中标后,全部分包给有关的专业队伍,公司仅派几个技术人员到现场配合管理。人员配备本身不足,分管安全的专业人员更是少之又少。有的公司任命的项目经理要么是挂牌的,现场基本不到,或者很少到;要么是有职无权的。在这种情况下,要按有关规定搞好施工现场的安全管理、文明施工显然是十分困难的。由于建筑市场竞争十分激烈,不少建筑商为拿到工程不惜恶意压价,用于安全生产的经费几乎忽略不计。一旦中标,用于安全生产的必要设备、器材、工具等无力购置,于是能省的省、能拖的拖。从而导致施工现场十分混乱,大大增加了安全事故发生的可能性。因此招标前,应严格审查施工单位和材料供应商的资质,应进行实地考察,特别是要着重考察项目经理的业绩,避免“特级企业投标,一级企业转包,二级企业进场”等不正常现象;建设单位在招标文件和合同中应明确对建筑商的技术工人和工程管理人员的安全管理要求,以及对安全生产经费专款专用的要求,以避免发生事故和尽量减少安全事故对建设单位的影响和责任。避免盲目追求最低价中标。如采用工程量清单报价,必须按同一工程量清单和各项材料、设备的品牌和质量标准的前提下进行报价,建设单位应对比分析,寻求合理低价,否则会选择错误并在建设时产生大量纠纷。如采用企业自编工程量进行总价报价,必须以施工图全部内容、承包范围和功能的描述为报价范围,并明确各项材料、设备的品牌和质量标准,实行按图按功能的包干价,并仔细对比综合单价,找出报价中价格较高项目,以避免施工企业对易发生洽商的项目进行高报价。建设单位在工程发包中对水、暖、电、消防和装修等的施工,要尽量让总承包单位负责,避免中间环节过多和相互推诿,并造成索赔纠纷。应争取工程保险、工程担保等风险控制措施,使风险得到适当转移、有效分散和合理规避,提高工程造价的控制效果。工程履约担保和工程保险,是减少工程风险损失和赔偿纠纷的有效措施。建设工程的材料费一般要占整个建安费的60%以上,建设单位要根据自己所掌握的材料、设备价格和质量信息,尽量指定某些材料设备的品牌和规格,避免施工方选用低档次材料设备,以达到降低工程造价的目的。

2.2合同和资料抓好合同管理、减少对方索赔。建设单位管理人员一方面要利用合同条款随时解决工程造价方面的纠纷;另一方面要全面履约,以避免索赔的发生。另外,对施工单位不履行或不完全履行约定的义务等行为,建设单位亦可以向施工单位提出反索赔,以减少建设单位的损失,降低工程造价。建设单位应该做好施工记录,并要检查监理单位的监理日志,为工程结算提供可靠依据,避免承包方提出不合理的索赔。建设单位还有个不容忽视的管理问题就是竣工资料的质量管理。要认真检查竣工资料所包含的材料合格证、检验报告、竣工图、验收报告、设计变更、测量记录、隐蔽工程验收单,有关技术参数测定验收单、工作联系函、工程签证等。如有遗漏,将严重影响建设单位今后的使用和质量问题索赔。

2.3实体质量为保证施工质量,仅仅要求施工单位在施工过程中的每一道工序做出严格的要求是远远不够的。建设单位必须有相应的质量检查制度,避免施工单位偷工减料,在隐蔽部位使用不合格材料和降低材料规格,这主要集中在回填土、钢筋、水泥、商品混凝土、装修材料、水电材料和设备上。过程中质量控制特别要强调样板的制作和实际体验。在合同中尽可能多的要求施工单位样板先行,这样可以暴露施工缺陷和发现细部节点以及整体效果方面的问题,为验收提供实体标准,以弥补建设单位人员的专业欠缺和经验不足。

2.4进度首先建设单位的进度管理一定要以合同为依据,要极力避免因自身原因造成工程延期。其次,在实际施工过程中,工程进度决定工程付款,工程进度付款与工程质量和进度互相制约、互相影响。建设单位必须有良好的信用,保证进度款的支付是施工单位完成进度的重要保障。建设单位还要注意了解施工企业的生产经营动态,以免工程款被挪用。

2.5监理建设单位要让监理工程师真正发挥工程监理的作用,要加强对监理工程师的监督。要让监理熟悉项目情况,对业主、施工单位甚至包工队伍也要有相应熟悉,特别是实际施工队有总包单位的职工,有劳务公司的职工甚至是民工包工队,对他们的质保系统运转情况、人员素质应有所了解。有些还需制定计划与措施进行“调教”,这样才能创造良好的施工前题。熟悉工程,还需对整个工程工作量、工作重点、难度以及施工集中的季节,都应做到心中有数。对构建制作安装、连接焊接、无损检测和涂装等过程要重点监理,例如在春夏季节施工则需加强黄霉季节焊条烘焙监理,冬季施工则需加强寒冷季节钢结构施工质量特殊要求监理措施。要求监理将监理合同、监理大纲、监理细则、监理总结、评估报告以及监理过程中的来往文件、技术文件管理流程会签,监理备忘录和整改通知单组合成为较完善的监理竣工文件。监理文件资料应注重日常积累,因而必须从一开始就注意这项工作,监理工作必须以文为准,凡事以留得笔录为据,做到有据可查,可以追溯。

2.6变更和结算审核建设单位要从使用功能、经济美观等角度确定是否需要进行工程变更,减少不必要的工程费用支出。对施工过程中出现的设计变更、现场签证等进行严格审核,不能多算或不按规则计算,如乙方对工程变更只计调增量不计调减量。在工程量审核时,建设单位要也要编制一份完整的结算书,不要单纯在施工企业报送的结算书上进行计量审核,以免被误导。审核项目单价,有些模棱两可的项目,不得任意就高套,应符合实际情况。对定额和合同中缺项的不得任意高估,要结合现场的实际情况计算分析,必要时要去进行市场调查和询价。审核分项正确性,不得重复列项。审核取费程序及准确性,不得重复取费。

3结论

加强和细化轻型钢结构厂房的设计管理和施工管理,通过前期策划、分析讨论、现场实施、改进、完善等一条龙式的系统管理,开展各项有利于推进现场实施的工作,总结管理成果,在确保项目整体进度与施工质量及安全、降低施工成本、促进项目利润增长等具有十分重要的理论意义和实际应用价值。

参考文献

[1]CECS102:2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].

[2]GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范[S].

作者:刘刚 刘卫兵 单位:北京印刷学院 四川省大卫建筑设计有限公司

论轻型钢结构厂房的设计和施工管理

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