超长钢结构屋面板加工安装技术.docx

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超长钢结构屋面板加工安装技术

山东天齐集团淄博分公司QC小组

一、工程概况

山东淄博汉能600MW铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产项目生产厂房一（如图1-1），位于淄博高新区民祥路以北、卫湖路以西，为混凝框架结构主体，轻型钢结构屋面。

外置不锈钢天沟，屋面采用钢丝网+100厚16KG/m³离心玻璃棉+铝箔+Y468型自扣式彩钢屋面板，该工程屋面设计坡度为5%，单坡长85m。

安装高度为11.05m-21.60m，建筑总面积约为52265.20m2，屋面面积38500m2。

图1-1生产厂房一实物图

二、小组简介

（一）QC小组概况（如表2-1）

表2-1QC小组概况表

小组名称

山东天齐集团淄博分公司QC小组

成立时间

2004.3.26

活动课题

超长钢结构屋面板加工安装技术

活动时间

2015.5.12~2015.8.30

小组编号

TQQCXZ-2004-03

课题编号

TQQCKT-2015-007

课题类型

创新型

小组人数

7人

出勤率

98%

姓名

年龄

学历

职称

职务

小组分工

郭能刚

本科

工程师

组长

组织协调

谢东锋

本科

工程师

副组长

技术主管

徐攀学

本科

助理工程师

组员

技术管理

沈刚

专科

助理工程师

副组长

组织实施

张圣泽

本科

助理工程师

组员

分析实施

杨柳

专科

助理工程师

组员

分析实施

田冰洁

本科

助理工程师

组员

资料整理

制表：

田冰洁日期：

2015.5.13

（二）小组荣誉（如图2-1）

图2-1近年小组所获荣誉

三、选择课题

现在，随着建筑业的发展，钢结构工程越来越多，有时，为满足使用功能，增强屋面防水效果，减少因屋面板搭接造成渗漏，设计上往要求将整个坡面的屋面板通长设置。

由于长度超长，将在地面加工的成品屋面板运输是个技术难题。

2015年5月，淄博分公司成立了《超长钢结构屋面板加工安装技术》QC课题组，对超长钢结构屋面板加工安装进行了专项技术研究，以解决超长钢结构屋面板加工安装的技术难题。

四、设定目标

1．确保屋面板加工与安装的质量与安全；

2．安装费用控制在50万元以内。

根据预算分析，安装费用19.6元/m2×38500m2=754600元，考虑到通过QC活动，寻找加快施工进度、降低施工成本的方法等因素，本次活动目标定为“安装费用控制在50万元以内”。

五、提出方案并确定最佳方案

（一）提出方案

由于屋面板超长，如何将加工成型的板材运至安装位置是一项技术难题，为解决这一难题，QC小组成员召开专题会议，通过头脑风暴法，集思广益，对屋面板施工方法展开讨论，共归纳总结出三种方案：

1、方案一：

起重机吊装法

该种方案主要是将屋面板在地面加工成型，采用汽车吊吊运至安装位置进行安装。

由于屋面板超长，面板厚度较薄，很容易在吊装过程中产生挠度损害板材,并且，单台起重机无法吊运过长的构件，所以为保证顺利吊装，必须辅助以桁架平台，用2台以上的起重机完成作业，如图5-1。

图5-1双机抬吊示意图

方案一优缺点分析如表5-1所示。

表5-1方案一优缺点分析

序号

项目

分析

优点

缺点

安全

由于屋面板超长，需2台起重机抬吊才能完成。

运输过程中对起重机操作人员、信号指挥人员要求高。

能够保证板材加工及运输过程中的质量

安全性一般，适用条件受限制，不经济。

质量

板材在地面加工成型，质量、精度易于掌控。

适用

只适用于竖直面内旋转，不适用水平面内旋转。

要求现场基本平整，高低差偏差不大的现场。

经济

为保证板材在运输过程中不破损需加工桁架结构的吊装平台，地面及屋面均需大量的搬运人员，而且两台起重机台班费用昂贵,很不经济。

制表：

田冰洁日期：

2015.5.20

2．方案二：

滑移吊装法

在屋面钢梁安装完成后，在钢梁与地面间斜拉多条钢丝绳作运输导轨，用钢管及角钢焊接托架用来安放屋面板，托架竖管穿过导轨钢丝绳，在地面及钢梁上分别安装定滑轮，牵引钢丝绳一端连接在托架上，另一端先后绕过屋面定滑轮与地面定滑轮，与地面卷扬机连接，通过卷扬机将屋面板运输至屋面，如图5-2。

图5-2滑移吊装示意图

方案二的优缺点具体分析见表5-2：

表5-2方案二优缺点分析

序号

项目

分析

优点

缺点

安全

提升过程稳定与否受提升系统安装精度影响较大，运输过程中对卷扬机操作人员技能及责任要求高，并且临边接板人员数量多，安全防护比较麻烦。

该提升系统受场地影响小

1、安全、质量受系统安装精度影响大。

2、不能一次性提升至屋面以上。

3、经济性一般。

质量

板材在地面加工成型，质量、精度易于掌控。

屋面板只有0.6mm，吊运系统安装偏差大时，容易造成吊装过程各托架点的不同步，造成板材扭曲破坏。

适用

提升系统的安装比较麻烦。

为保证提升过程的同步，对导轨安装高度、定滑轮及转向滑轮的位置要求精度高。

无法将屋面板直接提升至屋面以上，还需人工接力先将板材从托架上搬至屋面，再抬至安装位置安装。

一次运输板材不能过多，否则靠人工难以将板材搬至屋面上。

经济

该提升系统地面卷扬机为长期投入设备，在安装及运输过程中，地面及屋面均占用大量的运输人员，并且一旦板材扭曲破坏就无法使用，造成浪费，所以经济性不好。

制表：

田冰洁日期：

2015.5.20

3、方案三：

搭设平台法

该方案是设计一个高度超过屋面的钢结构搁置平台，平台安装就位后，将屋面板压板机安装于平台上，压板机加工成型的屋面板通过成品托架及人工导引，输送至屋面上，再由人工抬至安装位置进行安装,如图5-3。

图5-3搭设平台高空加工安装法示意图

方案三优缺点分析见表5-3。

表5-3方案三优缺点分析

序号

项目

分析

优点

缺点

安全

操作平台经专业设计，采用钢结构形式，所有钢构件选用国标件，工厂化制作，并经结构验算合格，满足安全要求。

能够确保安全与质量。

适用范围广泛。

经济效益明显。

一次性投入费用大，但随着使用次数的增加，每次摊销费用会越来越低。

质量

由于可根据屋面板长度要求加工，解决了屋面板不允许搭接的问题，满足了设计要求。

板间纵向接缝采用360度咬口，无须化学嵌缝胶，避免了污染及老化问题。

强度高、耐候性好、无需维修保养，没有穿孔及螺钉外露。

适用

操作平台设计成组合结构，可根据高度需要进行组合，移动、安装都比较灵活。

经济

操作钢平台可反复在不同部位、不同工程进行使用，仅做好防腐维护即可。

使用次数越多，每次摊销费用越低。

另外，不需要租赁大吨位吊车，并且不需要对吊车进行长时间占用，极大降低了施工费用。

制表：

田冰洁日期：

2015.5.20

（二）方案评估及选择

QC小组成员针对超长屋面板加工、安装提出了三个解决方案，对每个方案分别从安全、质量、适用、经济四个方面进行了分析，并利用矩阵图进行分析比较，以确定最佳方案。

分析矩阵图如表5-4所示。

根据矩阵图分析结果，方案三综合得分最高，因此，确定方案三为最佳方案。

（三）搭设平台法工艺流程

根据确定的屋面板高空加工安装方案，QC小组成员进行研究，确定了屋面板高空加工安装工艺流程。

见图5-4。

（四）关键问题的确定

根据制定的屋面板高空加工安装工艺流程，小组成员对该技术研发过程中可能出现问题展开讨论，通过对预测结果的归纳总结，确定需要解决的主要问题包括以下几部分：

1、操作平台设计

2、操作平台安装

3、压板设备安装

4、屋面板加工、安装

5、设备及平台拆除

其中，操作平台设计为需要解决的关键技术。

根据对公司施工的钢结构厂房调查，一般的厂房为一至二层，高度在8~20m之间，所以为满足不同高度屋面板的加工安装，压板机搁置平台可做成组合平台，可根据屋面板安装高度进行组合。

为减少施工过程中反复组装平台造成效率降低，每个平台高度以10m左右为宜。

表5-4方案分析矩阵图

序号

方案

优缺点

评价

小计

加权

总分

是否采用

项目

权数

郭能刚

谢东峰

徐攀学

沈刚

张圣泽

杨柳

田冰洁

起重机吊装法

能够保证质量，但安全性一般，适用条件受限制，不经济。

安全

0.2

○

◎

○

△

4.2

否

质量

0.2

◎

○

△

◎

○

◎

适用

0.3

△

○

△

2.7

经济

0.3

△

2.1

滑移吊装法

安全、质量受系统安装精度影响大。

经济性一般。

安全

0.2

△

○

△

○

3.4

22.8

否

质量

0.2

○

◎

○

◎

○

适用

0.3

○

◎

○

◎

9.3

经济

0.3

○

△

○

△

5.1

搭设平台法

能够确保安全与质量。

适用范围广泛。

经济效益明显。

但初次投入较大。

安全

0.2

◎

○

◎

△

◎

5.8

是

质量

0.2

◎

○

◎

6.6

适用

0.3

◎

○

◎

9.9

经济

0.3

◎

○

◎

○

8.7

注：

◎：

5分○：

3分△：

1分

制表：

田冰洁日期：

2015.5.23

图5-4屋面板高空加工安装工艺流程图

六、制定对策表

根据以上确定的方案，制定对策表如表6-1所示。

表6-1对策表

序号

项目

对策

目标

措施

地点

时间

负责人

操作平台设计

组织专业技术人员对操作平台进行设计

确保操作平台满足安全要求

1、操作平台初步设计。

2、结构验算。

现场总工办办公室

2015.6.1~2015.6.15

谢东峰

徐攀学

操作平台安装

按设计图纸对操作平台进行组合安装

平台安装的各项指标满足要求

1、平台节组装。

2、地基处理。

3、底座安装。

4、标准节安装。

5、附属件安装。

施工现场

2015.7.1~2015.7.5

沈刚、张圣泽、杨柳、田冰洁

压板设备安装

起重机吊装压板设备

设备运行平稳，无晃动。

1、起重机吊至平台、调整、固定。

2、设置。

3、试运行。

施工现场

2015.7.6

沈刚、张圣泽、杨柳、田冰洁

屋面板加工

按设计长度加工

加工尺寸准确。

加工时人工辅助牵引至托架。

施工现场

2015.7.7~2015.8.18

沈刚、张圣泽、杨柳、田冰洁

屋面板安装

推进式安装

安装方便、快捷。

人工抬至安装位置完成安装。

施工现场

2015.7.7~2015.8.20

沈刚、张圣泽、杨柳、田冰洁

设备及平台拆除

用起重机配合人工拆除

设备及平台拆除简便。

1、将压板设备吊下。

2、按安装的逆顺序完成拆除。

施工现场

2015.8.20~2015.8.22

沈刚、张圣泽、杨柳、田冰洁

制表：

田冰洁日期：

2015.5.30

七、按对策表实施

（一）实施一：

组织专业技术人员对操作平台进行设计

1．操作平台初步设计

（1）操作平台面尺寸确定

根据压板主机、放料机、托架位置及尺寸，考虑人员的通行及操作距离，操作平台面加工尺寸定为16m×4m，如图7-1。

图7-1操作平台平面图

（2）平台支撑体系设计，如图7-2、图7-3、图7-4、图7-5、图7-6、图7-7、图7-8。

图7-2操作平台顶部结构平面图

图7-3操作平台中间结构平面图

图7-4操作平台底盘结构平面图

图7-5操作平台纵立面图

图7-6操作平台横立面图

图7-7操作平台节点详图

图7-8操作平台附墙连接图

2.结构验算

应用PKPM软件对组成平台的各构件及地基承载力进行验算复核，结果均满足要求。

3.实施效果

2015年6月15日，QC小组将设计图纸报送集团公司总工办，通过了公司总工程师的审核。

（二）实施二：

按设计图纸对操作平台进行组合安装

1．根据设计图纸，所有钢结构构件在工厂内加工成型。

平台底座与顶部平台面在工厂内完成焊接作业，以确保焊接质量符合要求。

2．将加工好的钢结构构件运至现场，在现场组合成标准节。

3．地基处理

用挖掘机、装载机、压路机对地基整平、碾实，平整度不大于10mm。

需放置钢垫板的位置应铲平，其水平度偏差应小于5mm/m。

钢结构平台设备安装前，项目技术负责人组织相关人员对地基的质量进行验收，达到设计要求及现行施工质量验收规范要求的条件后，方可进行平台安装及设备安装。

4．安装底座

将底座用50T的汽车吊，吊至安装位置上方，人工牵引调正后徐徐下落至安装位置，用水准仪对底座四个角的横梁上平进行标高测量，标高差不得大于2mm。

偏差超允许偏差时，在底座横梁与钢垫板间加垫钢垫板进行调整。

5．安装底节

采用50T的汽车吊将底节吊起，吊至底座上方时由人工牵引，上下连接的法兰盘对齐，慢慢下落后，用螺栓将各法兰盘固定牢固。

采用两台经纬仪对平台立柱进行垂直度双向交叉校正控制，垂直度偏差不超过2mm。

垂直度满足要求后，继续安装底节外侧的斜撑杆件。

6．安装顶节及平台

采用50T的汽车吊将顶节吊起，吊至底节上方时由人工牵引，上下连接的法兰盘对齐，慢慢下落后，用螺栓将各法兰盘固定牢固。

采用两台经纬仪对平台立柱进行垂直度双向交叉校正控制，垂直度偏差不超过5mm。

最后将平台吊装至顶节上部，用螺栓固定牢固。

7．附墙架安装

平台内侧两根立柱与建筑物结构柱之间每10m设置一道附墙连接。

8．缆风绳设置

沿平台两侧每个立柱设置Ø18mm钢丝缆风绳，沿高度每10m时设置一道，与地面设置的地锚采用手拉葫芦进行坚固。

9．安装钢爬梯

为保证施工过程人员上下通行方便，沿中间立柱安装钢爬梯，6m以上加设护笼。

10.实施效果

2015年7月5日，QC小组对平台进行质量检查，立杆垂直度允许偏差10mm，实测最大偏差6mm；平台上表面标高允许偏差±5mm，实测最大偏差+3mm。

各项指标满足要求，如图7-9、图7-10、图7-11。

图7-9操作平台立面图7-10紧固好的缆风绳

图7-11钢爬梯

（三）实施三：

起重机吊装压板设备

1．安装前的准备：

（1）设备安装前按设计图纸或技术文件要求，画定安装基准线及定位基准标记，找出设备垂直或水平找正基准点。

（2）检查设备的底座地螺栓孔相对位置尺寸与实际预埋地脚螺栓位置偏差是否满足安装要求，如有问题要会同有关部门提出处理意见。

3）设备安装前应对构件方位进行检查，并做好安装标记。

2．设备吊装：

设备吊装绳索具应具有足够的安全系数，吊装前应认真检查设备重心标记及吊挂点。

3．设备找正与找平：

（1）设备安装找正测量器具应经计量校验合格。

（2）设备纵、横中心线以基础上的安装基准线对应设备上基准点调整测量。

（3）设备标高以基础上标高基准线为基准调整设备支承的底面标高。

4．压板设备调试

（1）压板设备安装就位后，根据板型需要对压板机辊轮进行调整，然后，设定好每片屋面板需加工的长度。

（2）正常工作前，要把机台上所有杂物清理干净，用油布擦好，检查所有连接件是否松动，在确保安全情况下，方可开机运行。

实施效果

5.2015年7月6日，QC小组成员启动压板机进行试运行，经检查，压板机运行平稳，满足使用要求，如图7-12、图7-13。

图7-12压型辊轮调整

图7-13压板长度设定

（四）实施四：

按设计长度加工

1．将地面的彩钢卷内圈固定放料固定轴，用吊车将彩钢卷吊装到放料机上。

2．人工手牵着料头经弯曲托架至成型机，主机自动将其辊压成型并引送到成品托架上（经成型剪及打点装置）。

成品托架间距不大于3m。

3．当成型钢达到用户所需长度时，主机停止工作，成型剪进行剪切。

4．剪切完毕后人工将成品从托架上搬卸到指定位置。

5.实施效果

QC小组成员对辊压成型的屋面板进行检查，压板型式、截面尺寸、压板长度均符合设计要求，如图7-14、图7-15。

图7-14彩钢卷吊装

图7-15托架间人工牵引

（五）实施五：

推进式安装

1．屋面底板安装前，先在屋面檩条上部搭设脚手板作为施工平台，脚手板的搭设间距结合现场实际需求排布。

2．两个坡向的屋面板分别进行安装，中间屋脊采用压型屋脊帽连接。

3．施工时由边上开始安装第一片屋面边板，将屋面板用滑动支架固定于檩条上，滑动支座可调节热胀冷缩影响引起的屋面板变形，然后360度咬口连接下一片屋面板，再对该屋面板用支架固定，依次安装完成剩余的屋面板。

4．屋面板咬口处采用索缝机压缝处理。

5.实施效果

QC小组成员对安装完成的屋面板进行检查，屋面板固定牢固，咬口严密，如图7-16、图7-17、图7-18。

图7-16滑动支架固定

图7-17板缝处咬口连接

图7-18索缝机压缝

（六）实施六：

用起重机配合人工拆除

1.屋面板加工、安装完成后，先将设备拆除，用25T的吊车吊至地面；

2．拆除平台缆风绳，将上节平台沿对角线固定吊索，启动吊车提升装置，使吊索稍稍受力；

3．将上下平台连接螺栓拆除，用吊车将上节平台吊至地面；

4．最后拆除下节平台，将各部件运至下一个安装地点，继续下一部分的施工。

5.实施效果

QC小组成员对拆除过程进行了监督，整个过程安全平稳。

八、确认效果

1．屋面板加工及安装过程中，QC小组成员、项目质量员及项目专职安全员现场监督，严格按施工方案进行，措施到位，确保了屋面板加工与安装的质量与安全。

2．施工完成后，对屋面板安装发生费用进行了统计如表8-1：

表8-1费用统计表

序号

项目

费用

备注

平台摊销费

93.47元/m2×16m×4m×6=35892.48元

共计6节平台

工人工资

30人×200元/人.天×40天=240000元

2015.7.7-2015.8.15

起重机租赁

3000元/台班×40台班=120000元

2015.7.7-2015.8.15

其他

30000元

合计

42.59万元

由上表可见，采用搭设平台法施工，安装费用共计42.59万元，目标值为50万元，达到了预期目标。

九、标准化

通过本次活动，我们QC小组把超长钢结构屋面板加工、安装的各项设计资料、施工工艺，报送技术中心，由技术中心统一审核整理后，经公司总工办审核批准，纳入企业标准，并于2016年1月1日起在公司内推广实施。

申报的《超长钢结构屋面板高空加工安装工法》获省级工法，工法编号LEGF-85-2015，如图9-1。

图9-1工法证书

十、总结与今后打算

1．总结

通过QC小组活动，使我们小组成员的学习能力、合作意识、工作主动性、解决问题的信心和进取精神等都得到了增强，综合素质得到了很大提高，取得良好的效果，如表10-1、图10-1。

表10-1自我评价表

项目

自我评价

活动前（分）

活动后（分）

学习能力

合作意识

沟通能力

工作主动性

解决问题的信心

进取精神

制表：

田冰洁日期：

2015.8.30

图10-1自我评价雷达图

制图：

田冰洁日期：

2015.8.30

2.今后打算

通过本次QC活动的成功实施，我们打算今后继续组织小组成员，积极开展创新活动，将创新技术应用到工程实际中，提高工作效率，降低施工成本，进一步提高公司技术水平。

我们QC小组下一步将以“超大跨度钢结构屋架吊装”为课题，解决超大跨度钢结构屋架安装的技术难题。

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