刘宪波
中国石油集团东北炼化工程设计有限公司吉林设计院
摘要：随着生产规模的扩大，工业设备越来越大型化，以往从墙体预留安装洞的方法已经无法满足设备安装的需要。从已施工完的主体结构屋面进行设备安装的方案，已经成为大型设备安装的主要方法。在屋面留设施工安装洞也就成为结构设计的一部分。
关键词：型钢混凝土楼板；叠合楼板；施工安装洞
工业厂房内的设备直径3~4米，高度达10多米甚至20米，需要穿过几个楼层，传统的通过墙体留设施工安装洞的方法已经无法适应设备安装就位，且设备制造周期较长，待设备到货安装后再进行厂房结构的施工，将使工程建设周期过长，同时设备安装后由于设备占据了很大一部分空间，模板的支承系统由于设备的存在很难再从下部敷设，设备上方屋面留设的安装洞口又较大，洞口的封堵成了较大的难题，安装的设备尚需进行保护，施工保护费用增加，诸多因素使工程的建设费用增加。随着起吊机具能力的提高，大型设备通过屋面预留施工安装洞的安装方案成为必然。所以设计单位必须结合设备的安装情况、施工单位的吊装能力，与施工单位共同协商做好施工安装洞的设计工作。现将工程中常用的方法进行整理，供大家在未来的设计或施工中参考。
设计荷载 设计单位根据与施工单位共同确定的吊装方案，确定屋面洞口封堵时的各种荷载。主要有吊装时的施工荷载、洞口封堵荷载。吊装时荷载主要考虑设备在已完工屋面上设备吊装调整时的荷载、支承设备的枕木重量，该荷载在洞口外调整设备的区域处梁板设计时考虑，若能直接安装就位可不考虑吊装荷载；屋面板封堵时荷载，主要考虑洞口封堵时的模板、支撑、材料堆放等作用在洞口周边梁上的荷载。屋面板洞口封堵荷载主要作用在洞口周边的梁上，这些荷载可根据采取的封堵方案，按照施工阶段和使用阶段分别进行考虑。
设计方案 设计方案可参见工程实例中的图，有些方案需在洞口边梁侧或梁下预埋钢板，便于支承的设置，主要有以下几种：
1.预留屋面板钢筋的封堵方案，如实例图中的②、④。该方案是在设计施工安装洞周边梁时，主要考虑屋面板封堵时的荷载，中间临时设置的钢梁仅按模板的支承进行设计。施工安装洞口边梁时，将板中的应配钢筋按照设计要求留设并甩头，待设备吊装后，将钢梁连接于梁侧或梁下的预埋件上，支模，再将预先留设甩头的钢筋按照设计的位置复位，然后浇筑混凝土屋面梁板。支承模板的钢梁通常采用普通螺栓与梁侧的预埋件上的节点板连接，便于钢梁、模板的拆卸。该方案能与厂房风格统一，多用于设备直接安装就位的方案，弊端就是待洞口封堵混凝土达到拆模的强度后，需将钢梁拆下，拆卸钢梁时需要对设备进行保护。若将钢梁留在上面需要定期进行防腐等方面的维护。若钢梁做为设备上方的检修吊点，钢梁则可留在上面而不用拆卸，这时钢梁应该按照吊点和支模两种荷载工况进行设计验算。
2.型钢混凝土楼板的封堵方案，如实例图中的①。该方案与上一方案有些相似。设计时主要考虑安装洞封堵时的荷载，根据荷载作用情况确定钢梁的间距，按照钢梁的间距在钢筋混凝土梁侧留设预埋件，设备安装就位后，将钢梁与埋件进行连接，钢梁上设置抗剪栓钉，铺设压型钢板，放置钢筋，然后浇筑混凝土屋面板。该方案设计简单，按照型钢混凝土楼板进行设计即可。同时该方案不仅减少了钢梁的拆卸工作，也节省了模板，只是钢梁等构件需要进行防腐处理，而且需要定期进行维护。
3.叠合楼板的方案，如实例图中的③。结构设计时，主要考虑叠合层楼板的自重及叠合层施工时的施工荷载，按照施工阶段无支撑的叠合构件设计出预制楼板，即预制板必须按照施工阶段不加支撑的叠合受弯板进行内力计算，内力应按叠合层混凝土未达到设计值之前和达到设计规定的设计强度之后两阶段计算，基本就是按照叠合楼板进行设计和构造。待设备安装就位后，将预制楼板吊装上去，然后铺设构造钢筋，浇筑叠合层。这种做法仅需在洞口周边梁的洞口侧预留叠合楼板高度的豁口、豁口处梁的配筋需要调整外，不做额外的处理，做法简单，既不会对屋面的整体性产生影响，也不会造成屋面漏水等现象，还能有效地节省模板，从结构设计的角度讲更加合理一些。但一定注意该方案要避开框架梁，封堵的洞口不宜太大，洞口过大造成边梁过大，相应的框架梁也大，不经济。
工程实例 某化工装置厂房4层，层高分别为6、6、8、8米，设备高16.75米，直径4米，设备自重30多吨，操作重180多吨，悬挂于3层楼面，穿过二、三层楼板，高出3层楼面6.5米，设备到货6个月左右。主体结构的施工周期近4个月，设计前与施工单位进行协商，可采用的方案见下图，结合施工单位现有的吊装机具，设备可以直接起吊并就位，结合实际情况进行方案比选，屋面梁布置、预留施工安装洞及各方案详见下图。经过技术经济方案比选，本工程最终选定方案③。既降低了工程成本，又提高了施工进度。
结论 ：工业厂房结构中，大型设备安装是个比较重要的问题，在工程的施工、设计中应结合工程项目的实际情况，优化的施工安装洞设置方案，不仅有效地加快了施工进度，而且会很好地降低工程建设费用。设计、施工人员应在工作中不断地进行总结、探索，更好地为工程项目服务。
参考文献:
[1]混凝土结构设计规范 GB 50010-2010
[2]混凝土结构施工验收规范 GB50204-2015
[3]钢结构设计规范 GB50017-2003
论文作者:刘宪波
论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿
论文发表时间:2016/3/21
标签：钢梁论文; 荷载论文; 洞口论文; 叠合论文; 楼板论文; 方案论文; 设备论文; 《基层建设》2015年25期供稿论文;