超大型无缝多层钢结构电子厂房施工关键技术

超大型无缝多层钢结构电子厂房施工关键技术

樊威武 王晓亭

（陕西建工机械施工集团有限公司，陕西 西安 710032）

摘要：随着我国超大规模集成电路产业的发展，尤其是半导体、芯片、液晶面板等产业的发展，超大型钢结构高洁净厂房的建设项目越来越多，规模体量越来越大，施工难度越来越高，建造工期越来越紧，但是对于超大型无缝多层钢结构电子厂房施工技术的相关研究和指导文件仍然有限。因此，结合“中国电子·咸阳彩虹光电科技有限公司第8.6代TFT-LCD项目”、“三星（中国）半导体12英寸闪存芯片二期项目FAB厂房” 从项目总体施工部署，钢结构与钢筋混凝土结构施工相互穿插顺序（采用逆作法施工），尤其对钢结构安装提出梯次安装技术、优化合龙带分布数量及合龙温度；对建造过程中防护体系的通用化、装配化、标准化进行创新，提高了施工效率，优化工程质量。

关键词：电子厂房；逆作法；梯次安装；装配化；标准化；合龙。

1. 工程概况

（1）中国电子·咸阳彩虹光电科技有限公司第8.6代TFT-LCD项目ACF和OC厂房为目前国内最大全钢结构电子厂房。建筑面积约66万平方米。钢结构工程总用钢量约13.548万吨（其中ACF：10万吨，OC：4万吨），属重钢厂房。两个厂房平面功能划分均为超洁净核心生产区和两侧支持区。核心区结构全部为钢管砼组合柱，桁架梁体系，支持区为钢框架结构。如图1、图2所示。

图1 中国电子·咸阳彩虹光电科技有限公司第8.6代TFT-LCD项目效果图

（2）三星（中国）半导体有限公司12英寸闪存芯片二期项目FAB生产栋（X2-PROJECT）位于陕西省西安市高新综合保税区，建筑面积约294604㎡，含核心区、东支持区、西支持区及回风廊。

核心区钢结构主要由46排钢管混凝土柱（CFT柱）及双跨屋面主桁架组成，内部采用预制混凝土结构（PC结构），总高度为23.1m；东、西支持区为钢骨柱（SRC柱）、钢梁构成的钢-框架结构，节点均采用高强螺栓连接。生产栋钢结构总重量为4.3万吨。

2. 主体结构总体施工部署思路

由于电子厂房对设备的安装精度和工期都有很高的要求，为保证厂房主体的施工进度，在结构施工顺序上采用了逆作法，即项目厂房屋面层应先于下部混凝土柱施工完毕，使内部免受外部天气环境的影响。钢结构的安装效率远远高于混凝土浇筑速度，通过结构验算，在保证结构安全性和质量的前提下，预先安装钢结构的CFT柱、钢桁架、SRC柱、钢梁、楼承板，然后进行下部PC结构、SRC柱混凝土的模板支护和混凝土浇筑，最后从上到下浇筑各楼层的混凝土，从而实现和外部环境断水。

采用逆做法施工，使钢结构系统本身形成流水作业，如果某一节拍出现少量误差，不会影响后续工作的进行，提高了工期的抗风险能力。同时充分发挥了各设备的吊装性能，极大提高吊装效率，减少了工期。能够跟有效地组合各施工工序及施工专业的穿插进行，在保障安全第一的前提下，做好空间的合理部署，减少平面分区的数量，减少大型设备的使用，节约费用。

（1）咸阳彩虹光第8.6代TFT-LCD项目主体结构逆作法施工

咸阳彩虹光第8.6代TFT-LCD项目为钢结构主体框架+内部现浇混凝土结构，如图5、图6、图7所示。

图5 咸阳彩虹光第8.6代TFT-LCD项目-ACF厂房主体结构逆作法施工示意图

（2）三星（中国）半导体12英寸闪存芯片二期项目FAB厂房主体结构为钢框架柱+屋盖桁架+内部现浇混凝土结构和装配式混凝土结构。

核心区先施工上部桁架结构（含CFT柱支承结构），安装三跨并形成稳定体系，为下部结构提供作业空间，然后进行下部的PC结构及混凝土结构的施工，在空间上形成流水作业，避免了不同专业交叉施工造成的施工空间作业面及垂直运输的重叠，大大提升了主厂房的安装效率及施工进度，如图8、图9、图10所示。

图8 三星（中国）半导体12英寸闪存芯片二期项目FAB厂房主体结构逆作法施工示意图

3. 钢结构施工关键技术

3.1 钢结构梯次安装技术

多层钢结构电子厂房具有平面尺寸超大（咸阳彩虹光第8.6代TFT-LCD项目ACF厂房平面尺寸为479m×259m，三星（中国）半导体12英寸闪存芯片二期项目FAB厂房平面尺寸为540m×195m）、建造工期短的特点，其安装方法不同于传统安装方法。

对整体结构进行平面划分和竖向划分，考虑影响因素（机械性能及数量、构件重量及数量、工序搭接技术间歇、工种配比、人员水平、安装效率、过程监测等）提出施工过程平面差异、楼面流水原则，使得所有的作业均不在同一区域内进行，不形成高度方向的相互作业影响，施工安全得到保证，同时不同构件的安装采用相适应的设备及相适应的安装人员，形成互不影响的流水作业，发挥了设备及人员最大的效率。

3.2 超长超宽钢框架结构合龙技术

超长超宽结构的合龙带数量、合龙基准温度直接影响工程工期，其中屋面合龙带影响整体结构封闭与断水。通过对结构进行施工全过程的力学模拟分析，跟踪结构在施工过程中由温度影响、安装误差造成的内力变化和发展，采取适当的措施，抑制不利因素的影响，保证结构在施工过程中的安全；对质量进行严格控制，提高测量精度，坚决执行国家标准，将施工误差控制到最低。

图13 三星（中国）半导体12英寸闪存芯片二期项目FAB厂房合龙施工实景

3.3 钢框架结构安装安全防护标准化技术

多层钢框架结构安装过程通过点作业面加线性通道形成安全设施体系，以竖向通道防护、水平通道防护、工作面防护、环境防护、个体防护等防护体系以及设备移动设施，在具备安全可靠的前提下，具有反复使用、拆装方便、实用性强、外形美观、技术创新、经济节约的优点，并达到通用化、装配化、标准化要求。

利用MIDAS、Ansys等有限元分析软件，分别建立钢平台、钢梯、水平生命线系统、吊笼的有限元模型，结合最不利施工工况条件，分析标准化安装安全设施构件、工厂预置连接板自身承载力，优化材料选用。

标准化安装安全设施钢平台、钢梯与钢柱深化设计预置连接板螺栓连接。根据钢柱分段情况和结构安装顺序确定钢平台、钢梯预置连接板位置，连接板与钢柱同时加工，钢平台、钢梯在钢柱起吊前安装就位，与钢柱同步吊装；水平生命线立柱通过底座螺栓紧固于钢梁上翼缘板，钢梁吊装前将水平生命线系统、吊笼安装就位，水平生命线通过立柱贯通整根钢梁，随钢梁同步吊装，钢梁安装就位后，把水平生命线两端预留部分与钢柱连接，形成连续、完整的高空作业安全防护。

5. 总结

随着中国电子信息产业的不断发展，大型电子厂房工程在近年来日益增多。采用逆作法、钢结构梯次安装技术、超长超宽钢框架结构合龙技术、钢框架结构安装安全防护标准化技术将极大的缩短大型钢结构电子厂房的建造工期、提高施工质量，安全可靠。

参考文献：

[1] 陕西建工机械施工集团有限公司. 咸阳彩虹光第8.6代TFT-LCD项目钢结构工程专项施工方案.西安.2016.

[2] 陕西建工机械施工集团有限公司. 三星（中国）半导体12英寸闪存芯片二期项目FAB厂房钢结构工程专项施工方案.西安.2016.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《钢结构工程施工规范》（GB 50755-2012）.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2020）.

[5] 《建筑钢结构施工手册》.中国钢结构协会编著.

[6] 陕西建工集团.《多层钢框架结构施工安全防护设施技术标准》（SJ-QB-JB03-2018）.

[7] 陕西建工集团《超长超宽无缝钢框架结构合龙技术标准》（SJ-QB-JB04-2018）.

作者简介：樊威武，1985年9月，男，本科，工程师。主要研究方向：建筑施工、钢结构施工