化工、冶金、建材这类连续生产型工厂里,原料和半成品在装置之间来回输送,靠的是架空通廊。早期的通廊多为敞开式钢桁架,皮带和物料直接暴露在雨水中,粉尘和含水率都难控制。现在新建项目普遍改成封闭式:钢结构桁架做骨架,外侧用压型钢板整体包起来,形成一条架在空中的"长廊"。本文记录的是广西恒逸新材料基地内这类封闭式输送通廊的钢结构与围护施工。

广西恒逸新材料基地在建厂房与钢结构通廊

图为建设中的厂区,主楼仍在外脚手架阶段,右侧为已经起吊就位的钢结构通廊

一、通廊在厂区里的角色

输送通廊本质上是一条架高的封闭走廊,内部走皮带机、管带机或管道,两侧和顶部做围护,底部走检修通道。它要解决的问题有四个:一是跨越,通廊下面可能要过道路、管廊、铁路或装置区,不能落地;二是防护,物料和输送设备要防雨、防尘、防晒;三是检修,内部设备需要人员能够进入维护;四是安全,化工厂区对防火、防腐、防爆都有额外要求。

这四条决定了通廊不是简单的"搭个棚子"。它的结构形式、围护构造、节点做法,都要同时满足工艺、结构和安全三方面的要求。

二、结构形式:桁架式栈桥

照片中的通廊采用钢桁架结构,上下弦为型钢或H型钢,中间用角钢或圆管做腹杆,形成空间桁架。桁架的高度根据跨度确定,跨度越大,桁架越深;桁架的宽度则按内部设备的尺寸和检修通道的净宽确定。

支撑方式有两种:一种是立柱支撑,钢柱从地面或下层结构立起,通廊架在柱顶;另一种是吊挂,通廊悬挂在上部结构或既有管廊下方。本项目以立柱支撑为主,钢柱采用圆管或H型钢,柱脚与基础刚接,柱顶与桁架支座铰接,这样温度变形可以通过支座释放。

封闭式输送通廊钢桁架与支架

图为通廊底部,钢桁架下弦、腹杆和支座清晰可见,桁架下方由钢柱支撑

桁架的一个关键细节是节点。桁架的杆件交汇处应力集中,如果节点板尺寸不足、焊缝质量不过关,整榀桁架的承载能力就无从谈起。工厂预制时节点板按图纸放样下料,现场只做拼装和焊接,尽量减少高空仰焊的工作量。

三、工厂预制与现场拼装

这类通廊的跨度通常十几米到几十米,整榀桁架运输不现实,常规做法是在工厂分段预制,运到现场后在拼装场地组对成整榀或大半榀,再整体吊装。

拼装场地的要求是平整、坚实、有足够面积,拼装胎架要按桁架的起拱要求设置。桁架在自重下会产生下挠,制作时要预留起拱,起拱值按跨度和设计要求确定,拼装时用胎架把起拱量做出来,不能拼完再想办法。

拼装完成后要做三件事:一是几何尺寸复测,包括长度、高度、对角线、起拱值;二是焊缝质量检查,重要焊缝按比例做超声波或射线检测;三是涂装,工厂完成底漆和中间漆,面漆可以现场补,但焊缝区域和运输碰伤区域必须除锈后补涂。

四、吊装:整榀起吊与双机抬吊

整榀桁架重量大、长度长、刚度相对较小,吊装是这类工程风险最高的环节。吊点的位置要经过计算,通常选在桁架节点的位置,避免杆件受弯;吊索与桁架的夹角不能太小,否则会产生过大的水平压力。

跨度特别大的桁架需要双机抬吊。双机抬吊的关键是同步:两台吊车的起升速度、回转角度必须协调,指挥信号要统一,通常由一名总指挥通过对讲机同时对两名司机下令。风速超过规定值时必须停止吊装,桁架在空中的迎风面积比想象中大得多。

就位后的校正分两步:先调标高,用支座下的垫板调整;再调轴线,用千斤顶和倒链微调。校正完成后立即与支座焊接或螺栓固定,未固定前不能摘钩。

五、围护:压型钢板怎么包住一条通廊

通廊的围护是一个六面体:两侧墙板、顶板、底板,加上端部和变形缝。照片中可以看到,围护采用的是灰色压型钢板,竖向排板,板缝形成规则的竖线条。

墙面压型钢板的施工逻辑和屋面类似,但有三个不同点。第一是垂直度,墙板是竖向安装,垂直度偏差会直接看出来,安装时要用线锤和靠尺控制。第二是开洞,通廊侧面往往要开检修门、观察窗、通风百叶,洞口四周要加设檩条或边框加强,不能直接把板切断。第三是底部收口,通廊底板与墙板的交接处是防水的薄弱点,通常做翻边加泛水板,并用密封胶封闭。

通廊压型钢板围护与桁架节点

图为通廊侧面,灰色压型钢板竖向排板,板上开有长条观察口,可看到内部桁架

顶板的防水要求最高。压型钢板屋面依靠板缝咬合和紧固件密封,搭接方向必须顺水,紧固件必须打在规定的波峰位置并配防水垫圈。通廊的顶板面积不大但转折多,屋脊、檐口、端头都要用配套包边件,包边件与板之间打中性硅酮密封胶。

六、内部:输送设备与检修通道

通廊内部通常一侧布置皮带机或管道,另一侧留出检修通道。通道宽度要满足人员通行和检修工具搬运,两侧设置防护栏杆,栏杆高度和踢脚板按现行安全标准执行。

照明也是通廊的必备项。照片中可以看到沿通廊顶部布置的照明灯具和桥架,灯具采用防尘防潮型,线路穿管敷设,避免粉尘积聚。在化工环境中,电气设备的防爆等级要按区域划分确定,这一点必须在施工前和电气专业核对清楚。

输送通廊内部结构与检修通道

图为通廊内部,白色压型钢板顶板下为钢梁与檩条,一侧为输送设备支架,一侧为检修通道

七、防腐:化工环境下的特殊要求

化工园区的腐蚀环境比普通工业厂房严酷得多。空气中可能含有酸性气体、盐雾、粉尘,钢结构表面一旦出现锈点,腐蚀会沿着涂层破损处向四周扩展。

常规做法是提高除锈等级和涂层厚度。钢构件表面处理达到 Sa2.5 级,涂层体系一般为环氧富锌底漆加环氧云铁中间漆加聚氨酯或氟碳面漆,总干膜厚度按环境腐蚀等级确定,重腐蚀环境通常在 240 微米以上。

施工中最容易被忽略的是现场焊缝和切割边的补涂。工厂涂装在构件出厂时已经完成,但现场焊接会烧掉焊缝两侧的涂层,切割和钻孔会露出新的金属面。这些部位的补涂必须按"除锈—底漆—中间漆—面漆"的完整工序做,不能刷一道防锈漆了事。

厂区钢结构通廊与管廊整体关系

图为厂区俯瞰,封闭通廊横跨装置区,与管廊、塔器、厂房形成立体的工艺流线

八、与工艺、设备的交叉配合

钢结构通廊很少是单独施工的,它要和工艺管道、设备安装、电气桥架、消防管线同时推进。交叉配合的核心是"先大后小、先重后轻":先安装通廊主体结构和围护,再穿工艺管线,最后做电气和消防。

但实际情况往往相反,工艺设备的到货时间决定了通廊必须在某个节点之前具备穿越条件,这就要求钢结构施工按区段交付,而不是整体完工后一次交付。分段交付的代价是围护和收边要做临时封闭,防止雨水进入尚未安装设备的通廊。

另一个配合点是预留孔洞。管道、电缆桥架、检修吊装孔的位置和尺寸,要在围护板安装前确认,避免在成品板上开洞。板上开洞不仅破坏防水,还会削弱板的整体刚度,补洞的效果远不如预留。

多层钢结构通廊交汇节点

图为多条通廊在不同标高交汇,桁架与支架形成空间支撑体系

九、验收要点

钢结构部分按《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205 执行,重点检查:构件几何尺寸与起拱值、焊缝外观与无损检测结果、高强螺栓扭矩与标记、支座安装位置与标高、结构整体垂直度和侧向弯曲、涂层厚度与附着力。

围护部分重点检查:压型钢板的搭接方向与紧固件数量、板面平整度与划伤、包边件的固定与打胶、洞口加强、屋面淋水试验结果。通廊属于有防水要求的构筑物,淋水试验不能省略。

安全设施也要一并验收:检修通道的栏杆高度和强度、爬梯与平台、照明与应急照明、消防器材配置。这些在钢结构施工阶段就要预留接口,事后加装往往破坏围护。

十、常见问题

1. 封闭式输送通廊为什么要用桁架而不是实腹梁?

桁架在相同跨度下自重更轻、刚度更大,用料更省,而且腹杆之间的空腹部分便于穿管、布置照明和检修。实腹梁在十几米以上的跨度就显得笨重且不经济。

2. 桁架拼装时为什么要预留起拱?

桁架在自重和设备荷载下会产生下挠,如果按水平状态制作,安装后通廊中部会明显下沉,影响观感和排水坡度。按跨度和设计要求预留起拱,可以让结构在受力后回到接近水平的状态。

3. 通廊压型钢板围护最容易漏水的地方在哪?

三个部位:顶板与墙板的交接、端部封边、板面开洞。这三处都是不同材料或不同方向的交汇点,密封胶施工不到位就会渗水。施工时优先做预留、少做现场开洞,交接处用配套包边件加打胶。

4. 化工园区的钢结构防腐要做到什么程度?

按环境腐蚀等级确定。一般要求表面处理达到 Sa2.5 级,采用环氧富锌底漆加中间漆加耐候面漆的体系,总干膜厚度在重腐蚀环境下不低于 240 微米。现场焊缝和切割边必须完整补涂。

5. 通廊吊装时风速有什么限制?

桁架迎风面积大,风速稍高就会产生显著的水平力。常规要求六级风以上停止吊装,具体限值按吊装方案和构件尺寸确定,双机抬吊时要求更严。吊装前要查当日天气预报并设现场风速仪。

6. 钢结构通廊和工艺管道谁先施工?

原则上先做通廊主体结构和围护,再穿工艺管线。但实际进度受设备到货制约,常需要分段交付。分段交付时要做临时封闭,防止雨水进入;管道穿越位置必须提前预留孔洞,不能在成品板上开洞。

十一、相关案例

工业厂房与钢结构类项目可参考:中冶赛迪重装首开项目、江津枢纽港产业园配套建筑、北碚森林草原防火实验场钢结构。莜歌铝业承接工业厂房钢结构、通廊栈桥、幕墙围护与门窗工程,具备跨区域施工组织能力,更多项目见 工程案例栏目。