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鋼結構工程監理質量控制研究

摘要:近年來,鋼結構工程在建筑領域被廣泛應用于現代辦公建筑,其施工質量控制成為了監理工作的關鍵環節。結合鋼結構工程項目的監理實踐,從施工前的質量控制到施工過程的質量控制,從構件加工到現場安裝再到BIM技術的應用,詳細闡述了鋼結構工程監理的質量控制要點,以期為類似鋼結構工程的監理質量控制提供參考。

關鍵詞:鋼結構;質量控制;監理;安裝;焊接

引言

鋼結構因其自重較輕、強度較高、抗震性能優越、施工速度快等諸多優點而大量地被應用于城市建筑中,尤其在高層、超高層建筑中逐步取代了傳統的混凝土框架結構。近幾年來,政府工作報告中也提出大力發展鋼結構以提高建筑工程標準和質量。由于鋼結構工程在建筑領域被廣泛應用,鋼結構工程的施工質量控制將成為監理工作的關鍵環節。本文結合項目監理工作實踐,談談監理過程中對鋼結構施工的質量控制要點。

1項目概況

某項目為辦公建筑,地上部分為全鋼結構,鋼結構屋面標高為88m。鋼結構主要構件形式為H型鋼柱、箱形柱、H型鋼梁、箱形梁,柱最大截面為700mm×800mm×60mm×60mm(高度×寬度×腹板厚度×翼板厚度,下同),梁最大截面為800mm×400mm×50mm×50mm。分析項目的結構形式和特點,從中總結出監理質量控制的工作重點,具體包含以下幾個方面。(1)由于采用全鋼結構,電梯井核心筒等部位豎向斜撐構件較多,加工類型、規格較多,對安裝精度要求較高。應嚴格構件編號準確區分相似構件,按照相應的安裝順序和進度計劃進場、堆放,避免裝混、錯裝。(2)構件最大壁厚為60mm,此類超厚板的焊接難度較大,易出現氣孔、裂紋等缺陷,焊接時應選擇好焊接工藝、控制變形,焊接后應嚴格進行無損探傷檢測。(3)考慮到剛度要求,核心筒部位箱形柱內需要灌C60混凝土。此部位混凝土質量應重點控制,若混凝土達不到設計要求的強度等級,整改難度極大。

2施工前的質量控制

鋼結構工程專業性較強,為做好質量控制工作,首先應建立健全監理組織機構,配備鋼結構專業監理人員,從加工、安裝、焊接、檢測等環節加以控制。

2.1針對工程特點編制監理規劃和實施細則

監理規劃是項目監理機構實施監理工作的指導性文件,其內容應具有針對性,做到目標明確、職責分工清楚。監理規劃編制的完善程度,在一定程度上影響著項目監理的實施。監理實施細則應針對本項目鋼結構工程的特點進行編制,明確相關程序、控制措施和方法,保證在監理過程中有效控制質量問題,達到約定的質量目標。

2.2審核鋼結構加工單位資質、深化設計能力和生產能力

鑒于鋼結構專業性強的特點,鋼結構加工基本都由總承包單位分包給分包單位來完成,分包單位的構件加工質量是影響鋼結構工程質量的關鍵因素。因此,監理應對鋼結構構件加工單位的資質、深化設計能力和生產能力進行審核,加工單位應有符合工程規模的圖紙深化設計人員,生產能力和加工設備配置應能滿足項目的進度計劃需求,并配有合格的質量檢測人員。

2.3審核深化設計圖紙和專項施工方案

圖紙是工程施工的依據,深化圖紙應經過原設計單位確認。鋼構件加工前應組織相關單位進行圖紙會審和設計交底,項目監理機構要組織監理人員熟悉工程圖紙,充分領會設計意圖,明確鋼結構構件加工、安裝的相關參數,特別是焊縫等級、檢測要求等;還要檢查施工圖紙中的“錯、漏、碰、缺”,力爭把問題解決在施工之前,以減少圖紙問題對工程質量的影響。施工方案是施工單位全面指導工程實施的技術性文件,施工方案的優劣直接影響工程的質量。監理應在施工單位內部審查的基礎上,重點審核鋼結構施工方案的針對性、合理性和可操作性。

2.4材料、構配件的質量控制

鋼構件加工所需鋼材、焊接材料等均為采購后直接運至加工廠,監理應到加工廠進行驗收。其間,鋼材、焊接材料等應提供出廠質量證明文件,并按進場批次對取樣進行驗證,鋼材、焊接材料的抽樣復試檢驗批應符合設計要求或《鋼結構工程施工規范》規定,復試合格后方可使用。扭剪型高強螺栓連接副、防火涂料等進場后應檢查其質量合格證明文件、質量證明文件(如檢驗報告等),符合要求后按規定進行見證取樣送檢,合格后方可投入使用。

3施工過程的質量控制

過程控制包括構件加工和現場安裝兩部分。為控制構件加工質量,監理對加工過程進行不定期隨機抽查,嚴格把好構件進場前的質量關;對安裝過程以巡視、旁站等方式進行質量控制,并且檢查施工單位現場質量管理體系的運行情況,做到施工過程的有效控制。

3.1鋼構件加工的質量控制

構件的加工質量是現場安裝質量的基礎,控制加工質量首先是對下料尺寸的控制。本項目鋼材原材規格較多,鋼材材質為Q390GJ、Q345B等,為避免不同規格混用,要求加工單位建立首件復核制度,首件下料后經確認后再批量下料。監理應做好過程檢查和實測實量工作,避免加工尺寸偏差;構件下完料后,應根據設計全熔透范圍檢查坡口形式及角度,檢查箱梁加勁隔板厚度;若采用部件拼接,應嚴格檢查翼緣板拼接縫和腹板拼接縫的間距、翼緣板拼接長度和腹板拼接長度。構件設計最大壁厚為60mm,對焊接工藝要求較高。為找出針對采用鋼材、焊接材料的最佳焊接工藝參數,保證焊接質量,要求施焊人員進行焊接工藝評定,并形成評定報告以指導焊接工藝生產。

3.2防腐涂裝的質量控制

構件防腐涂裝質量直接關系到結構的耐久性,構件成型后的涂裝質量應重點檢查。影響涂裝質量的因素,除了涂料的質量以外,構件表面除銹也是關鍵工序,本項目設計要求除銹等級為Sa2.5級。監理應嚴格檢查涂料質量,要求提供相應的質量證明文件,并逐批檢查涂料的有效期,確保涂料質量合格;除銹工藝采用設計限定的方式,除銹后應確認構件表面達到清潔程度方可涂裝;涂裝過程中應檢查涂料品種、涂裝遍數和涂層厚度,其結果必須符合設計要求。

3.3鋼結構安裝的質量控制

構件的安裝質量決定工程結構的尺寸偏差,豎向構件安裝應待樓層驗線后進行。為保證安裝精度,所用測量儀器應在檢定有效期內,首節柱安裝后應及時進行校正。監理應采用全站儀對安裝構件進行測量復核;首節以上的柱定位軸線應從地面控制軸線直接引上,不得從相鄰下層柱的軸線引上,以免累計誤差;構件的安裝順序應符合審定的施工方案,并形成穩定的空間剛度單元;構件安裝時,應注意檢查摩擦面,確保其干燥、清潔,無污垢、浮銹。

3.4堅固件連接的質量控制

堅固件連接是鋼結構安裝的又一重要環節,本項目采用10.9級扭剪型高強螺栓,規格包括M16、M20、M22等,摩擦面抗滑移系數為0.50。高強螺栓安裝時,監理應檢查螺栓是否能自由穿入螺栓孔,不得強行穿入。若發生螺栓不能自由穿入需要擴孔時,擴孔數量應征得設計同意。扭剪型高強螺栓連接副除螺栓、螺母外,只安裝一個墊圈,螺栓長度應根據連接板厚度選用,以終擰后外露2~3扣絲為標準。監理應檢查螺栓初擰、終擰扭矩值及施擰順序,且終擰后應擰掉螺栓尾部梅花頭,重點應檢查不能使用專用扳手部位螺栓的堅固情況。高強螺栓和焊接混用的連接節點,按先螺栓堅固后焊接的施工順序。

3.5鋼結構焊接的質量控制

鋼結構現場焊接過程是保證工程質量的關鍵,監理應重點檢查、嚴格把控?,F場焊工應持資格證并在認可范圍內焊接作業,焊接前應根據現場條件進行焊接工藝評定,過程中嚴格按工藝評定執行,不得隨意改變工藝參數。監理應對施焊過程進行檢查,焊接完成后應檢查焊縫的尺寸偏差和外觀質量,并按照一、二級焊縫的規定檢驗數量對焊縫進行無損探傷檢測。監理應對檢測過程進行見證,對存在缺陷的焊縫應按施工方案進行返修,焊縫同一部位的缺陷返修次數不能超過2次。構件的焊接順序應按方案進行,箱型梁焊接按照先底邊后側面的施焊順序,待底邊焊縫及側面焊縫通過探傷檢測合格后再進行箱型梁蓋板的焊接。長柱及多層梁應先焊接最上層梁,再焊接最下層梁,最后再焊接中間層梁。

3.6現場涂裝的質量控制

現場焊接完成,經無損檢測試驗合格,再對焊縫部位、焊接燒傷處和涂層碰損處的表面進行處理,隨后進入補涂和防火涂裝工序。工地焊接部位的焊縫兩側及預留區域,應使用與加工廠相同的各層涂料進行補涂,以保證涂料性能的相容性,各層涂料的涂布間隔時間應遵循涂料產品說明書的相關規定。防火涂料的品種性能必須符合國家產品標準和設計要求,并具有消防部門認可的、國家技術監督局檢測機構檢測后的耐火檢測報告和理化性能檢測報告,復試結果合格方可使用。為確保防腐漆與防火涂料不發生化學反應,要求施工單位先進行樣板施工,待驗收合格后再進行大面積施工。防火涂料噴涂完成后采用測量儀、鋼尺和測針檢查其噴涂厚度,最薄處厚度不得低于設計要求的85%。檢查鋼構件表面是否有漏涂情況,涂層是否存在未閉合、脫層、空鼓、明顯凹陷、粉化松散和浮漿等外觀缺陷。

3.7樓承板及栓釘的質量控制

鋼結構安裝、焊接驗收合格后,即可鋪設樓承板。樓承板應按設計給定的排版圖進行鋪設,鋪設時樓承板拼接槽口應對準,查驗樓承板與結構梁的支承長度應符合設計要求。栓釘焊接前進行焊接工藝評定,確定焊接工藝參數,每班焊接作業前先試焊,檢查合格后再正式焊接。栓釘焊接位置應按設計要求布設,同一梁上拉通控制線進行焊接,以保證焊接位置。焊接后監理應進行彎曲試驗抽查,以保證栓釘焊接質量。栓釘焊接完成后,應注意檢查樓承板內瓷環,確認垃圾已及時被清理干凈。

4BIM技術的應用

復雜結構靠人腦結合二維圖紙去想象比較困難,BIM技術能提供可視化模式,將傳統的二維構件圖紙轉化成三維的立體實物,使得復雜結構一目了然。BIM技術在復雜建筑結構體系尤其是鋼結構建筑中運用越來越多,本項目在監理質量控制工作中也運用了BIM技術,以下列舉兩個例子加以說明。(1)鋼骨柱生根于地下混凝土結構,鋼骨柱梁節點部位結構非常復雜,此節點涉及勁鋼梁柱的連接、主梁鋼筋連接器與型鋼柱腹板的連接、主梁角部鋼筋貫通型鋼柱腹板上預留過筋孔等。通過BIM平臺進行三維模擬,可以檢查鋼筋連接器的焊接部位是否影響梁整體鋼筋的綁扎和定位,節點部位鋼筋連接器在型鋼柱翼緣板焊接的尺寸排布及對質量的可控性。在型鋼柱腹板上開孔時,監理應注意檢查截面的缺損率,其不應超過腹板面積的25%,若開孔率過大,則應考慮采取適當的補強措施。腹板開孔不能采用現場火焰開孔,必須在構件加工廠進行機械式開孔,預留孔的定位應精確控制。(2)地上鋼結構節點結構復雜,特別是核心筒部位和異形結構部位,通過BIM模型對復雜結構進行可視化,監理人員能深入理解圖紙,可直觀地統計出需要檢測的焊縫數量,方便檢查箱梁柱內加勁板的位置及數量、焊縫坡口形式、斜撐焊接角度,以及現場安裝時H型鋼梁與連接板的位置關系等,從而保證構件加工質量和現場安裝質量。

5結語

鋼結構工程因其特有的優勢而越來越多地被應用于城市建筑中,在鋼結構工程施工過程中,監理要從技術上加強學習鋼結構專業知識,儲備必要的專業能力,真正發揮出工程監理的作用。工作中,除了要做好各分項工程的驗收工作以外,監理還要加強施工過程的監督檢查,這樣才能保證鋼結構工程的施工質量。本工程項目監理部認真檢查各種材料和構配件,嚴格監理的安裝過程各環節,合理應用BIM技術,使得鋼結構的工程質量得到了有效控制。

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