淺談鋼結構工程質量通病及預控

張 剛 韓隨平

0 引言

鋼結構具有自身強度高、抗震能力強、工業化程度高、施工速度快、環保、鋼材可回收利用符合可持續發展,更是順應時代的要求等,由于鋼結構具有以上諸多優點,近幾年來,鋼結構得到了迅猛的發展,鋼結構在各個領域得到了廣泛的應用。鋼結構工程的質量通病也越來越引起人們的重視,因此針對鋼結構工程施工中常見的質量通病提前采取一些預防措施控制,具有很重要的現實意義和必要性。

1 鋼結構工程所用的原材料與設計或規范不符

1.1 鋼材用錯

鋼構用鋼材主要有碳素結構鋼Q235鋼、低合金鋼16Mn鋼、15MnV鋼等,其中Q235鋼共分A,B,C,D四個等級。很多大型廠房工程設計常采用Q235B鋼,該種鋼的沖擊韌性要求高,但在實際工程施工中,很多人常常想當然或者粗心地認為是Q235鋼就行了,所以常有采用不符設計要求的Q235A鋼的情況,實際上該鋼號只保證抗拉強度、屈服強度、延伸率和冷彎性能,不保證沖擊韌性,而且因含碳量高而可焊性較差,對于有吊車梁等承受動載的構件,必須保證鋼材具有沖擊韌性。另外,有些設計單位僅在設計圖上標明Q235鋼,而未注明等級,這個問題必須向設計人員澄清,在圖紙上明確標出。

1.2 焊條用錯

Q235鋼同Q345鋼連接,大都錯誤地采用E50系列焊條。這種情況在設計無要求時常會產生。通常,對于Q235鋼來說,焊條應選用 E43系列,對于Q345鋼,應選用E50系列。對此,我們必須認識到用錯焊條相當于用錯鋼材,所以,對焊條的選用,必須嚴格按照規范要求進行正確選用,不可盲目地憑經驗選用。

2 柱腳預埋螺栓偏差

2.1 預埋螺栓定位不準

預埋螺栓的定位不準,常造成鋼柱安裝困難,有時將柱頂部混凝土拉碎或拉崩;或者造成柱腳板需擴孔等后續問題。

造成預埋螺栓偏位的原因主要有:

測量時儀器的誤差和測量人員在測量時造成的誤差。

澆筑中的移位,現在澆筑過程中都是采用機械化,混凝土流速大,流量也大,對模板的沖擊力大;還有混凝土在模板四周分布不均勻,模板各邊受力差別大,這些都會引起模板的變形和移位,從而造成螺栓的整體移位,螺栓的傾斜,這一偏差較大,常以厘米計,往往造成柱子難以達到準確的位置。

施工時,一般混凝土澆筑施工和鋼結構不是同一施工隊,前者工人一般不考慮后者的施工,野蠻施工,振動棒和鐵锨隨意碰到預埋螺栓,這一偏差也較大。

防治措施:使用經過檢測合格的測量儀器,提高測量準確度,盡可能減小測量誤差。施工時控制混凝土的入模速度,減小對模板的沖擊力。現場技術人員加強監督管理。澆筑混凝土時,要求鋼結構施工隊安排專人進行值班,發現移位及時糾正。

2.2 預埋螺栓標高偏差

螺栓標高的偏差,這種成因與平面位置偏差成因相同。有時擔心混凝土澆筑面超高,施工時故意將混凝土面做低,這樣使預埋螺栓外露過長,當采用下螺母調整柱的標高時,預埋螺栓承受著柱傳來的豎向力和水平推力,預埋螺栓成為懸臂的受壓彎構件,這種荷載可能使細長預埋螺栓失穩而破壞,這也是造成許多鋼結構工程在安裝過程中倒塌的直接原因。

防治措施:像上面這種情況就不能單獨用下螺母來調整柱子的高度,下面一定要加墊板支承。墊板應設置在靠近地腳螺栓的柱腳底板下加墊板,每根地腳螺栓則應設1組～2組墊板,每組墊板不得多于5塊。另外須注意墊板與基礎面和柱底面接觸應平整、緊密;二次澆灌混凝土前墊板間應焊接固定。

3 高強度螺栓連接安裝不符合規范要求

產生原因:基本概念不清楚,將高強螺栓和普通螺栓混為一談,沒有認識到高強螺栓的重要性,施工時沒有嚴格按照規范進行施工,憑經驗施工。

防治措施:正確理解高強螺栓,并嚴格按照規范進行操作,關鍵是各級技術人員要加強監督檢查,高強度螺栓的擰緊應分為初擰、終擰。對于大型節點應分為初擰、復擰、終擰。初擰扭矩為施工扭矩的50%左右,復擰扭矩等于初擰扭矩。為防止遺漏,對初擰或復擰后的高強度螺栓,應使用顏色在螺母上涂上標記。對終擰后的高強度螺栓,再用另一種顏色在螺母上涂上標記。高強螺栓現場安裝中嚴禁氣割擴孔。高強螺栓外露一般要求不少于2扣～3扣,允許有10%的外露1扣或4扣。

高強度螺栓在初擰、復擰和終擰時,連接處的螺栓應按一定順序施擰,一般應由螺栓群中央順序向外擰緊。

高強度螺栓的初擰、復擰、終擰應在同一天完成,不可在第二天以后才完成終擰。

施工扭矩的正確計算方法:查GB 50205-2001規范可知,初擰扭矩的計算公式:

扭剪型:T0=0.065Pc×d。

大六角型:T0=0.5Tc。

終擰時,扭剪型高強度螺栓以梅花頭擰掉為擰緊標志。對于除因構造原因無法使用工具擰掉梅花頭的,其在終擰中不掉的梅花頭不能超過該節點螺栓總數的5%,且要按照規范要求用扭矩法等進行標記,并進行終擰扭矩檢查。

大六角頭高強度螺栓的施工扭矩按下式計算確定:

Tc=k·Pc·d 。

其中,Tc為施工扭矩,N·m;k為扭矩系數,參照規范進行選取;Pc為高強度螺栓施工預拉力標準值,kN;d為高強度螺栓公稱直徑,mm。

4 構件拼裝偏差

產生原因:構件在運輸及堆放時產生變形;起吊后產生撓曲變形;安裝時的累計誤差。

防治措施:構件在裝車運輸過程中要采取有效保護措施,卸車堆放必須墊平整;對大型構件的起吊位置,要經過計算確認;選擇合理吊點,要統一指揮,平穩起吊;為盡量消除累計誤差,構件在拼裝時應從中間往兩邊分,并加強過程測量,發現偏差后,要及時找出原因并調正校好;安裝過程中如發現偏差過大,千萬不能強行校正或隨意擴孔,應交設計方采取技術補救措施解決。

5 鋼柱垂直偏差

產生原因:鋼柱吊裝完成后,柱腳墊塊沒有及時墊好,或者墊塊不平衡。防治措施:鋼柱吊裝完成后,要在柱腳的四個方向及時加塞鋼墊塊,防止鋼柱加荷后失穩變形。當測量校正完成之后,要及時進行二次灌漿,并要確保灌漿質量。

6 屋面及天溝漏水

產生原因:收口收邊搭接處沒有處理好,打膠不好。

防治措施:屋面漏水多發生在屋面板與采光板、通風設備之間的搭接處,故應對上述位置作重點檢查。天溝漏水除多發生在搭接位置外,要特別注意屋面板伸入到天溝處的搭接收邊,要防止雨水倒流進室內;同時要注意天溝內的排水管帽應使用球形管帽,不宜使用平蓖管帽,以免造成排水不暢。

7 鋼結構防火涂料

產生原因:防火涂料厚度不夠,表面凹凸不平。

防治措施:鋼結構進行噴涂前,表面的鐵銹、塵土雜物清除干凈,防火涂料施工時應分遍噴涂,噴涂時,噴嘴應與鋼材表面保持垂直,噴嘴至鋼材表面距離以保持在40 cm～60 cm為宜,必須在前一遍基本干燥或固化后,對于前一遍漆面上留有的砂粒、漆皮等應用鏟刀刮去,再進行第二遍的噴涂,噴涂時操作人員應注意噴涂的厚度,應用測厚儀隨時監測涂層厚度,噴涂后的涂層應剔除乳凸,表面應均勻平整。

8 結語

鋼結構在工程領域發展迅猛,市場前景廣闊,隨著鋼結構的廣泛應用,大型鋼結構的技術難度會越來越大,加工、安裝精度要求也越來越高,質量問題也會愈來愈受關注。鋼結構工程技術人員必須加強學習有關鋼結構工程的專業知識與管理內容,及時掌握新技術、新工藝、新方法,樹立良好的質量意識,從大處著眼,小處入手,切實有效地實施過程質量控制。在鋼結構工程施工過程中,以質量求生存,切實抓好鋼結構工程的過程質量控制,這樣才能防止質量事故發生,促進鋼結構工程的施工質量再上一個新的臺階。

[1] 鞏玉胂.工程質量控制[J].山西建筑,2008,34(2):236-237.