鋼結構工程的質量控制與管理

劉萬鳴

北京市住房和城鄉建設科技促進中心 北京 101199

引言

建筑工程在建筑的過程中需要利用到大量的鋼結構原料，這樣能夠幫助建筑物在使用的過程中具有更強的抗震性。相較于傳統建筑結構而言，裝配式鋼結構可通過構在工程內部的加工標準提升工作質量，讓原本冗長的加工步驟能夠得到縮減，這樣能夠從根本上提升按干部能夠結構的強度，后續工作的效率也可以獲得提升。[1]但隨之而來的是構件本身和安裝施工過程中的質量控制等一系列問題。本文通過以某學校工程通州校區項目載體，就構件加工制作、生產組織、現場吊裝安裝等一系列措施，對裝配式鋼結構生產及施工全過程質量控制，更好地將裝配式鋼結構建筑快速、環保、節能等優勢體現出來。

1 工程簡介

某學校工程通州校區項目鋼結構施工范圍包括小學部、初中部、高中部、食堂、圖書館、藝術樓，此部分鋼結構主要包含箱型柱、H型焊接鋼梁、H型熱軋鋼梁；鋼結構施工還包含體育館、實驗樓、門衛，此部分鋼結構主要包含體育館網架屋面（管桁架）、實驗樓桁架（主桁架、外環桁架、內環桁架），主要截面為圓管、箱型柱、箱型加肋鋼骨柱、H型焊接鋼梁、H型熱軋鋼梁。

本工程鋼板厚度范圍為8～44mm，材質為Q345B，鋼柱、鋼梁、隅撐等構件由加工廠加工完畢運至現場吊裝，大跨度鋼梁在地面預拼裝完成后吊裝。接頭焊接形式以橫焊和平焊為主。鋼柱與基礎采用地腳螺栓錨固，柱底采用強度等級為C30的無收縮混凝土進行填充。鋼結構主體安裝鏈接方式主要應用的是將栓接優勢和焊接技術相結合的形式，這樣能夠更好地將梁柱進行鏈接，并且需要在此期間應用到適合的高強度螺栓。鋼柱、鋼梁、隅撐等構件由加工廠加工完畢運至現場吊裝，大跨度鋼梁在地面預拼裝完成后吊裝。

2 加工制作的質量控制

2.1 原材料的質量控制

原材料質量管控是整體質量控制的基礎，結構安裝工作在實施的時候所選擇和使用的鋼材規格應該進行系統化地考量，一定要嚴格依照國家標準實施采購，一定要對鋼材的屈服強度實施系統化地檢查，并且需要根據實際需求選擇具有可焊性的材料，并且需要對其成型性提出要求。原材料入庫前應依據相關驗收標準，做好外觀檢查、取樣檢測等驗收工作；每批鋼板必須有質保書、材料名稱、型號、尺寸、爐批號、力學性能試驗報告及日期應清晰無涂改；鋼板表面波浪度、平直度應符合規范要求；表面劃痕、麻點和銹蝕要滿足要求；力學及沖擊、化學分析及平均晶粒度試驗等應符合規范。

2.2 加工制作的質量控制

鋼構件的制作本身就具有較強的復雜性，安裝施工工作是所有工作正式開展前的首要工序，鋼構件質量的優劣對于后續工作的順利進行有著極為重要的影響。在鋼構件在正式的制造前，應用BIM深化設計建立信息模型，采用BIM三維建模技術進行圖紙的繪制并導出，利用先進數控生產設備，對零部件精準加工，根據構件生產圖紙進行組對、焊接、矯正、表面處理，結合BIM信息模型完成復雜節點及構件模擬，減少因人為因素造成的質量精度降低。[2]

鋼構件在制作的過程中，需要盡可能減少對長條形結構的使用，并且需要避免切割過程中出現任何的形變；在實施切割板材工作的實施的時候，工作人員需要充分考慮到各種技術的使用對板材的影響情況，這樣才能夠切實減少收縮形變情況出現的幾率，所使用的構件的尺寸才能夠符合實際需求，也能夠節省更多的成本資金。為了能夠切實避免相關情況的出現幾率，工作人員需要實現準備好模具來控制構件形變的幾率。

焊接質量直接影響結構性能，焊接過程不可避免地會出現一些焊接缺陷或殘余應力，做好焊前準備及焊后應力釋放處理和成品檢驗工作，保證鋼結構工程的焊接質量。焊接操作人員必須持證上崗，施焊前要做焊接工藝評定，根據焊接工藝評定和作業條件選擇焊接材料；焊接完成后，檢查焊縫質量。焊縫外觀尺寸應符合圖紙要求，同時采用無損檢測，檢查隱蔽焊接質量。

3 生產組織控制

3.1 組建完善的質量保障體系

在現有鋼結構工程的安裝建設當中，科學合理的質量保障體系可以極大程度地促進工程建設質量和建設效率的提升，所以項目在開始階段便需要充分貼合工程的實際進行情況構建完整科學的質量保障體系。在此種體系的具體執行過程中，將項目經理作為核心的工程技術責任人需要形成對施工質量的全面認識和了解，對施工現場的安裝技術負責人則需要監督施工流程中的各項細部質量，以便于從根本上促進施工質量和施工效率的提升。為切實有效地保障施工全過程的各項流程和工序的正常進行，需要在項目管理部門當中設定相應的子控制部門，部門設計應該涵蓋材料質量管理部門、質量抽檢部門以及檢驗部門等，自上而下地形成更為完整的質量管理結構。對于關鍵施工流程，項目的管理部門則需要確定更為完整具體的質量管理機制，尤其是在驗收隱蔽工程、構配件實驗等方面的質量控制尤為重要，在此階段更需要按章辦事，嚴格有效地做好對工程項目質量的管控，針對于施工技術人員的資格的問題，項目管理部門有必要切實有效地保證現場施工人員在資格允許的前提支撐下開展各項施工活動。對待包括焊接工人、高空作業工人等在內的特殊工種，需要做到持證上崗，定期開展對施工人員的技術教育和培訓，促使工作者形成更為完整的質量意識和安全意識。[3]

3.2 物資準備以及勞動力配備

鋼結構吊裝使用機械較多，生產負責人負責根據圖紙和材料清單編制更加合理的的機械設備購入計劃，并且需要在時間和性能等方面記性精細化考量，這樣才能夠切實滿足社會的實際需求。生產經理在執行工作的時候需要根據機械設備的實際需求量將施工各個階段的任務穩妥完成，這樣能夠顯著提升設備的工作質量，正確獲得更多的經濟效益。

生產經理根據生產計劃提前組織工人入場，入場工人需要經歷的流程：入職前健康體檢合格→參加安全培訓合格→參加三級安全教育合格→領用個人專用勞保用品→工作前接受技術交底與安全交底。特種作業人員如信號工、電焊工等需持有效證件上崗。

3.3 產品運輸控制

由于工程所需要的鋼材加工時間和生產使用順序的不同，所以要提前制定加工計劃。構件在加工完成后，做好產品運輸計劃，保證材料供應能夠跟上工程進度也是一項重要的任務。

運輸過程中，為保護成品構件不被損壞，構件裝車時，對構件與鋼絲繩索間用木方或其它軟物進行隔開，避免構件與鋼絲繩索接觸后所造成摩擦損壞；同一車裝載多層構件時，用木方對其構件進行隔開。裝車過程中，為提高運輸效率，每一車利用空閑空間進行吊裝輔材的輸送。發運每一車構件時，附上相對應的構件清單，以便發運方與接受方有據可查，避免引起混亂。運輸構件前，事先對運輸路徑進行調查、確保車輛運輸時不出現問題。另外，對工程現場及工程現場周邊的情況提前與吊裝單位進行磋商，防止因道路問題導致材料輸送困難。

3.4 產品入場檢驗

鋼構件加工完成后進場，按貨運單檢查所到構件的數量及編號是否相符，檢查產品的外觀尺寸是否符合要求，是否進行防銹處理，同時檢查材料的產品合格報告、復審報告等紙質材料是否齊全。在推動檢查檢驗工作的建設的過程中，需要明確檢查檢驗工作需要囊括多項內容，包括連接材料、鋼材料以及涂料等等，同時具備此類材料的檢驗報告方可對其進行應用。在高強度螺栓的檢查工作中，需要重點判定螺栓表面的摩擦抗滑移的系數；在焊接拼裝構建的檢查工作中，應該將焊縫無損檢測報告以及圖層檢測報告作為檢查的關鍵工作，此外還需要做好對焊縫的損傷情況的監督檢查，從根本上提升質量。

4 施工安裝的質量控制

現場嚴格把控構件進場驗收，并從測量放線、預埋件預埋、鋼柱吊裝、桁架安裝、鋼梁安裝、高強螺栓施工、焊接施工、防腐防火等工序做好過程管控，嚴格執行三檢制。[4]

4.1 安裝前的質量控制

4.1.1 地腳螺栓預埋

螺栓預埋工作質量將會對整個鋼結構安裝工作的順利實施造成影響，由此，工作人員需要對此給予高度重視，預埋螺栓工作在實施之前需要在基礎封模之前開展。當所有螺栓組裝工作完畢后，工作人員再積極使用經緯儀以及卷尺等設備對螺栓的位置進行精準把控，這樣能夠有效防止位置出現誤差。

4.1.2 安裝準備

（1）技術準備：系統、認真的熟悉圖紙，注意與每一個節點相關聯的零部件；充分理解設計意圖，切實掌握技術規程與質量標準，逐級做好技術交底；配備足夠且經檢測合格的檢驗儀器。

（2）施工準備：首先應將安裝場地及堆放場地平整；其次依據施工進度對安裝全過程進行合理分段，按照“先裝先進”原則，組織后續施工所需全部鋼構件及零部件進場。

（3）材料準備：鋼結構零部件較多，因此材料的現場管理至關重要。材料管理人員應根據圖紙和構配件清單，對到貨的所有鋼構件、零部件進行清點、檢驗，發現有缺貨或型號不符時應及時告知反饋信息。

（4）檢查驗收：復核基礎螺栓位置（軸線、標高），檢查基礎螺栓尺寸是否與布置圖上所給尺寸一致；檢查混凝土基礎是否已滿足強度要求；對照供貨清單核對材料，檢查是否有所遺漏，是否有卸貨損壞。

4.2 鋼結構安裝質量控制

4.2.1 鋼柱吊裝：鋼柱需要采用汽車吊裝的方式進行吊裝工作，吊裝快到位的時候，工作熱人員需要積極利用柱腳底板設備或者是軸線標記對各個地方的位置進行校對，利用一定數量的經緯儀進行數值測量。在校正后，工作人員需要切實擰緊地腳螺栓，并且需要使用纜風繩對各個位置加以固定。為了能夠切實保護鋼柱表面涂層，吊裝使用帶橡膠套的鋼繩或用軟質材料包覆鋼柱綁扎處。初始吊裝的鋼柱應用纜繩或支撐加以固定，待初校及緊固地腳螺栓完畢后，結構連成一個穩固的空間剛度單元后才可拆除臨時支撐。

4.2.2 鋼梁安裝：為保證吊裝安全及提高吊裝速度，鋼梁在工廠加工時設置焊接吊耳作為吊點。對于大跨度、大噸位的鋼梁吊裝采用單件吊裝法進行吊裝。鋼梁對接完畢后用水平卡尺進行垂直度測量。當高強螺栓緊固（初擰）完成后，對鋼梁進行整體觀測。焊接完成后，對鋼梁再次進行復測。構件吊裝時，應考慮溫度變化對構件的彎曲和伸縮量引起的變化。

拼裝后單機吊裝時，應采用平衡梁輔助吊裝，吊裝前應先試吊，確認鋼絲繩扣鎖緊、鋼梁無偏斜，才可正式起吊。吊裝中設溜繩，以調整方向和保持穩定。梁吊裝到位后，安裝人員在安全操作平臺上完成柱與梁的高強度螺栓連接以及分段吊裝的梁高強度螺栓連接。

4.2.3 高強度螺栓安裝：安裝高強度螺栓的時候工作人員也需要進行多角度的思考，一定要讓構件的表面處于干燥整潔的狀態，在作業的時候也需要選擇在晴朗干燥的天氣中進行。高強度螺栓在進行使用的時候需要分兩次進行擰緊，當天準備安裝的螺栓需要在當天擰完，其暴露在外側的絲扣數量應該多于2扣，禁錮高強螺栓的時候需要根據實際情況使用適合的測力扳手，必須嚴格檢查螺栓加工質量和安裝保護，做好抗滑移系數試驗。由于鋼構件的制作誤差等原因，極容易影響螺栓安裝時的穿孔率，尤其是構件的變形和扭曲。在安裝高強螺栓時，必須保護好其摩擦面，并防止被污染和銹蝕。

4.3 施工焊接、防腐的質量控制

裝配式鋼結構建筑在實施焊接工作的時候，其作業面積是較大的，并且在很多時候需要在高空的位置進行作業，這就需要工作人員更好地控制和使用吊裝工序，焊接技術本身也具有較強的復雜性，工作在實施的時候要求焊縫質量維持在較高的水準。不僅如此，其他工作程序也需要進行良好控制，這樣才能夠從根本上保證焊接工作的順利竣工。

現場焊接工作在實施的時候工作人員需要對平面圖的內容進行深刻研究，隨后再根據實際情況采用最為適合的焊接工藝。焊接工作在實施的時候也需要遵循一定的順序，一定要先從上層進行焊接，隨后再焊接下層的構件，在焊接工作實施的時候還需要遵循對稱原則，這樣能夠切實減少焊接工作的拘束度，這樣能夠在最大程度上減少焊接形變的幾率，防止出現任何的誤差問題。工作人員在使用的C02保護系統的時候還應該切實做好相應放風措施。[5]

厚鋼板焊接應根據施工現場條件及環境溫度，確定預熱、后熱、層間溫度控制專項方案，并嚴格實施。

現場焊縫焊接工作完成后，工作人員需要對鋼結構的外觀形態進行檢測，只有檢驗合格后方可進行后續的防腐涂裝工作。在這項工作實施前需要對鋼結構進行除銹處理，隨后再實施底漆的涂刷，讓防腐工作能夠切實發揮出重要的效果。

4.4 鋼結構的除銹和涂裝

眾所周知，除銹與涂裝是確保鋼結構滿足耐久性要求的關鍵前提，項目施工當中設置了合理的施工步驟與質量把控措施。首先，除銹和涂裝的質量把控。1.構件在結束加工和安裝以后，開展全方面的除銹。2.運輸及吊裝期間，派遣專業人員對涂裝層實施檢查，及時完成對損壞處的修補。3.安裝節點的螺栓與焊縫，待安裝的質量達到要求以后，在固定的時間內結束除銹與涂層工作。其次，防銹漆質量控制。鋼結構本身在工廠涂裝二底防銹漆，現場只需要對高強螺栓接頭、感到接縫及其運輸碰撞的部分實施補涂。最后，防火涂料質量把控。場地涂裝防火涂料，在涂裝以前對于涂裝部分的表面實施清理，依據二級防火標準設計所需要的涂層厚度與遍數涂裝施工。

5 結語

在建筑行業全面快速發展的今天，裝配式鋼結構具有廣泛的應用前景。為讓鋼結構施工質量獲得顯著提升，工作人員需要在各個工作節點做好相應的質量控制工作。憑借科學合理且富有精細化特點的施工技術，工作人員需要對后續的施工方案加以調整，讓準備工作能夠更加詳實，工程的總體質量能夠獲得顯著提升。本文以裝配式技術領域下的鋼結構質量控制為研究對象，從原材料到施工各重要環節進行分析，對質量控制的重要環節進行了闡述，把控各環節的質量控制，提醒工作人員施工過程中可能出現的質量問題，更好地提高裝配式鋼結構整體質量控制精度，發揮出裝配式鋼結構建筑綠色、節能、快速裝配的優勢特點。[6]