鋼結構工程施工過程質量問題及管理對策分析

徐禮全

(中冶建工集團有限公司安裝工程分公司，重慶 400800)

0 前 言

目前，鋼結構已經成為我國建筑的主要結構形式，鋼結構在建筑領域占據較高的地位，為我國建筑行業貢獻了巨大的力量。但在鋼結構建筑發展的同時，也存在一些問題，如一些鋼結構建設施工中缺少完善、科學的管理制度，造成工程中存在質量、安全等問題。鋼結構不同于傳統的建筑工程，對人員素質、技術水平、操作設備等要素都有很高的要求，如果出現事故問題會產生十分嚴重的影響。所以，在實際施工的過程中，必須要采取有效的質量和安全管理措施，有效解決工程中存在的各項問題。

1 鋼結構工程的技術特點

1.1 優缺點

優點主要有以下方面。第一，鋼結構的質量輕。與其他材料相比，鋼結構具有更大的容量，強度也比較高，在承重相同的情況下，鋼結構更加輕便。一方面，恒荷載比較輕，尤其結合輕質維護結構使用時，恒荷載和地震作用對建筑造成的影響會有明顯的減小，并且對地基的要求不高；另一方面，構件截面較小，尤其在采用新結構體系的情況下，利用全新的設計理論進行設計，使鋼構件的截面更小，但承重更高。第二，具有良好的預制和通用性能[1]。在建筑施工的過程中，不僅要控制質量，而且要降低成本提升效率。鋼材可以工業化批量生產，同時在同一模數的情況下，不同材料、形狀、工藝的鋼構配件可以通用。鋼構件連接方式主要有焊接、螺栓和鉚釘三種，便于施工。第三，具有較強的可塑性與韌性。建筑工程對可塑性有很高的要求，材料如果突然出現脆性破壞會對建筑造成較大的影響。鋼材具有良好的塑性和伸展率，所以不會因為突然力而繃斷，同時韌性良好，可以承載較強的運動力。第四，可以滿足大跨度要求。在現代社會中，大規模、大跨度的建筑不斷增多。鋼材的跨度比較靈活，可以提升單位面積的鋼結構，進而促進成本降低、質量提升。第五，符合綠色環保的要求。鋼結構容量大，具有占地面積小的特點，可以減少土地資源的浪費，也能降低對開山挖石的需求，可以保護生態環境。不僅如此，減少混凝土制作，可以縮減工作量，也能消除大部分噪音污染和粉塵污染。資源方面，鋼材具有較高的回收利用率，避免了不必要的材料浪費。

鋼結構的缺點主要包括以下幾個方面。第一，構件剛度不高。在鋼結構之中，鋼材的構件質量好、強度高、截面小，相比于混凝土構件，鋼結構構件長細較大，抗側彎、扭矩的剛度相對較低，穩定性容易受到影響。第二，防火性能較差。鋼結構導熱性能較好，如果受熱溫度在200℃以上，則會影響鋼材的硬度和韌性，如果在600℃以上，會影響鋼材的承載能力。第三，缺少抗腐蝕能力。在潮濕的環境中，鋼材容易腐蝕，如果被腐蝕，承載能力就會受到影響。第四，低溫性較差，構件容易出現脆斷的情況。如果環境溫度較低，鋼材塑性、韌性都會受到影響，如果溫度在臨界值以下，則會出現低溫冷脆的情況。

1.2 質量問題特點

在鋼結構施工的過程中，可能會出現各種質量問題，其具有多樣性、復雜性、嚴重性、可變性的特點。多樣性即鋼結構工程的質量問題有多重表現形式，包括材料撕裂、結構變形、整體倒塌等。復雜性即引發問題的因素較多，產生的原因也比較復雜。如，屋面漏水是一種質量通病，造成漏水的原因有很多，所以解決問題的難度也比較大。嚴重性也是主要特點，一些質量問題會帶來重大事故，輕則成本上升，重則人員傷亡，造成較為惡劣的社會影響。可變性即隨著時間的推移，質量問題會逐漸累積增加，程度也會不斷加深。

2 鋼結構工程的主要質量問題

2.1 資料不全

鋼結構工程中常見的質量問題有很多，資料不健全是最主要的質量問題之一。缺失的資料有很多，包括質量證明文件、原材料監理審批文件、工程記錄等。而一些工程的資料雖然健全，但與規范要求不符。以探傷報告為例，一些施工單位沒有對不超過8 mm的鋼板對接縫進行UT探傷，所以缺少相關資料；焊接工藝報告也與規范要求不符，沒有正確填寫焊接設備，或報告內容比較簡單，沒有進行詳細的解說；焊工技術水平較低，沒有專業的資格證書，并且缺少安全意識，進而引發質量問題。

2.2 圖紙會審

在工程建設的過程中，要保障工程質量，做好圖紙會審工作尤為重要。施工前需要嚴格審核圖紙，尤其是圖紙存在不足或與國家規范不符的情況下，必須要明確指出。在實際會審中，經常會出現圖紙應用規范不健全、設計說明不清晰、鋼材等級不明確、焊接方式未注明、除銹等級未標明等問題，這些問題都會影響工程質量，造成工程施工無法順利開展。

2.3 化學成分

在鋼材中，化學成分含量比例會直接影響材料性能。鋼材中的有害成分會造成材料缺陷。例如，Q235鋼材的鐵含量較高，占99%，碳、硫、氧等元素占比1%。雖然占比較小，但對鋼材影響較大。其中，碳屬于有益元素，可以提升鋼材的抗拉強度、屈服強度，但會影響可焊性、冷彎性等性能；氧屬于有害成分，可能會引發發熱脆斷的情況。

2.4 加工制作

鋼結構工程加工制作就是加工鋼構件，根據設計圖紙詳細設計構件圖，然后采用相應的工藝技術和設備將不同規格、形狀的鋼板進行切割處理，并且拼裝焊接成構件。在實際加工的過程中，可能會出現一些問題，進而影響構件質量。包括使用號料時采用的鋼尺沒有校正，沒有嚴格審查材料、預留工余量等等。在組裝的過程中，沒有設置組裝臺架就進行H型鋼的焊接，造成偏差較大[2]。在焊接的過程中沒有設置引熄弧板，造成焊縫不符合要求，拼接邊緣存在凹坑等問題。鉆孔作業的過程中沒有先掌握圖紙，單雙排孔相互錯開，重新開孔后沒有補齊鉆孔。在安裝的過程中，沒有做好尺寸控制，出現錯位的情況。此外，還存在防腐不當等問題。

2.5 運輸安裝和維護

在鋼結構運輸、安裝和維護的過程中也會出現一些質量問題，具體如圖1所示。

圖1 鋼結構工程運輸、安裝、使用維護中的問題

3 鋼結構工程質量問題及管理案例

3.1 工程概況

以工程實際為例進行分析，某工程為單層鋼結構廠房，結構安全度為二級，設計使用年限為50年，總體建筑面積為18 378 m2。平面尺寸和跨度分別為157 m×116 m和24+24/20/24+24(m)，其中柱距為7/7.5 m，總體建筑高度在10.3～12.8 m。計劃在180天內完成施工，采用0.5 mm厚度的型鋼制作屋面，下面鋪設12K巖面保溫層，同時配合夾筋鋁箔。

3.2 事故分析

要解決工程質量問題，首先要對工程質量產生的原因進行分析，主要包括以下方面。第一，忽略防腐工作。由于廠房主要用于存放鉛酸蓄電池，所以環境中的酸霧濃度較大，但施工中僅僅將重腐蝕區域的窗戶更換為塑鋼窗，并沒有采取其他有效的防腐措施，設計文件中也未對此做出更詳盡的分析。第二，防火設計較差。國內已經對鋼結構的防火工作做出明確規范，設計人員一定要先明確耐火極限等級，然后做好防火設計，但該工程的設計師對防火設計不夠重視，造成工程存在質量安全隱患。第三，構件布局不合理。該工程沒有嚴格按照圖紙施工，在施工的過程中，其中一個軸和兩個老廠房連接在一起，沒有對老廠房銜接施工圖進行更新。第四，干涉。中間鋼柱抗剪鍵干涉了基礎圈梁主筋，在安裝的過程中，鋼柱沒辦法落在原本的標高位置，造成設計變更；第五，設計圖紙中的內容為內天溝，沒有詳細說明內墻板布置的方式，造成工程量清單存在漏項的問題。

3.3 問題處理

針對上述問題，首先要明確產生問題的主要原因。在該工程中鋼結構的化學、電化學腐蝕問題比較嚴重,這主要是因為空氣中有氧氣且廠房處在碳酸、硫酸等氣體含量較高的環境中，長期接觸會造成鋼結構氧化，進而出現銹蝕的情況。而且鋼結構材料本身就具有缺陷型，包含各類雜質，所以存在電位差，可能出現原電池的情況，進而造成腐蝕。在溫度、濕度較高的情況下，腐蝕速度會加快。針對腐蝕問題，可以從根本上入手，采用噴涂鋁或鋅的方式，二者是負電位，可以與鋼形成犧牲陽極保護作用，進而使鋼結構集體更加牢固，也能延長涂層壽命。也可以采用納米技術，包括無機覆蓋層主體結構納米化等等。在前期可以采用機械處理法，包括噴丸和拋丸兩種處理方式[3]。也可以采用耐高溫有機硅工藝，不僅具有防腐效果，還能提升鋼結構的耐熱能力。由此可見，在鋼結構防腐的同時，也要加強防火設計。除了涂刷防火材料之外，還要做好區域劃分，或者采用包封法、屏蔽法、水噴淋法、疏導法等方法。具體的方法選擇可以根據實際情況進行判斷，本工程可以采用屏蔽法，將鋼結構包藏在耐火材料構成的墻體、吊頂之內，減少鋼材料和火災的接觸。同時也可以采用疏導法，將熱量傳到構件上，消耗掉熱量后避免溫度升至臨界值，確保鋼結構的完整安全。

3.4 管理措施

針對上述各類質量問題，施工單位要采取有效的處理措施，具體包括以下幾點。

1)要嚴格依照規范標準進行設計施工。在工程設計的過程中，要重視規范標準的要求，不僅要采用先進的技術，還要對經濟成本進行控制，確保工程質量安全可靠。設計人員要對各項技術文件進行詳細的調查，并深入學習相關的標準規范，在實際設計的過程中嚴格貫徹和落實。由于我國鋼結構起步較晚，所以規范、標準還有待健全，應該結合實際施工建設的經驗，以及技術和材料的發展趨勢，制定更加科學、可靠的標準規范，為工程設計、施工提供更多依據。

2)加強一體化施工的推廣，培養更多優秀的設計人員。在實際工程中，可以采用總承包模式，對工程投入成本進行控制，同時提升工程施工的效率，提升整個工程的效益。如果本文所述工程采用總承包的模式，可以減少15%的資金投入量，也能縮短35%的建設周期，既可以促進質量水平的提升，又能為建設單位帶來更大的效益。所以，應該參考市政工程設計方案，同時學習各種大規模工程的施工設計經驗，發揮總承包模式的作用，促進工程效益的提升[4]。在人員方面，要著重培養技術人員，提升技術人員的專業水平和知識儲備。在鋼結構實際設計的過程中，設計人員要根據標準規范進行工藝、材料、設備等內容的篩選，保障設計內容符合質量要求，對權責進行詳細的劃分，避免發生問題時出現推諉責任的情況。

3)加強材料檢測，建設專業的制作、安裝和檢測隊伍。要全面提升各個工作人員的技術水平，有效落實檢測工作，杜絕不良競爭、貪污腐敗等情況，嚴格檢查材料、設備的質量，為工程建設奠定良好的基礎。此外，要積極發展配套產業，加強節能、環保等產品的投入，從墻體、屋面等多個方面入手，保障鋼結構工程符合要求。此外，也要加強人員管理工作，提升施工人員的質量安全意識。

4 結 語

綜上所述，針對鋼結構工程中存在的質量問題，首先要明確引發問題的具體原因，然后根據問題原因采取對應的解決措施。其次，要加強質量管理工作，可以從標準規范、一體化施工、人員培養、材料檢測等多個方面入手，對建筑工程的質量進行嚴格的把控，全面確保工程質量與安全。

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