宋力业
中交第四航务工程勘察设计院有限公司 广东 广州 510230
摘要：钢结构有着材料强度高、结构自重轻、整体刚度好、变形能力强的特点，特别适用于大跨度结构、重型厂房结构、大型场馆、超高层领域。钢结构构件制作简单，生产过程易于实现工业化、自动化、精度高，在施工现场可以采用螺栓拼装，因此可以缩短施工周期。本论文依据作者亲身经历的非洲某国的国际机场升级改建项目为背景（以下简称为X项目），阐述钢结构工程的施工组织和质量控制管理，从而为其他类似项目建设提供经验的借鉴。
关键词：钢结构；施工组织；质量管理
项目背景
X项目为新建设的航站楼，整体建筑物高度为16米，长为90米，宽为40.5米，建筑总面积5070平方米，采用钢框架结构，钢柱间距为9m×9m，部分钢柱间距为18m，屋面采用钢桁架，总钢材重约600吨。钢柱采用圆管，钢梁采用H型钢，屋面桁架为方管和H型钢组合。钢结构的生产和加工在中国完成，采用海运发送到现场，现场采用高强螺栓连接的形式。
施工组织
1根据进度计划的安排，落实钢结构的生产和加工
根据项目总进度的安排，提前落实钢结构的生产、加工企业。对于钢结构加工企业的选择，需要考察企业的工程业绩、企业信誉、生产能力、设备能力、人员素质、生产环境、安全生产的措施、质量管理水平等，经过综合考评后，选择满足本项目施工计划的企业。为了缩短现场施工周期，与钢结构企业签订合作协议时，必须明确按照施工计划进行构件生产和发运。
2钢结构的发运
钢结构在发运前应该按照产品的性能、结构形状、尺寸进行包装，包装需要满足运输和海上气候的要求。对于已经喷涂防腐油漆的构件，必须等油漆干透之后才能包装。在运输过程中保证构件不变形和破坏。对于高强螺栓和连接板等小件的配件，应采用木箱单独包装，并保证箱内配件在运输过程中不窜动和损坏。
钢结构加工制作期间，同时落实中国的海运代理及项目当地的清关代理公司。根据X项目的经验，代理公司的服务能力和服务质量也是影响施工进度的关键因素。在国内海运代理方面，需要考虑不同的发运港口、代理公司服务能力和质量、船期的安排、航线的安排等，避免运输过程影响钢结构按期到达施工现场。当地的清关代理公司也需要提前落实，详细了解报关、税务方面的工作流程，因清关代理涉及多个部门的配合，当地国家政府部门的工作效率、服务态度等方面的因素也是影响清关进度的关键因素。在了解清楚相关流程后，提前将相应的资料收集整理好并申报。
3现场的钢结构施工组织
3.1施工的准备工作
项目技术负责人组织相关的施工人员熟悉图纸，进行图纸审查，对于图纸存在的问题，提前与业主、咨询工程师、设计部门协商解决，施工人员间相互讨论图纸的安装要求，做到心中有数。同时组织安装班组人员、起重吊装人员、安全管理人员等做好技术交底工作。技术交底是一项重要的制度，是保证工程质量的重要措施，通过技术交底使安装操作人员掌握施工方案和施工注意事项的要求。
3.2施工总体安排和布置
钢结构安装的基本原则是“先安装立面再平面，先安装底部再上部，一般由中央向四周扩展，减少安装误差”。根据施工平面图、建筑结构形式、施工班组的数量合理划分施工作业段，保证现场施工的有序进行，同时考虑安装过程中结构的整体稳定性，保证施工作业的安全进行。
对于施工总平面的布置，需要考虑现场加工棚、材料堆放区域、安装机械的作业区域、临时道路、水电布置等相关因素间的相互影响，尽量减少施工过程的相关干扰、保证交通畅通和现场排水良好、减少材料搬运的次数，总平面布置应该为现场的文明施工创造有利的条件。
3.3起重设备的选择及钢结构的吊装
吊装设备选择原则是“安全、经济、适用、高效”，结合现场的施工环境、道路能力、施工进度、吊装重量、起吊高度、吊装安全等方面的要求，选择最佳的起吊设备。起重设备在正式开展安装前，需对吊具、钢丝绳、地基的承载力、设备起吊能力等方面进行验算，避免吊装过程中出现不利情况。
3.3.1钢结构吊装的质量要求
钢结构吊装应严格执行工序内的自检和工序间的交接检验制度，吊装前需对构件进行质量复查，合格后方可进行吊装作业。吊装前复查的内容主要包括焊缝、起吊耳板、螺栓孔、摩擦面的抗滑移性能及构件的外形尺寸等。吊装前宜进行吊装力学计算，合理布置吊点，吊装应保证构件不出现损伤。对于长而柔的钢构件，需重点控制吊装作业时构件的变形量。
3.3.2吊装的安全注意事项
使用合格的吊装人员。起重作业属于特种作业，个岗位人员必须持证上岗。吊装前对起重机和吊装工具、吊绳等安全装置的可靠性进行安全检查，发现问题及时处理。
吊装过程中，保证行走路线的坚实平整，软土地面宜作硬化处理或者铺设钢板。在吊装过程中，尽量避免起重机带载行走，当需作短距离行走时，荷载不得超过允许荷载重量的80%，构件离地面小于50cm，并将构件始终控制在正前方，控制好构件的摆动。
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合理布置吊点设置并将构件绑牢。吊起的构件要始终处于起重机吊杆的正下方，严禁斜拉斜吊。当使用双机吊装时，宜选用同类型的起重机，负载分配合理，单机荷载不得超过额定起重量的80%，两机应协调起吊就位，起吊速度应平稳缓慢进行。
严格吊装作业的各个环节，大风大雨等恶劣天气应停止吊装作业。恢复施工时应对起重设备进行全面检查，确认电气装置、防护装置、制动装置的灵敏可靠。
吊装作业过程中，必须有专职安全管理人员在现场指导，加强过程安全监控，对发现的不安全行为必须及时制止，吊装作业时，严禁吊机下方站立任何人。
4钢柱的安装
钢柱在吊装前应复查构件的尺寸、型号、外观质量，确保钢柱正确地安装到图纸的平面位置上。安装前在柱身上做好控制标记，通过测量预先将地脚螺栓的螺母调整到设计标高位置。钢柱在水平转移时，通常采用两点吊的方式，转运过程中严禁钢柱拖地行走，避免破坏钢柱。为了保护安装过程不破坏地脚螺栓，用钢套筒进行保护。钢柱安装时，钢丝绳绑扎在柱顶端，起重机缓慢移动，将钢柱调整至预埋的地脚螺栓上部，当钢柱离地脚螺栓20cm处通过安装人员的调整，柱脚螺栓孔对准地脚螺栓时，将钢柱缓慢落下就位，经初步校准钢柱的安装垂直度后将螺栓拧紧并将钢丝绳脱钩，其他钢柱的安装按照预定计划依次进行。安装完成后，通过测量来校核钢柱的安装精度，对存在问题的钢柱，必须进行调整，直至符合要求，以避免误差的累计造成其他层的钢柱无法顺利安装。在钢结构整体安装完成并验收通过后，将螺栓紧固并焊接牢固。
5钢梁安装
钢梁的安装原则为“先安装主梁后装次梁，先内侧后外侧，先底层梁再上层梁”，在安装前对钢梁的尺寸、型号、外观质量进行常规检查，确保钢梁正确按照图纸进行安装。为了保证结构在安装过程中的整体稳定性，通常采用稳固单位的安装法，即安装中心的钢梁，由中心向周边扩展，使结构形成稳固的框架，同时能减少或者消除安装偏差。钢梁吊装采用两点起吊法，起吊后保证钢梁基本水平，对准柱头的螺栓孔后，安装螺栓固定并依次初拧。安装完成后，通过测量检查安装精度，对标高不满足要求的梁进行调整。
6桁架的安装
钢桁架吊装前在地面进行预拼装，按照图纸正确地将构件进行拼装，拼装过程需特别注意顺序，保持桁架的平衡和稳固，拼装完成后进行整体提升安装就位，整个过程必须保证钢桁架不倾覆。桁架在吊装前，必须对吊装人员进行详细的交底，确保各岗位人员履行岗位职责，在吊装过程中协同配合，听从总指挥统一管理。安装前需进行试吊，因拼接完成的桁架较重，需两台起重机进行协调吊装，为了减少桁架的变形，采用4点起吊的办法，经过多次试吊确保安全后进入正式吊装。吊装时保持桁架基本水平，当距离柱顶20cm时停止上升，通过缆风绳调整桁架，对准螺栓孔后缓慢落下到连接组件上，穿入螺栓后初凝，最终调整完成后对螺栓终拧。
图3 钢桁架的安装
7高强螺栓的安装
高强螺栓必须符合设计的要求，安装前有合格的质量证明文件，并按照规范对螺栓抽样检测连接板的抗滑移系数、螺栓扭矩系数、硬度等试验。安装前检查连接板的螺栓孔的加工精度、板表面的粗糙度、孔径和孔距偏差。安装时应能保证螺栓能够自由穿入，严禁用锤子敲击强力穿入，对于无法自由穿入的螺栓孔，采用铰刀修孔或者补焊后扩孔。螺栓的紧固分初拧和终拧，终拧在初拧24内进行。
质量控制管理
(1)在钢结构加工企业的驻场监造
对于X项目，钢结构的加工委托给国内的专业企业进行，项目委派了专职的质量人员驻场监造。监造人员可以配合加工企业在原材料抽样检验、成品检验、过程检测等方面的过程检查，同时可以例行生产过程的日常检查，包括原材料进场、钢材焊接、打磨、除锈、喷漆等过程。
(2)钢结构原材料的质量控制
钢材的质量控制以源头控制为主，以试验检测为辅。钢材进场必须严格执行钢材的验收制度，检查钢材的名称、型号、规格、材质是否与进场附带的质量文件相符合，对于有复验要求的钢材，按照取样标准进行抽样复验，检验的项目包括化学成分分析和力学性能检测。
(3)钢结构焊接质量
焊接质量是钢结构质量保证的关键环节，主要通过焊前检查、焊中检查、焊后检查进行质量控制。
焊前质量检查主要包括焊接材料的质量检查、焊接设备是否满足焊接的能力、焊工是否持证作业、焊接工艺能否满足等方面。
焊中质量检查主要由加工企业进行控制，检验内容包括焊接工艺参数、多层焊接缺陷的处理等。
焊后质量检查包括焊缝的外观质量检查、焊缝的无损检测。外观检查采用目视法，检查焊缝是否存在裂纹、未焊满、咬边、气孔、夹渣等现象。焊缝的无损检测可以采用超声波探伤、射线探伤等方法，按照规范的要求对焊缝的质量进行检测和评级。
(4)钢结构的预拼装
对于海外项目的钢结构工程，预拼装工作是可以确保运输至现场的构件顺利安装行之有效的办法。预拼装是检验加工制作精度和结构整体性的措施，通过预拼装能够及时发现问题，及时调整和消除误差，从而保证运输至现场的钢结构加工的准确度和精度，可以减少现场安装特别是高空作业过程中对构件的安装调整时间，有利于安装工作的顺利进行。
(5)钢结构的除锈及防腐涂装质量控制
钢结构的除锈质量直接影响到防腐质量的好坏，是质量控制非常重要的一个环节。钢结构的工厂除锈应达到Sa2.5的等级，钢材表面无油污、氧化皮、铁锈等。现场的连接板等部位的除锈通常采用手动机械打磨，打磨比较耗费工时，但是除锈等级也不应低于Sa2.5级的要求。除锈质量验收合格之后尽早开始防腐涂装，避免钢结构返锈。涂料必须满足设计的要求且有合格的质量证明文件，经过抽样检验合格才能使用。涂装的遍数要满足工艺的要求，喷涂的厚度满足设计的要求并且验收合格。
(6)钢结构现场安装质量控制
现场钢结构安装的质量控制需根据工程的特点，采取合理的施工方法和工艺，同时应该配备合格的、有施工经验的安装班组。在施工前进行详细的交底，使安装班组了解设计的要求、施工的细节和质量要求。安装过程中，技术和质量人员应该严格执行各工序的自检、互检制度，上道工序不合格坚决不能进行下道工序。测量控制是钢结构安装过程中重要的技术保证措施，在安装的各个环节都需要测量的准确定位、放线、校核。
结束语
钢结构工程作为现代建筑的常见结构类型，施工工艺已经非常成熟，只有通过严格控制生产过程、施工过程各项工序的施工质量，精心组织，精细施工，才能将钢结构的优势充分发挥出来，满足设计的预期使用寿命，建造出质量可靠的精品工程。
参考文献
[1]《钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001》.
[2]《钢结构基础》第三版 西安建筑科技大学编 陈绍蕃 顾强主编.
[3]《建筑施工手册》第五版 中国建筑工业出版社.
论文作者:宋力业
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/9
标签：钢结构论文; 螺栓论文; 构件论文; 质量论文; 桁架论文; 作业论文; 钢梁论文; 《防护工程》2018年第18期论文;