天津?yàn)I海圖書館鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量管理

徐勇 姚信玲 劉睿 榮彬

（1.天津開發(fā)區(qū)建設(shè)工程監(jiān)理公司，天津 300453；2.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津300072）

【摘 要】鋼結(jié)構(gòu)框架節(jié)點(diǎn)決定著整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，因此在施工過(guò)程中節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量控制尤為重要。鋼結(jié)構(gòu)不同于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于鋼材需要現(xiàn)場(chǎng)拼裝，所以對(duì)材料性能和材料的連接有特殊要求。文章從材料的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、焊接及高強(qiáng)螺栓施工的質(zhì)量控制等方面，分析了天津?yàn)I海新區(qū)文化中心圖書館鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工過(guò)程中質(zhì)量控制措施，對(duì)類似工程具有借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；節(jié)點(diǎn)；施工質(zhì)量

【中圖分類號(hào)】TU758.11 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）06-0140-03

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科技水平的快速提升，鋼結(jié)構(gòu)建筑工程不斷涌現(xiàn)，由于其具有施工工期較短、自重較輕、抗震性較強(qiáng)、裝配簡(jiǎn)單、能夠回收利用等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于一些大型建筑、高層建筑和工業(yè)廠房。鋼框架中的節(jié)點(diǎn)在梁與柱之間拉、壓、彎、剪各種作用的交匯下，表現(xiàn)出復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，容易被設(shè)計(jì)成薄弱單元。若節(jié)點(diǎn)先于梁、柱屈服，將導(dǎo)致鋼框架承載力降低；但若節(jié)點(diǎn)剛度過(guò)大，則不利于其耗能能力的發(fā)揮，梁亦可能發(fā)生整體失穩(wěn)，限制節(jié)點(diǎn)極限承載力的發(fā)展。節(jié)點(diǎn)決定著整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)框架的穩(wěn)定性和安全性。因此，在鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量控制尤為重要[1]。

1 工程概況

天津市濱海新區(qū)文化中心（一期）項(xiàng)目位于天津市濱海新區(qū)中心商務(wù)區(qū)天堿片區(qū)，總建筑面積為31.2萬(wàn)m2，主要包括濱?，F(xiàn)代城市與工業(yè)探索館、濱?，F(xiàn)代美術(shù)館、濱海圖書館、濱海市民活動(dòng)中心、濱海東方演藝中心及濱海文化長(zhǎng)廊“五館一廊”6個(gè)單體建筑，是具有科技、展示、教育等多元功能的綜合性文化商業(yè)區(qū)。其中，濱海圖書館圖書館坐落于濱海文化中心的東南側(cè)，東側(cè)為文化公園，南側(cè)通過(guò)文化長(zhǎng)廊與濱海東方演藝中心相對(duì)，西側(cè)通過(guò)文化長(zhǎng)廊與濱海市民活動(dòng)中心相對(duì)，北側(cè)為中央大廳，分為地下3層、地上5層，結(jié)構(gòu)主體長(zhǎng)110 m、寬60 m，建筑面積為33 700 m2，建筑高度為28 m。設(shè)置了數(shù)字圖書館、球幕演示廳、媒體圖書館等多種新型交流設(shè)施，為市民提供了良好的休閑閱讀空間。濱海圖書館采用鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)體系，其主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。鋼框架結(jié)構(gòu)中的桁架節(jié)點(diǎn)（如圖2所示）及梁柱連接節(jié)點(diǎn)（如圖3所示）復(fù)雜，施工過(guò)程中需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制管理。

2 施工質(zhì)量控制

鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝流程包括材料檢驗(yàn)、下料切割、預(yù)制、矯正、組裝等一系列工序，施工質(zhì)量影響因素多、工人技術(shù)水平高低不平衡，而其施工質(zhì)量的好壞直接影響著鋼結(jié)構(gòu)框架的安全使用。因此，應(yīng)采用相應(yīng)措施加強(qiáng)材料檢驗(yàn)、焊接和高強(qiáng)螺栓連接等重要工序的施工質(zhì)量管理[2]。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工組織設(shè)計(jì)

施工組織設(shè)計(jì)是用來(lái)指導(dǎo)施工項(xiàng)目全過(guò)程各項(xiàng)活動(dòng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和組織的綜合性文件，它能保證工程開工后施工活動(dòng)有序、高效、科學(xué)合理地進(jìn)行。進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的施工時(shí)，應(yīng)依據(jù)施工組織設(shè)計(jì)對(duì)工程的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行全面的技術(shù)指導(dǎo)，施工組織設(shè)計(jì)是否完善直接關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量與進(jìn)度。因此，在實(shí)際施工前，應(yīng)有針對(duì)性、有重點(diǎn)地對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格審查。審查的具體內(nèi)容包括特殊工種的持證上崗情況、詳細(xì)的施工計(jì)劃、技術(shù)管理與質(zhì)量保證體系的構(gòu)建、質(zhì)量與進(jìn)度的控制措施、新技術(shù)與工藝的應(yīng)用等。

2.2 材料的檢驗(yàn)和復(fù)驗(yàn)

材料的質(zhì)量是鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量的首要保障，因此鋼構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收工作就顯得尤為重要。應(yīng)堅(jiān)持鋼結(jié)構(gòu)中用到的鋼板、型鋼、高強(qiáng)螺栓，以及焊接用焊條等所有原材料符合設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并具有質(zhì)量合格證明文件。當(dāng)鋼構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)以明細(xì)表為根據(jù)，核查具體的構(gòu)件數(shù)量，再對(duì)進(jìn)場(chǎng)構(gòu)件的外觀、合格證、幾何尺寸進(jìn)行檢查。此外，為進(jìn)一步確保鋼構(gòu)件的質(zhì)量，還應(yīng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)構(gòu)件的無(wú)損檢測(cè)報(bào)告原件、鋼材材質(zhì)的復(fù)試單原件、鋼材的材質(zhì)證明進(jìn)行檢查，倘若材質(zhì)證明是復(fù)印件，應(yīng)觀察其是否蓋有生產(chǎn)單位的公章，同時(shí)還需說(shuō)明原件的存放地點(diǎn)。經(jīng)進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)合格后方能使用。其中，厚度較大、設(shè)計(jì)有復(fù)驗(yàn)要求的鋼材進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，除了遵守《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50755—2012）[3]外，還應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205—2001）[4]的規(guī)定，應(yīng)進(jìn)行全數(shù)抽樣復(fù)驗(yàn)。

2.3 焊接質(zhì)量

焊接連接作為鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方式之一，廣泛地應(yīng)用各種鋼結(jié)構(gòu)件中。由于焊接施工具有勞動(dòng)強(qiáng)度高，施工環(huán)境差，焊工水平不一等特點(diǎn)，所以經(jīng)常導(dǎo)致焊縫質(zhì)量不穩(wěn)定。焊接質(zhì)量缺陷及焊接殘余應(yīng)力正是形成和發(fā)展疲勞裂紋最敏感的區(qū)域，焊接質(zhì)量的好壞決定了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗震性能。因此，進(jìn)行焊接質(zhì)量控制時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查、發(fā)現(xiàn)焊接過(guò)程出現(xiàn)的質(zhì)量問題，保證焊接工程的焊接質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)結(jié)構(gòu)安全起到至關(guān)重要的作用。本工程中涉及多種形式的桁架連接節(jié)點(diǎn)（如圖2所示），均需要通過(guò)焊接進(jìn)行連接，且結(jié)構(gòu)件型號(hào)規(guī)格多，施工作業(yè)處于高空甚至超高空環(huán)境，影響因素多，因此焊接質(zhì)量離散性很大。本工程將在以下方面重點(diǎn)加強(qiáng)焊接質(zhì)量的管理。

（1）由于本工程現(xiàn)場(chǎng)焊接結(jié)構(gòu)均為低合金鋼材質(zhì)，焊接作業(yè)量大，質(zhì)量要求高，因此焊接擬采用低線能量輸入的CO2氣體保護(hù)焊接（或手工電弧焊接）。

（2）本工程中的同類構(gòu)件（如柱、梁、支撐等），均涉及2種母材Q420（Ⅲ類鋼）與Q345（Ⅱ類鋼），其選用的焊接材料不同，嚴(yán)禁用錯(cuò)焊材。

（3）本工程中現(xiàn)場(chǎng)焊接部位的板厚為30～70 mm，且多為厚板焊接，需嚴(yán)格按照焊接工藝采取焊前預(yù)熱、焊中控制、焊后保溫等措施，措施量大且對(duì)焊工技能要求較高。

（4）高空焊接，要嚴(yán)格做好焊接防風(fēng)、防雨措施，否則會(huì)嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，進(jìn)而影響施工進(jìn)度。

（5）冬季施工期間，現(xiàn)場(chǎng)焊接環(huán)境惡劣，需設(shè)置好防風(fēng)、防寒措施方可進(jìn)行施焊，施工措施量大。

2.4 高強(qiáng)螺栓施工質(zhì)量

本工程中梁柱連接節(jié)點(diǎn)均采用焊接與高強(qiáng)螺栓結(jié)合的方式連接（如圖3所示）。高強(qiáng)螺栓連接施工工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高，若在實(shí)際施工中高強(qiáng)螺栓的裝配和筋骨不規(guī)范，則會(huì)給結(jié)構(gòu)的連接留下安全隱患。因此，本工程將從以下幾個(gè)方面嚴(yán)格把控高強(qiáng)螺栓的連接質(zhì)量。

（1）高強(qiáng)螺栓緊固順序。裝配和緊固接頭時(shí)，應(yīng)從安裝好的一端或剛性端向自由端進(jìn)行；高強(qiáng)螺栓的初擰和終擰，都要按照緊固順序進(jìn)行，從螺栓群中央開始，依次由里向外、由中間向兩邊對(duì)稱進(jìn)行，逐個(gè)擰緊。

（2）接觸面縫隙超規(guī)處理。安裝高強(qiáng)螺栓時(shí)，應(yīng)清除摩擦面上的鐵屑、浮銹等污物，摩擦面上不允許存在鋼材卷曲變形及凹陷等現(xiàn)象。安裝時(shí)，應(yīng)注意連接板是否緊密貼合，處理因鋼板厚度偏差或制作誤差而造成的接觸面間隙。

（3）臨時(shí)螺栓的安裝方法。當(dāng)構(gòu)件吊裝就位后，先用橄欖沖對(duì)準(zhǔn)孔位，在適當(dāng)位置插入臨時(shí)螺栓，然后用扳手?jǐn)Q緊，使連接面結(jié)合緊密；臨時(shí)螺栓安裝時(shí)，不要使雜物進(jìn)入連接面；螺栓緊固時(shí)，遵循從中間開始，對(duì)稱向周圍進(jìn)行的順序；臨時(shí)螺栓的數(shù)量不得少于本節(jié)點(diǎn)螺栓安裝總數(shù)的30%且不得少于2個(gè)臨時(shí)螺栓；不允許使用高強(qiáng)螺栓兼作臨時(shí)螺栓，以防損傷螺紋引起扭矩系數(shù)的變化。

（4）高強(qiáng)螺栓的安裝方法。待吊裝完成一個(gè)施工段，鋼構(gòu)形成穩(wěn)定框架單元，經(jīng)測(cè)量校正后安裝高強(qiáng)螺栓；扭剪型高強(qiáng)螺栓安裝時(shí)應(yīng)注意方向：螺栓的墊圈安在螺母一側(cè)，墊圈孔有倒角的一側(cè)應(yīng)和螺母接觸；螺栓穿入方向以便于施工為準(zhǔn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)整齊一致。穿入高強(qiáng)螺栓用扳手緊固后，再卸下臨時(shí)螺栓，以高強(qiáng)螺栓替換；高強(qiáng)螺栓的緊固分2次進(jìn)行。第一次為初擰：初擰緊固到螺栓標(biāo)準(zhǔn)軸力（即設(shè)計(jì)預(yù)拉力）的60%～80%。第2次緊固為終擰，終擰時(shí)扭剪型高強(qiáng)螺栓應(yīng)將梅花卡頭擰掉；初擰完畢的螺栓，應(yīng)做好標(biāo)記以供確認(rèn)。為防止漏擰，當(dāng)天安裝的高強(qiáng)螺栓，當(dāng)天應(yīng)終擰完畢；初擰、終擰都應(yīng)從螺栓群中間向四周對(duì)稱擴(kuò)散方式進(jìn)行緊固。

3 結(jié)論

鋼結(jié)構(gòu)框架節(jié)點(diǎn)決定著整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，需要通過(guò)施工過(guò)程中的質(zhì)量控制來(lái)保證。在天津?yàn)I海新區(qū)文化中心圖書館鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的施工過(guò)程中，主要從材料的檢驗(yàn)、焊接質(zhì)量的控制及高強(qiáng)螺栓規(guī)范施工等方面進(jìn)行質(zhì)量控制，對(duì)類似工程具有借鑒作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]吳奇.螺栓連接節(jié)點(diǎn)對(duì)鋼框架動(dòng)力特性的影響研究[D].荊州：長(zhǎng)江大學(xué)，2014.

[2]金國(guó)建.鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性連接分析及施工質(zhì)量控制[J].安裝，2011（3）：62-63.

[3]GB 50755—2012，鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

[4]GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：陳澤琦]

【作者簡(jiǎn)介】徐勇，男，內(nèi)蒙古人，天津開發(fā)區(qū)建設(shè)工程監(jiān)理公司總工程師，高級(jí)工程師，研究方向：工程管理與技術(shù)；姚信玲，女，山東淄博人，天津開發(fā)區(qū)建設(shè)工程監(jiān)理公司總監(jiān)理工程師，高級(jí)工程師，研究方向：工程管理與技術(shù)。