浅谈钢结构工程质量通病及预控

张 刚 韩随平

0 引言

钢结构具有自身强度高、抗震能力强、工业化程度高、施工速度快、环保、钢材可回收利用符合可持续发展,更是顺应时代的要求等,由于钢结构具有以上诸多优点,近几年来,钢结构得到了迅猛的发展,钢结构在各个领域得到了广泛的应用。钢结构工程的质量通病也越来越引起人们的重视,因此针对钢结构工程施工中常见的质量通病提前采取一些预防措施控制,具有很重要的现实意义和必要性。

1 钢结构工程所用的原材料与设计或规范不符

1.1 钢材用错

钢构用钢材主要有碳素结构钢Q235钢、低合金钢16Mn钢、15MnV钢等,其中Q235钢共分A,B,C,D四个等级。很多大型厂房工程设计常采用Q235B钢,该种钢的冲击韧性要求高,但在实际工程施工中,很多人常常想当然或者粗心地认为是Q235钢就行了,所以常有采用不符设计要求的Q235A钢的情况,实际上该钢号只保证抗拉强度、屈服强度、延伸率和冷弯性能,不保证冲击韧性,而且因含碳量高而可焊性较差,对于有吊车梁等承受动载的构件,必须保证钢材具有冲击韧性。另外,有些设计单位仅在设计图上标明Q235钢,而未注明等级,这个问题必须向设计人员澄清,在图纸上明确标出。

1.2 焊条用错

Q235钢同Q345钢连接,大都错误地采用E50系列焊条。这种情况在设计无要求时常会产生。通常,对于Q235钢来说,焊条应选用 E43系列,对于Q345钢,应选用E50系列。对此,我们必须认识到用错焊条相当于用错钢材,所以,对焊条的选用,必须严格按照规范要求进行正确选用,不可盲目地凭经验选用。

2 柱脚预埋螺栓偏差

2.1 预埋螺栓定位不准

预埋螺栓的定位不准,常造成钢柱安装困难,有时将柱顶部混凝土拉碎或拉崩;或者造成柱脚板需扩孔等后续问题。

造成预埋螺栓偏位的原因主要有:

测量时仪器的误差和测量人员在测量时造成的误差。

浇筑中的移位,现在浇筑过程中都是采用机械化,混凝土流速大,流量也大,对模板的冲击力大;还有混凝土在模板四周分布不均匀,模板各边受力差别大,这些都会引起模板的变形和移位,从而造成螺栓的整体移位,螺栓的倾斜,这一偏差较大,常以厘米计,往往造成柱子难以达到准确的位置。

施工时,一般混凝土浇筑施工和钢结构不是同一施工队,前者工人一般不考虑后者的施工,野蛮施工,振动棒和铁锨随意碰到预埋螺栓,这一偏差也较大。

防治措施:使用经过检测合格的测量仪器,提高测量准确度,尽可能减小测量误差。施工时控制混凝土的入模速度,减小对模板的冲击力。现场技术人员加强监督管理。浇筑混凝土时,要求钢结构施工队安排专人进行值班,发现移位及时纠正。

2.2 预埋螺栓标高偏差

螺栓标高的偏差,这种成因与平面位置偏差成因相同。有时担心混凝土浇筑面超高,施工时故意将混凝土面做低,这样使预埋螺栓外露过长,当采用下螺母调整柱的标高时,预埋螺栓承受着柱传来的竖向力和水平推力,预埋螺栓成为悬臂的受压弯构件,这种荷载可能使细长预埋螺栓失稳而破坏,这也是造成许多钢结构工程在安装过程中倒塌的直接原因。

防治措施:像上面这种情况就不能单独用下螺母来调整柱子的高度,下面一定要加垫板支承。垫板应设置在靠近地脚螺栓的柱脚底板下加垫板,每根地脚螺栓则应设1组～2组垫板,每组垫板不得多于5块。另外须注意垫板与基础面和柱底面接触应平整、紧密;二次浇灌混凝土前垫板间应焊接固定。

3 高强度螺栓连接安装不符合规范要求

产生原因:基本概念不清楚,将高强螺栓和普通螺栓混为一谈,没有认识到高强螺栓的重要性,施工时没有严格按照规范进行施工,凭经验施工。

防治措施:正确理解高强螺栓,并严格按照规范进行操作,关键是各级技术人员要加强监督检查,高强度螺栓的拧紧应分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。初拧扭矩为施工扭矩的50%左右,复拧扭矩等于初拧扭矩。为防止遗漏,对初拧或复拧后的高强度螺栓,应使用颜色在螺母上涂上标记。对终拧后的高强度螺栓,再用另一种颜色在螺母上涂上标记。高强螺栓现场安装中严禁气割扩孔。高强螺栓外露一般要求不少于2扣～3扣,允许有10%的外露1扣或4扣。

高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时,连接处的螺栓应按一定顺序施拧,一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。

高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成,不可在第二天以后才完成终拧。

施工扭矩的正确计算方法:查GB 50205-2001规范可知,初拧扭矩的计算公式:

扭剪型:T0=0.065Pc×d。

大六角型:T0=0.5Tc。

终拧时,扭剪型高强度螺栓以梅花头拧掉为拧紧标志。对于除因构造原因无法使用工具拧掉梅花头的,其在终拧中不掉的梅花头不能超过该节点螺栓总数的5%,且要按照规范要求用扭矩法等进行标记,并进行终拧扭矩检查。

大六角头高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定:

Tc=k·Pc·d 。

其中,Tc为施工扭矩,N·m;k为扭矩系数,参照规范进行选取;Pc为高强度螺栓施工预拉力标准值,kN;d为高强度螺栓公称直径,mm。

4 构件拼装偏差

产生原因:构件在运输及堆放时产生变形;起吊后产生挠曲变形;安装时的累计误差。

防治措施:构件在装车运输过程中要采取有效保护措施,卸车堆放必须垫平整;对大型构件的起吊位置,要经过计算确认;选择合理吊点,要统一指挥,平稳起吊;为尽量消除累计误差,构件在拼装时应从中间往两边分,并加强过程测量,发现偏差后,要及时找出原因并调正校好;安装过程中如发现偏差过大,千万不能强行校正或随意扩孔,应交设计方采取技术补救措施解决。

5 钢柱垂直偏差

产生原因:钢柱吊装完成后,柱脚垫块没有及时垫好,或者垫块不平衡。防治措施:钢柱吊装完成后,要在柱脚的四个方向及时加塞钢垫块,防止钢柱加荷后失稳变形。当测量校正完成之后,要及时进行二次灌浆,并要确保灌浆质量。

6 屋面及天沟漏水

产生原因:收口收边搭接处没有处理好,打胶不好。

防治措施:屋面漏水多发生在屋面板与采光板、通风设备之间的搭接处,故应对上述位置作重点检查。天沟漏水除多发生在搭接位置外,要特别注意屋面板伸入到天沟处的搭接收边,要防止雨水倒流进室内;同时要注意天沟内的排水管帽应使用球形管帽,不宜使用平蓖管帽,以免造成排水不畅。

7 钢结构防火涂料

产生原因:防火涂料厚度不够,表面凹凸不平。

防治措施:钢结构进行喷涂前,表面的铁锈、尘土杂物清除干净,防火涂料施工时应分遍喷涂,喷涂时,喷嘴应与钢材表面保持垂直,喷嘴至钢材表面距离以保持在40 cm～60 cm为宜,必须在前一遍基本干燥或固化后,对于前一遍漆面上留有的砂粒、漆皮等应用铲刀刮去,再进行第二遍的喷涂,喷涂时操作人员应注意喷涂的厚度,应用测厚仪随时监测涂层厚度,喷涂后的涂层应剔除乳凸,表面应均匀平整。

8 结语

钢结构在工程领域发展迅猛,市场前景广阔,随着钢结构的广泛应用,大型钢结构的技术难度会越来越大,加工、安装精度要求也越来越高,质量问题也会愈来愈受关注。钢结构工程技术人员必须加强学习有关钢结构工程的专业知识与管理内容,及时掌握新技术、新工艺、新方法,树立良好的质量意识,从大处着眼,小处入手,切实有效地实施过程质量控制。在钢结构工程施工过程中,以质量求生存,切实抓好钢结构工程的过程质量控制,这样才能防止质量事故发生,促进钢结构工程的施工质量再上一个新的台阶。

[1] 巩玉胂.工程质量控制[J].山西建筑,2008,34(2):236-237.