浅析钢筋工程的施工质量监控

裘晋刚

(杭州市建筑工程监理有限公司,浙江 杭州 310014 )

浅析钢筋工程的施工质量监控

裘晋刚

(杭州市建筑工程监理有限公司,浙江 杭州 310014 )

结合监理工作中的实践经验,运用工程力学和结构力学的理论知识,参考建筑桩基技术规范和国家建筑标准设计图集,同时根据当今钢筋施工人员技术水平的普遍情况,特对钢筋构件的制作与安装中容易出现的质量问题进行了分析,并提出了钢筋工程施工过程中监理人员应注意的问题。

结构工程；钢筋工程；质量监控

“靠质量树信誉,靠信誉拓市场,靠市场增效益,靠效益求发展”是企业生存和发展的生命链，在建筑行业中自然也不例外。

工程又可以分为土建工程和安装工程。土建工程质量主要分为2个方面,即结构工程的质量和建筑工程的质量。而结构工程的质量是整个土建工程质量的根本前提。如果结构工程出现质量问题,那么将直接威胁到使用者的生命安全。

现场监理人员,必须扎实掌握比较充分的理论知识和基本概念,结合必要的现场实际经验,才能做到以理服人,在工程管理工作中处于有利地位。

1 钢筋施工人员技术水平的普遍情况

建筑工地的施工人员以农民工为主，农民工文化程度普遍偏低,大部分仅初中毕业,缺乏必要的专业理论知识。

钢筋是结构工程的骨架。钢筋工进行钢筋构件的加工和安装作业,通常以国家建筑标准设计图集作为依据。但是图集仅作了钢筋构件部位和分量的规定,不可能像大学教科书一样,进行理论解释和推理计算。钢筋工通常只能机械地根据结构施工图画出的表面形状和图集规定,进行翻样、加工和安装。

2 热加工和雨天时露天焊接作业对钢筋构 件质量的危害

钢筋在结构工程中的主要作用是承受荷载产生的拉力。其次还要承受压力、剪力、扭矩等。根据构件形状,钢筋通常需要弯曲加工。直径较大的钢筋,弯曲加工比较费力，施工人员经常使用乙炔火焰对钢筋需要弯曲的部位进行加热软化,然后再进行弯曲。这种错误的加工方法将导致被火焰加热过的钢筋部位变脆,受力以后容易发生断裂。在雨天,不能在露天环境下进行钢筋焊接作业。因为钢筋被焊接的一段时间内,焊接部位的温度很高。高温的钢筋与水接触,就会因急速冷却而脆化,受力以后发生断裂。

3 钻孔灌注摩擦桩基础

为了节约土地,保护耕地面积,当今新建房屋多为框架结构的多层建筑或者是框架-剪力墙结构的高层建筑。高层建筑通常采用桩基础，在层数为10～20层之间的高层建筑,有的采用钻孔灌注摩擦桩基础。摩擦桩依靠桩身和持力层之间的静摩擦力承受荷载。虽然摩擦桩施工以桩底标高控制为主,但是如果桩身进入持力层的深度不能满足设计要求,那么持力层对桩身的正压力也不能满足要求。由于持力层的静摩擦因数是个常数,根据材料力学理论知识可知,桩能够承受的最大荷载将不能满足设计和使用要求。所以,对于钻孔灌注摩擦桩,也应该像端承桩一样,在钻机的钻头进入持力层的时候,提取持力层的土样,并且测量钻孔深度。在钻机的钻头进入桩底设计标高位置时,再次提取持力层的土样,以确保桩身进入持力层的深度能够满足要求。

在桩基础工程完成以后,接下来的结构工程施工将是承台钢筋的安装。为了使桩身能够承受承台传递给它的挤压应力,桩身应该嵌入承台一定长度。根据现行规范要求[1],桩身伸入承台的长度为50～100 mm。但是有时因为桩顶标高测量误差,导致施工人员在凿除桩顶超灌混凝土(浮浆层)时,把应该嵌入承台的桩顶混凝土也凿除了,使桩身能够承受承台传递给它的挤压应力的能力降低。

4 地下室底板梁钢筋

对有地下室的土建工程,在承台钢筋安装完成后,将进行地下室底板结构钢筋的安装。地下室地梁应该以承台为支座，但是钢筋工通常错误地认为地梁与框架梁一样,应该以框架柱伸入承台的部位为支座。但是部分承台上并无框架柱,或者框架柱与地梁不位于同一轴线,地梁钢筋无法通入框架柱内。这也能够说明地梁是以承台作为支座的。

有的钢筋施工人员为了操作方便,擅自将梁的1排主钢筋安装成2排。钢筋工错误地认为：只要钢筋根数、规格不变,钢筋由1排改成2排,不会改变梁的承载能力。但是梁是受弯构件，根据材料力学的理论可知,受弯构件横截面上离中性轴最远的边缘上各点处,正应力(拉应力或者压应力)有最大值。如果擅自将固定总根数的梁钢筋由1排改成2排,将使梁承受正应力最大的部位钢筋横截面积不能满足结构要求,从而降低梁承受荷载的能力。

有的梁按照设计要求,外形需要弯折。梁主筋弯折应该将整根钢筋进行弯折。但是有时钢筋工采用将2根钢筋交叉拼接的方式形成弯折,钢筋向外伸出一段锚固长度。这是错误的做法。因为梁主筋向外伸出的那一段并未伸入支座,只是伸入板内。伸入板内的梁主筋是起不到锚固作用的。

箍筋在梁中起到固定主钢筋和抵抗剪力的作用。由材料力学理论可知,矩形截面梁中性轴上各点处的切应力最大。在梁上、下平面处,切应力为零。所以如果梁的箍筋间距不满足要求，则可以安装开口箍筋进行整改。

5 剪力墙钢筋

地下室外墙是剪力墙。按照现行结构设计要求,地下室外墙的竖向钢筋在水平钢筋外侧。竖向钢筋在水平钢筋外侧的结构设计,增加了钢筋安装作业的施工难度。有些钢筋施工人员为了施工方便,擅自将竖向钢筋位置向墙中心方向移动水平钢筋直径大小的距离,然后将水平钢筋安装在竖向钢筋外侧。这种做法,虽然剪力墙竖向钢筋和水平钢筋的根数没有改变,但是和梁一样,剪力墙也要承受弯矩。在剪力墙中,竖向钢筋承受拉力或者压力。将竖向钢筋位置向剪力墙中心方向移动,将使剪力墙所受拉应力或者压应力最大部位反而没有钢筋承受荷载。这将减小剪力墙的有效横截面积,从而降低剪力墙承受荷载的能力。

剪力墙的水平钢筋是以框架柱作为支座的。所以,剪力墙的水平钢筋必须伸入框架柱内,伸入长度应该满足规范要求[2]。有些钢筋工缺乏这些知识,未将剪力墙的水平钢筋伸入框架柱内,而只是简单地安装在剪力墙的纵向钢筋上。

6 框架柱箍筋

地下室底板钢筋安装的同时,要进行地下室框架柱钢筋和房屋主体结构框架柱钢筋的安装。根据抗震要求,箍筋的两个端部必须弯折成135°。两个弯头平直段之间的净距,不得小于箍筋直径的2.5倍。但是当前框架柱主钢筋的连接,以电渣压力焊为主。电渣压力焊的焊包直径明显大于主钢筋的直径。箍筋的两个端部全部弯折成135°,两个弯头平直段之间的净距,如果小于柱角钢筋电渣压力焊焊包的直径,那么箍筋将无法通过柱角钢筋的电渣压力焊焊包。所以目前钢筋加工人员多是将箍筋一端弯折成135°,另一端弯折成90°,以便使箍筋能够通过柱角钢筋的焊包。但是,弯折成90°的钢筋端部,将无法伸入混凝土内部,从而不能起到抗震作用。所以,有抗震要求的建筑物,箍筋两端必须全部弯折成135°。正确的做法是,箍筋两个弯头平直段之间的净距,不得小于角钢筋焊包的直径。只有这样,箍筋才能通过柱角钢筋焊包,并且满足抗震要求。

如果柱箍筋间距不满足要求,而增加闭口箍筋难度较大时,可以安装开口箍筋进行整改。但是柱的全部垂直面都要受到切应力影响。因此,柱上安装的开口箍筋,最终必须闭合,以使柱的全部垂直面均能承受切应力。

7 框架柱柱顶钢筋

7.1 中柱

地下室底板结构工程结束以后,将进行地下室顶板结构工程的施工。地下室顶板结构是一种屋面结构，地下室顶板上无楼层的部位,地下室的框架柱中柱纵向钢筋将在地下室顶板部位收头。柱纵向钢筋收头有3种方式:1)向柱内弯折;2)向柱外弯折;3)直锚。如果梁上部主钢筋根数较多时,中柱纵向钢筋向柱内弯折,则将有可能挤占梁上部钢筋伸入柱内的空间,使梁上部钢筋难以伸入柱内。如果采用直锚,那就应该在伸入柱内的梁高度不小于柱纵向钢筋的直锚长度的前提下进行。所以，当伸入中柱内的梁高度小于柱纵向钢筋的直锚长度的情况下,中柱纵向钢筋收头采用向柱外弯折的方式比较理想。但是钢筋工通常习惯将柱纵向钢筋向柱内弯折,导致梁上部钢筋难以伸入柱内。这时,进行钢筋构件安装的钢筋工往往不顾结构安全需要,将柱顶纵向钢筋弯折后的平直部位割断。这种破坏结构安全的做法,是禁止采用的。

7.2 边柱和角柱

地下室顶板和房屋建筑的屋面板一样,在边柱和角柱部位,梁钢筋需要进行柱锚梁或者是梁锚柱。柱锚梁需要耗用的钢筋比梁锚柱少,但是柱锚梁对柱纵向钢筋构件制作的精度要求较高。所以在梁钢筋和边柱或者角柱纵向钢筋锚固时,采用梁锚柱比较普遍。但是，钢筋工在进行梁锚柱的钢筋翻样时,通常把梁伸入柱内的钢筋长度等同于柱锚梁时柱纵向钢筋伸入梁内的长度进行计算,从而导致梁伸入柱内的钢筋长度没有满足规范要求[2]。

8 梁钢筋

框架梁钢筋安装时,通常钢筋工会漏安装框架梁上部支座两端的非贯通筋。钢筋工通常懂得一些基本的工程力学理论知识。钢筋工认为梁上部是受压部位,下部是受拉部位。所以梁上部的钢筋只是起架立作用，只要梁下部的钢筋数量、级别和规格满足设计要求即可,梁上部支座两端的非贯通筋即使不安装也没有关系。实际上,学过结构力学的人就知道梁上部受压,下部受拉的情况只是在属于静定结构的简支梁上出现；而在超静定结构中,梁在靠近支座的部位,上部也会产生拉力。框架梁是超静定结构。所以,框架梁上部的钢筋,绝不仅仅起到架立作用。框架梁支座两端上部的非贯通筋,是要承受拉力的。在实际工程中,框架梁支座两端上部的配筋面积,往往要大于框架梁下部的配筋面积。所以,梁的非贯通筋,不能漏安装。

以框架梁作为支座的连系梁,必然会把荷载传递到框架梁上。连系梁的荷载会使框架梁产生剪力。所以,连系梁两端的框架梁,通常都会设置附加箍筋或者吊筋,以承受剪力。而附加箍筋或者吊筋的设置是钢筋翻样人员或者钢筋施工人员容易疏漏的事情。

住宅建筑阳台栏板下的梁通常是连系梁。阳台栏板下的连系梁是以通到阳台的框架梁的悬挑端作为支座的。在进行悬挑梁纵向钢筋翻样时,应该考虑到被悬挑梁支撑的连系梁的宽度。但钢筋翻样人员往往在这方面认识不足,经常导致悬挑梁纵向钢筋长度不能满足作为连系梁的支座的要求。有的工地,因为钢筋翻样人员的失误,甚至导致出现连系梁钢筋安装完毕以后,连系梁横截面的重心位于悬挑梁端部以外的情况。这种情况是很危险的。如果连系梁横截面的重心位于悬挑梁端部以外,那么连系梁仅能依靠混凝土的粘结力固定在悬挑梁上。连系梁不用承受外部荷载,单靠连系梁的自重产生的拉力就能造成连系梁和悬挑梁粘结的混凝土开裂,从而导致连系梁掉落的危险。所以,悬挑梁的纵向钢筋长度必须满足结构安全要求。

从第1层阳台底板开始,框架梁的悬挑端通常会设置直接通到屋面板的构造柱。这种构造柱从长度、宽度、配筋上看,与框架柱差不多。因此,钢筋工(甚至有些施工员)把直接通到屋面板的构造柱看作是框架柱。他们忽视框架梁悬挑端对连系梁的支座作用,使悬挑梁纵向钢筋的长度不满足作为连系梁的支座的要求,而把直接通到屋面板的构造柱当作连系梁的支座。这是错误的认识。锚固在基础内的柱子才是框架柱,从楼板上设置的柱子只能是构造柱(构造柱通常只有2个作用：一是作为填充墙分段的支座,用于缩短填充墙墙体的单跨长度,从而使墙体承受的拉力减小,避免墙体因弯矩产生的拉力导致开裂，因为砌体材料是脆性材料；二是单纯作为建筑造型。)。如果把构造柱充当连系梁的支座,那么连系梁上的荷载将传递到作为构造柱根部支座的悬挑梁上。从而导致作为构造柱根部支座的悬挑梁承受的荷载超过设计允许值,发生危险。

有的上翻梁梁顶标高大于支座顶部标高。在安装上翻梁的时候,上翻梁梁顶的钢筋应该在支座内留有满足规范要求的锚固长度。但是许多钢筋翻样人员忽视了这个问题,他们仅从支座内侧边缘开始计算上翻梁梁顶的纵向钢筋的锚固长度。这导致上翻梁梁顶的纵向钢筋锚固长度不能满足规范要求,甚至导致上翻梁梁顶的纵向钢筋未伸入支座内部。从概念上理解,纵向钢筋的锚固长度应该是伸入支座内的纵向钢筋长度。见图1。

图1 上翻梁梁顶钢筋有效锚固长度

斜屋面钢筋的翻样、加工会比平屋面钢筋的翻样加工困难，因为斜屋面是有倾斜角度的。角度大小的确定要运用三角函数进行计算。因此斜屋面钢筋的加工精度误差会明显大于平屋面钢筋的加工精度误差,经常导致梁主筋伸入支座的长度不满足规范要求。有悬挑段的梁,则导致悬挑端梁主筋长度不能满足结构安全要求。

如果在离开支座的部位梁需要弯折,那么最合理的方式是钢筋翻样人员通过三角函数计算出梁主筋的弯折角度,钢筋加工人员根据钢筋翻样人员计算出的梁主筋的弯折角度,精确地弯折出钢筋构件。但是受钢筋班组人员的文化水平限制,能通过三角函数计算出角度的钢筋翻样人员并不多,所以结构施工图通常说明了梁主筋伸入弯折段的长度。钢筋工必须按照设计说明进行钢筋翻样和钢筋加工。

9 板钢筋

楼层和屋面层的板钢筋,在边梁部位,由于钢筋加工人员的操作水平差异,经常出现上排板钢筋直锚长度超出梁外侧角筋位置的情况。这样板钢筋有效的锚固长度仅有从边梁内侧混凝土至边梁外侧角筋内侧距离的长度,而板钢筋的弯折段因为位于支座外,所以起不到锚固作用。

框架结构或者框架-剪力墙结构的现浇板也是超静定结构。所以,板的端部上部一段距离范围要承受拉力作用。因此,如果板钢筋是单层配置,则板的端部上部必定配置有负弯筋。如果板钢筋是双层配置,则板的端部上部也可能配置负弯筋,用以承受拉力。监理人员在熟悉板钢筋图时,应特别注意板的端部位置是否配置有负弯筋。钢筋安装施工人员往往疏漏板的负弯筋的安装。

为了安装烟道等设备,板上通常需要开洞。由材料力学知识可知,开洞的部位会产生应力集中,从而引起开洞部位的混凝土开裂。所以,超过一定尺寸的洞口,边缘要安装加强钢筋用来防止混凝土开裂。钢筋施工人员往往会忽视这个问题。

10 监理人员应该采取的措施

建筑结构钢筋工程施工过程中的以上问题,需要监理人员在平时的现场质量检查工作中,及时发现,及时通知施工单位进行整改。因为建筑工程不同于其他产品,可以通过验收发现所有问题。并且由于建筑工程通常造价巨大,还要受到工期等各方面因素的制约,所以在验收过程中发现的问题,有些通过返工重做,是得不偿失的,只能通过修补的方式进行整改(但是经过修补整改仍不能满足安全使用的问题,必须返工重做,毕竟人的生命安全永远是第一位的)。但是,通过修补的方式整改的工程质量,通常不如一次完成到位的工程质量。因此,监理人员的工程管理工作,及时性是很重要的。按照监理程序,现场监理人员(主要是土建监理员)如果发现钢筋工程质量问题,应该及时通知现场土建施工员,要求现场土建施工员通知钢筋施工班组及时进行整改(当然其他工程质量问题,也应该如此)。以上问题,由于受到理论知识的局限,施工班组整改结果通常不能满足规范规定或者结构安全要求,甚至拒绝整改。出现施工班组整改结果不能满足规范规定或者结构安全要求,或者拒绝整改的情况,土建监理员应该及时报告土建专业监理工程师。土建专业监理工程师督促整改,必要时下发监理工程师通知单,要求施工单位进行整改并且在监理工程师通知单规定的时间内整改完成并回复。如果下发监理工程师通知单以后,施工单位未进行整改,土建专业监理工程师应该及时报告总监理工程师。总监理工程师应该及时下达工程暂停令并且及时向建设单位报告。如果施工单位不停止施工,总监理工程师应该及时向建设行政主管部门报告。只有这样,在处理工程质量问题方面,监理人员才履行了应该完成的职责。

11 结 语

1)监理人员应该掌握充分的力学理论知识,才能分析出结构工程的重点部位。

2)监理人员应该以施工图纸和规范为依据,根据施工现场的实际情况,对工程进行监理。

3)监理人员必须认真履行监理职责。

[1] 中国建筑科学研究院.JGJ 94—2008 建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2008．

[2] 中国建筑标准设计研究院. 16G101—1国家建筑标准设计图集:混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图(现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板)[S].北京：中国计划出版社,2016．

Brief Analysis on the Construction Quality Monitoring of the Reinforcing Steel Bars Engeering

QIUJingang

2017- 02- 21

裘晋刚(1977—),男,浙江嵊州人,助理工程师,从事土建工程监理工作。

TU392.2

B

1008- 3707(2017)04- 0035- 05