王友光 冯依林 李花
摘 要 随着装配式建筑的发展,以及装配式钢结构住宅的大力推广,以工厂化制作、现场安装为特色的新型建造形式逐年攀升,其施工质量控制越来越备受重视,国家及地方相关标准规范的相继出台,为大力发展装配式钢结构建筑保驾护航。本文从原材料验收、钢结构生产加工及施工安装等方面进行分析,结合三维建模技术,提出部分重点环节的质量控制措施。
关键词 装配式钢结构;快速装配;BIM技术;三维激光扫描技术;质量控制
引言
随着国家大力发展装配式钢结构建筑,很多现场施工的环节和工序均转移到工厂加工,再由现场吊装安装,实现了像造汽车一样造房子。随之而来的是对构件本身及安装施工过程中的质量控制等一系列问题。通过引入BIM建模及三维激光扫描技术,进行装配式钢结构生产及施工的全过程精度控制,更好地体现装配式钢结构建筑快速、环保、节能等优势。
1原材料的质量控制
原材料的质量管控是整体质量控制的基础,把好原材料入库关是重中之重,原材料入库前应依据相关验收标准,做好外观检查、取样检测等验收工作。
(1)钢材。钢材基础信息应符合设计要求和现行产品标准,每批钢板必须有质保书且材料名称、型号、尺寸、炉批号、力学性能试验报告及日期应清晰无涂改,质量管理部门负责人签字并加盖鲜章;规定长度、宽度的负偏差为6mm,规定厚度负偏差为0.3mm;钢板表面波浪度、平直度应符合规范;表面划痕、麻点和锈蚀要满足要求;力学及冲击、化学分析及平均晶粒度试验等应符合规范;做好台账、堆放及区分等工作。
(2)焊材。焊接材料的基础信息应符合设计和规范要求。使用前焊材的包装要完好、无破损及受潮现象,且具有完整的质保资料,每批要抽样检查其外观质量及焊芯生锈等缺陷;同时检查焊剂含水量、颗粒度、硫磷含量及有无受潮结块现象,焊丝表面应光滑、不得有镀层脱落、结疤、锈蚀等现象,且直径要满足规范要求;保护气性能要满足焊接要求;做好相关记录及标识[1]。
2加工制作的质量控制
在装配式钢结构构件制造过程中,采用BIM三维建模技术进行生产图纸的绘制并导出,利用先进数控生产设备,对零部件精准加工,根据构件生产图纸进行组对、焊接、矫正、表面处理,结合BIM技术进行加工过程模拟,减少因人为因素造成的质量精度降低,从而实现构件的智能制造,达到提高产品质量的目的。
(1)拼装质量控制。拼装精度的高低直接影响工程施工吊装及整体精度的控制。在构件制作过程中要严格按照生产图纸要求加工,考虑焊缝收缩变形余量,零部件各尺寸参数应符合相关规范。用配钻的方式来保证构件穿孔率,钢柱牛腿可批量制作,放样后进行整体拼装、按对称及相关顺序焊接,便于焊接质量的控制,减少焊接变形及尺寸累计误差;钢柱、钢梁翼缘板及腹板螺栓孔采用三维钻制孔,减少人工画线带来的误差,有利于保证整体构件的螺栓穿孔率;复杂构件应在生产车间采取预拼装处理,便于整体质量的控制。
(2)焊接质量控制。焊接质量直接影响建筑物结构性能。焊接过程不可避免地会出现一些焊接缺陷或残余应力,做好焊前准备及焊后应力释放处理和成品检验工作,保证钢結构工程的焊接质量。
1)焊接质量控制的基本方法。焊接操作人员必须根据有关规定持证上岗,同时要有焊工质量管理体系作为支撑;焊前要做焊接工艺评定,编制WPS并完成交底及存档工作;根据焊接工艺评定及作业环境选择合适的焊接材料;优化装配间隙、清除焊接区域范围内的相关缺陷;引弧板设置应符合规范,拆除时应采用气割,不允许锤落,以避免损伤焊缝端部;内衬板要贴紧,对接焊缝应错开加劲板。
2)焊接质量检验。质量控制中主要的焊接检验方法有外观观察法、UT探伤法和试验检测法。要有完整的焊缝质量检测标准、检测表格和检测仪器,焊缝的位置、外观尺寸必须符合施工图纸,焊缝饱满,不得有未熔合、咬边、夹渣、弧坑、烧穿和气孔等缺陷,焊接区域无飞溅物;无损检测(MT、PT、UT、RT)主要检测肉眼看不到的隐蔽焊接情况。
3)不合格焊缝的处理。不合格的焊缝一旦被发现,检验员要及时做出相应标记,并协同工艺技术人员分析原因,出具返修通知单,提出改进措施,返修并检验合格后才能进行下道工序。
4)焊接质量的过程管控要保证可追溯性。重要部位的焊缝,应打钢印号,并保存完整的WPS及检验记录,确保整个焊接过程的可追溯性。
(3)防腐质量控制。作业前应完成涂装方案编制、交底及操作人员培训。实施中先进行钢构件表面缺陷处理及除污处理,再进行抛丸或喷砂处理以达到表面处理的标准要求,经检验比对合格方能进行涂装施工;涂装时要考虑温度、露点、环境等综合因素,保证涂层均匀一致,待油漆完全干燥后进行漆膜厚度测量,检验合格后方能进行二次涂装,依次类推直到满足设计要求厚度为止;同时做好成品防护和过程管控记录[2]。
3施工安装的质量控制
施工全过程引入BIM技术,进行施工模拟和过程分析,利用三维激光扫描技术进行全过程精准测量和纠偏,重点把控钢结构安装过程的测量校正及工艺施工方案的实施工作,及时做好施工安装过程的相关记录并存档。
(1)装配式钢结构施工安装质量控制的一般方法
①安装前应根据设计文件要求及施工环境情况,编制专项施工方案,经施工单位技术总负责人签字审核后报监理单位审查批准。②现场项目部主要管理人员应具备相应的资质和证书,特殊工种应持证上岗。③吊装用的焊材、螺栓等,应满足性能要求。④安装用的工器具,应满足施工要求,并定期检验,测量仪器及扭矩扳手应经专业检验并在使用期内方可使用。⑤吊装的主要工序应在施工前进行工艺试验,并应在试验结论的基础上编制专项施工方案。⑥吊装前,应检查构件的基本信息,符合设计和规范要求后,方能吊装。
(2)安装控制点及相关控制要求
①构件吊装前,应进行基础复测并办理交接验收,合格后方可开始施工作业。②定位轴线的控制,可采用设辅助线的方法。每节柱的定位轴线应从地面控制轴线引出,不得从下层柱的轴线引出。统一的参照基准,是保证框架结构整体垂直度的基础。③地脚螺栓的紧固轴力,应符合设计要求。可采用单螺母底部定位,双螺母上部紧固。④标高控制应在施工方案中予以明确,永久标高控制点要设置保护措施,总高度的累积偏差不得大于各节柱偏差的总和。施工中应以每节柱为单位进行标高的调整工作,将每节柱变形量预放到构件加工中。
(3)施工全过程引入BIM技术,进行施工模拟和过程分析,引入三维激光扫描技术进行全过程精准测量和纠偏,及相关要点如下:①施工前运用BIM技术进行施工过程碰撞校核,对可能出现的问题进行预判。②施工全过程运用三维激光扫描技术精准测量,经软件处理后导出纠偏参数值,指导施工过程中的纠偏工作。③钢柱位置调整应先位移后标高,最后调整垂直度偏差,直到柱的位移、标高、垂直偏差均符合要求为止。④柱、主梁、支撑等大构件安装时,结合三维激光扫描技术导出的纠偏参数进行校正。在吊装主梁时,应根据焊接收缩量预留变形空隙并做好书面记录,以便对照及修正。构件吊装时,应考虑温度变化对构件的弯曲和伸缩量引起的变化。⑤当上下柱发生扭转错位时,应采用在上下柱的临时耳板处加垫板的方法进行调整,偏差每次微调,偏差过大时应分2~3次调整。⑥每个安装单元在构件吊装完成并验收合格后,方能从永久控制点引放下一单元的定位轴线。⑦构件吊装前,应对主要焊接部位的焊接工艺进行焊接试验,制定专项技术措施。负温度地区,应进行负温度下的焊接工艺试验。厚钢板焊接应根据施工现场条件及环境温度,确定预热、后热、层间温度控制专项方案,并严格实施。⑧當吊装发生错孔时,允许用铰刀扩孔。单一节点扩孔数应小于该节点孔数的1/3,扩孔直径不大于原孔径的1.2倍。严禁用气割扩孔。安装高强度螺栓应通过初拧和终拧达到最终紧固的目的。⑨装配式钢结构在一个安装单元的所有构件安装完毕,并验收合格后,现场焊缝、高强度螺栓及其连接节点,以及在安装过程中构件涂层被磨损的部位,应采用与构件制作时相同的材料及涂刷工艺补刷涂层,涂层面漆外观应均匀、平整,不得有针孔、裂纹、咬底和明显的流坠现象,且涂层厚度满足设计要求[3]。
4结束语
本文以装配式钢结构质量控制为研究对象,从原材料到施工各重要环节进行分析,对质量控制的重要环节进行了阐述,把控各环节的质量控制,在施工测控过程运用BIM建模及三维激光扫描技术,提前模拟并预判全过程质量问题,快速大范围复测纠偏,更好地提高装配式钢结构整体质量控制精度,发挥出装配式钢结构建筑绿色、节能、快速装配的优势特点。
参考文献
[1] 曹靖,沈万玉,王友光,等.基于BIM装配式钢结构桥梁制造技术研究[C].钢结构与绿色建筑技术应用.北京:中国建筑金属结构协会专题资料汇编,2019:351-354.
[2] 郭满良.钢结构虚拟预拼装技术[J].建筑技术,2018(4):381-384.
[3] 段保军.钢结构工程施工质量控制分析[J].河南城建学院学报,2013(5):27-29.