钢结构工程施工过程质量问题及管理对策分析

徐礼全

(中冶建工集团有限公司安装工程分公司，重庆 400800)

0 前 言

目前，钢结构已经成为我国建筑的主要结构形式，钢结构在建筑领域占据较高的地位，为我国建筑行业贡献了巨大的力量。但在钢结构建筑发展的同时，也存在一些问题，如一些钢结构建设施工中缺少完善、科学的管理制度，造成工程中存在质量、安全等问题。钢结构不同于传统的建筑工程，对人员素质、技术水平、操作设备等要素都有很高的要求，如果出现事故问题会产生十分严重的影响。所以，在实际施工的过程中，必须要采取有效的质量和安全管理措施，有效解决工程中存在的各项问题。

1 钢结构工程的技术特点

1.1 优缺点

优点主要有以下方面。第一，钢结构的质量轻。与其他材料相比，钢结构具有更大的容量，强度也比较高，在承重相同的情况下，钢结构更加轻便。一方面，恒荷载比较轻，尤其结合轻质维护结构使用时，恒荷载和地震作用对建筑造成的影响会有明显的减小，并且对地基的要求不高；另一方面，构件截面较小，尤其在采用新结构体系的情况下，利用全新的设计理论进行设计，使钢构件的截面更小，但承重更高。第二，具有良好的预制和通用性能[1]。在建筑施工的过程中，不仅要控制质量，而且要降低成本提升效率。钢材可以工业化批量生产，同时在同一模数的情况下，不同材料、形状、工艺的钢构配件可以通用。钢构件连接方式主要有焊接、螺栓和铆钉三种，便于施工。第三，具有较强的可塑性与韧性。建筑工程对可塑性有很高的要求，材料如果突然出现脆性破坏会对建筑造成较大的影响。钢材具有良好的塑性和伸展率，所以不会因为突然力而绷断，同时韧性良好，可以承载较强的运动力。第四，可以满足大跨度要求。在现代社会中，大规模、大跨度的建筑不断增多。钢材的跨度比较灵活，可以提升单位面积的钢结构，进而促进成本降低、质量提升。第五，符合绿色环保的要求。钢结构容量大，具有占地面积小的特点，可以减少土地资源的浪费，也能降低对开山挖石的需求，可以保护生态环境。不仅如此，减少混凝土制作，可以缩减工作量，也能消除大部分噪音污染和粉尘污染。资源方面，钢材具有较高的回收利用率，避免了不必要的材料浪费。

钢结构的缺点主要包括以下几个方面。第一，构件刚度不高。在钢结构之中，钢材的构件质量好、强度高、截面小，相比于混凝土构件，钢结构构件长细较大，抗侧弯、扭矩的刚度相对较低，稳定性容易受到影响。第二，防火性能较差。钢结构导热性能较好，如果受热温度在200℃以上，则会影响钢材的硬度和韧性，如果在600℃以上，会影响钢材的承载能力。第三，缺少抗腐蚀能力。在潮湿的环境中，钢材容易腐蚀，如果被腐蚀，承载能力就会受到影响。第四，低温性较差，构件容易出现脆断的情况。如果环境温度较低，钢材塑性、韧性都会受到影响，如果温度在临界值以下，则会出现低温冷脆的情况。

1.2 质量问题特点

在钢结构施工的过程中，可能会出现各种质量问题，其具有多样性、复杂性、严重性、可变性的特点。多样性即钢结构工程的质量问题有多重表现形式，包括材料撕裂、结构变形、整体倒塌等。复杂性即引发问题的因素较多，产生的原因也比较复杂。如，屋面漏水是一种质量通病，造成漏水的原因有很多，所以解决问题的难度也比较大。严重性也是主要特点，一些质量问题会带来重大事故，轻则成本上升，重则人员伤亡，造成较为恶劣的社会影响。可变性即随着时间的推移，质量问题会逐渐累积增加，程度也会不断加深。

2 钢结构工程的主要质量问题

2.1 资料不全

钢结构工程中常见的质量问题有很多，资料不健全是最主要的质量问题之一。缺失的资料有很多，包括质量证明文件、原材料监理审批文件、工程记录等。而一些工程的资料虽然健全，但与规范要求不符。以探伤报告为例，一些施工单位没有对不超过8 mm的钢板对接缝进行UT探伤，所以缺少相关资料；焊接工艺报告也与规范要求不符，没有正确填写焊接设备，或报告内容比较简单，没有进行详细的解说；焊工技术水平较低，没有专业的资格证书，并且缺少安全意识，进而引发质量问题。

2.2 图纸会审

在工程建设的过程中，要保障工程质量，做好图纸会审工作尤为重要。施工前需要严格审核图纸，尤其是图纸存在不足或与国家规范不符的情况下，必须要明确指出。在实际会审中，经常会出现图纸应用规范不健全、设计说明不清晰、钢材等级不明确、焊接方式未注明、除锈等级未标明等问题，这些问题都会影响工程质量，造成工程施工无法顺利开展。

2.3 化学成分

在钢材中，化学成分含量比例会直接影响材料性能。钢材中的有害成分会造成材料缺陷。例如，Q235钢材的铁含量较高，占99%，碳、硫、氧等元素占比1%。虽然占比较小，但对钢材影响较大。其中，碳属于有益元素，可以提升钢材的抗拉强度、屈服强度，但会影响可焊性、冷弯性等性能；氧属于有害成分，可能会引发发热脆断的情况。

2.4 加工制作

钢结构工程加工制作就是加工钢构件，根据设计图纸详细设计构件图，然后采用相应的工艺技术和设备将不同规格、形状的钢板进行切割处理，并且拼装焊接成构件。在实际加工的过程中，可能会出现一些问题，进而影响构件质量。包括使用号料时采用的钢尺没有校正，没有严格审查材料、预留工余量等等。在组装的过程中，没有设置组装台架就进行H型钢的焊接，造成偏差较大[2]。在焊接的过程中没有设置引熄弧板，造成焊缝不符合要求，拼接边缘存在凹坑等问题。钻孔作业的过程中没有先掌握图纸，单双排孔相互错开，重新开孔后没有补齐钻孔。在安装的过程中，没有做好尺寸控制，出现错位的情况。此外，还存在防腐不当等问题。

2.5 运输安装和维护

在钢结构运输、安装和维护的过程中也会出现一些质量问题，具体如图1所示。

图1 钢结构工程运输、安装、使用维护中的问题

3 钢结构工程质量问题及管理案例

3.1 工程概况

以工程实际为例进行分析，某工程为单层钢结构厂房，结构安全度为二级，设计使用年限为50年，总体建筑面积为18 378 m2。平面尺寸和跨度分别为157 m×116 m和24+24/20/24+24(m)，其中柱距为7/7.5 m，总体建筑高度在10.3～12.8 m。计划在180天内完成施工，采用0.5 mm厚度的型钢制作屋面，下面铺设12K岩面保温层，同时配合夹筋铝箔。

3.2 事故分析

要解决工程质量问题，首先要对工程质量产生的原因进行分析，主要包括以下方面。第一，忽略防腐工作。由于厂房主要用于存放铅酸蓄电池，所以环境中的酸雾浓度较大，但施工中仅仅将重腐蚀区域的窗户更换为塑钢窗，并没有采取其他有效的防腐措施，设计文件中也未对此做出更详尽的分析。第二，防火设计较差。国内已经对钢结构的防火工作做出明确规范，设计人员一定要先明确耐火极限等级，然后做好防火设计，但该工程的设计师对防火设计不够重视，造成工程存在质量安全隐患。第三，构件布局不合理。该工程没有严格按照图纸施工，在施工的过程中，其中一个轴和两个老厂房连接在一起，没有对老厂房衔接施工图进行更新。第四，干涉。中间钢柱抗剪键干涉了基础圈梁主筋，在安装的过程中，钢柱没办法落在原本的标高位置，造成设计变更；第五，设计图纸中的内容为内天沟，没有详细说明内墙板布置的方式，造成工程量清单存在漏项的问题。

3.3 问题处理

针对上述问题，首先要明确产生问题的主要原因。在该工程中钢结构的化学、电化学腐蚀问题比较严重,这主要是因为空气中有氧气且厂房处在碳酸、硫酸等气体含量较高的环境中，长期接触会造成钢结构氧化，进而出现锈蚀的情况。而且钢结构材料本身就具有缺陷型，包含各类杂质，所以存在电位差，可能出现原电池的情况，进而造成腐蚀。在温度、湿度较高的情况下，腐蚀速度会加快。针对腐蚀问题，可以从根本上入手，采用喷涂铝或锌的方式，二者是负电位，可以与钢形成牺牲阳极保护作用，进而使钢结构集体更加牢固，也能延长涂层寿命。也可以采用纳米技术，包括无机覆盖层主体结构纳米化等等。在前期可以采用机械处理法，包括喷丸和抛丸两种处理方式[3]。也可以采用耐高温有机硅工艺，不仅具有防腐效果，还能提升钢结构的耐热能力。由此可见，在钢结构防腐的同时，也要加强防火设计。除了涂刷防火材料之外，还要做好区域划分，或者采用包封法、屏蔽法、水喷淋法、疏导法等方法。具体的方法选择可以根据实际情况进行判断，本工程可以采用屏蔽法，将钢结构包藏在耐火材料构成的墙体、吊顶之内，减少钢材料和火灾的接触。同时也可以采用疏导法，将热量传到构件上，消耗掉热量后避免温度升至临界值，确保钢结构的完整安全。

3.4 管理措施

针对上述各类质量问题，施工单位要采取有效的处理措施，具体包括以下几点。

1)要严格依照规范标准进行设计施工。在工程设计的过程中，要重视规范标准的要求，不仅要采用先进的技术，还要对经济成本进行控制，确保工程质量安全可靠。设计人员要对各项技术文件进行详细的调查，并深入学习相关的标准规范，在实际设计的过程中严格贯彻和落实。由于我国钢结构起步较晚，所以规范、标准还有待健全，应该结合实际施工建设的经验，以及技术和材料的发展趋势，制定更加科学、可靠的标准规范，为工程设计、施工提供更多依据。

2)加强一体化施工的推广，培养更多优秀的设计人员。在实际工程中，可以采用总承包模式，对工程投入成本进行控制，同时提升工程施工的效率，提升整个工程的效益。如果本文所述工程采用总承包的模式，可以减少15%的资金投入量，也能缩短35%的建设周期，既可以促进质量水平的提升，又能为建设单位带来更大的效益。所以，应该参考市政工程设计方案，同时学习各种大规模工程的施工设计经验，发挥总承包模式的作用，促进工程效益的提升[4]。在人员方面，要着重培养技术人员，提升技术人员的专业水平和知识储备。在钢结构实际设计的过程中，设计人员要根据标准规范进行工艺、材料、设备等内容的筛选，保障设计内容符合质量要求，对权责进行详细的划分，避免发生问题时出现推诿责任的情况。

3)加强材料检测，建设专业的制作、安装和检测队伍。要全面提升各个工作人员的技术水平，有效落实检测工作，杜绝不良竞争、贪污腐败等情况，严格检查材料、设备的质量，为工程建设奠定良好的基础。此外，要积极发展配套产业，加强节能、环保等产品的投入，从墙体、屋面等多个方面入手，保障钢结构工程符合要求。此外，也要加强人员管理工作，提升施工人员的质量安全意识。

4 结 语

综上所述，针对钢结构工程中存在的质量问题，首先要明确引发问题的具体原因，然后根据问题原因采取对应的解决措施。其次，要加强质量管理工作，可以从标准规范、一体化施工、人员培养、材料检测等多个方面入手，对建筑工程的质量进行严格的把控，全面确保工程质量与安全。

[ID:012847]