王 凱 中鐵建設集團有限公司，北京 100040

1 工程概況

某超高層住宅項目，總建筑面積約199636.01m2，主體結構形式為型鋼混凝土框架剪力墻結構，鋼結構包括組合鋼板剪力墻+ 勁性鋼柱鋼結構主要采用Q235B 和Q345B，項目總用鋼量約為2912t。

圖1 鋼板剪力墻結構BIM 三維圖

2 焊接技術質量管理問題分析

現場鋼結構焊縫施焊有水平焊縫和豎向焊縫，仰焊、俯焊等不易操作工序，使焊接難度高，焊接緩慢。其次，構件高度以及焊縫長度過長，溫度應力大，焊接完成后鋼板墻偏差嚴重[1]。如何保證并提高鋼板剪力墻焊接合格率，以確保后期鋼板安裝順利及結構安全，是工程現場必須解決的重點和難點問題。本文將采用“頭腦風暴法”，根據5W1H 原則，運用關聯圖對鋼板剪力墻焊接技術影響因素進行分析[2]。

2.1 現場鋼構施工情況說明

根據前期地下室及地上1～4 層的墻鋼板施工情況，發(fā)現部分鋼板剪力墻存在焊接質量的 “單層垂直度偏差大” 和 “平面彎曲超標”。部分鋼板剪力墻出現翹曲，鋼柱、鋼板剪力墻未能在同一個平面內等問題[3]，焊接后需要返工重新矯正鋼板墻導致工期每層延誤2～6 天，后期鋼板剪力墻豎向鋼筋安裝完成后與模板沖突導致部分墻體變形嚴重等質量問題。

2.2 施工影響因素

經過現場實測、調查和統計，共檢查了250 處，根據規(guī)范及設計要求，確定合格203 處，不合格47 處，安裝質量合格率為：（203/250）×100%=81.2%。

運用關聯圖進行分析，分別從人、機、料、法、環(huán)、測6 個方面分析了可能影響質量問題的原因，并歸納整理繪制關聯圖[4]（圖2）。

圖2 關聯圖

通過關聯圖分析，共有末端因素10 個，見表1。

表1 末端因素

經過整理分析，歸納總結出鋼板剪力墻焊接的質量問題，見鋼板剪力墻焊接質量問題分析統計表2。

表2 鋼板剪力墻焊接質量問題統計

根據上述施工質量問題表，作出了如下排列圖3。

圖3 鋼板墻焊接質量問題排列圖

根據鋼板剪力墻焊接質量問題統計表及排列圖可知，“鋼板剪力墻單層垂直度偏差大” 問題點數為17 個，“平面彎曲超標” 問題占總問題數的27.66%，是影響鋼板剪力墻焊接質量的主要原因，“鋼板剪力墻單層垂直度偏差大” 和 “鋼板剪力墻平面彎曲超標” 是影響鋼板剪力墻焊接質量的主要問題。

3 質量管理措施

3.1 制定對策

找到問題關鍵所在后，針對鋼板剪力墻焊接方案不合理這個要因，根據5W1H 原則，最后制定了以下對策分析評價表3。

表3 對策分析評價

3.2 實施對策

3.2.1 加設定位板及連接板

已運輸至現場的鋼板，利用工廠焊接的鋼柱定位板，在鋼板剪力墻焊接前，先將鋼板剪力墻安裝到位后，與鋼柱上定位板點焊固定，保證鋼板剪力墻在焊接過程中不出現與鋼柱的相對錯位。在鋼板剪力墻焊接前，先將鋼板剪力墻安裝到位后，與鋼柱上定位板點焊固定，如下圖4。

鋼板剪力墻之間的對接焊縫，每隔一段距離加設一道臨時連接板，正反兩面對稱布置，在鋼板剪力墻拼裝到位校正后點焊固定，保證相鄰兩塊剪力墻之間無相對位移。

圖4 鋼柱與鋼板剪力墻間的定位板布置圖

3.2.2 剪力墻設置水平工藝梁相互連接

本工程為單片式鋼板剪力墻，由于沒有約束，導致焊接過程中變形嚴重，因此必須制定相應的施工工藝去約束單片式鋼板剪力墻的自由位移。采用相鄰剪力墻之間設置水平工藝梁相互連接的形式保證整體剛度，確保焊接減少變形位移。部分鋼板剪力墻由于缺少有效的平面外支撐，因此為確保鋼板剪力墻在焊接過程中無自由變形，在鋼板剪力墻、鋼柱吊裝到位并校正完成后，相鄰剪力墻之間設置水平工藝梁相互連接，控制鋼板剪力墻在焊接過程中的自由變形。工藝梁現場效果圖如圖5。

工藝梁在鋼板剪力墻焊接冷卻后，先測量鋼板剪力墻的實際偏差，當安裝偏差滿足施工精度要求時，進行后續(xù)階段的施工；當安裝偏差不能滿足施工精度要求時，可臨時拆除校正當前鋼板剪力墻偏差后，再進行后續(xù)階段的施工。

圖5 現場工藝梁效果圖

3.2.3 鋼板現場焊接工藝調整

由于立縫和水平縫過長，導致鋼板現場焊接容易變形，如果采取常規(guī)焊接工藝，則溫度應力過大產生變形嚴重。鋼板剪力墻在工廠開好坡口。鋼板剪力墻焊接時，先焊接水平鋼梁與鋼柱的焊縫，再焊鋼柱對接焊縫，接著焊接豎向焊縫，最后焊接橫向焊縫的順序進行焊接，整體按1、2、3、4、5 的順序焊接，每條焊縫采取對稱間斷焊再滿焊的方式施工，即每條焊縫按下圖6 標號順序。采用小熱輸入量，小焊道，多道多層焊接方法以減少收縮量。

圖6 鋼板剪力墻焊接順序示意圖

3.2.4 增加水平加強角鋼

為了增強鋼板整體剛度，安裝前在兩塊鋼板對接位置上下300mm 位置對稱布置加強角鋼，角鋼規(guī)格為L80×5mm，使用間斷角焊縫與鋼板剪力墻固定。水平焊縫過長，同樣導致鋼板現場焊接容易變形，焊縫周圍均為20mm 厚的鋼板，在溫度應力下容易產生扭曲變形，因此需要將水平焊縫部位鋼板剪力墻的剛度增加。見圖7。

圖7 鋼板剪力墻水平加強角鋼示意圖

4 效果檢查

4.1 質量效益

采取了針對性的焊接方案后，對場內鋼板剪力墻進行一次系統的檢查，共檢查120 處，鋼板剪力墻焊接合格率達到92.67%，得到了顯著提升。

4.2 經濟效益

通過鋼板剪力墻焊接技術質量管理問題分析，極大提高了施工效率，節(jié)約了大量機械臺班及人工費，避免了浪費，同時避免了鋼板剪力墻焊接不合格導致返工的隱患，取得了較好的經濟效益，每層鋼板剪力墻減少工期約4 天。

通過對項目進行深入分析、細致策劃，對同類型工程的施工具有一定指導意義。同時明確了獨立鋼板剪力墻焊接的控制要點，有效保證鋼板剪力墻的焊接合格率，具有很好的推廣實施意義。