徐禮全

(中冶建工集團(tuán)有限公司安裝工程分公司，重慶 400800)

0 前 言

目前，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為我國建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域占據(jù)較高的地位，為我國建筑行業(yè)貢獻(xiàn)了巨大的力量。但在鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的同時(shí)，也存在一些問題，如一些鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)施工中缺少完善、科學(xué)的管理制度，造成工程中存在質(zhì)量、安全等問題。鋼結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的建筑工程，對(duì)人員素質(zhì)、技術(shù)水平、操作設(shè)備等要素都有很高的要求，如果出現(xiàn)事故問題會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響。所以，在實(shí)際施工的過程中，必須要采取有效的質(zhì)量和安全管理措施，有效解決工程中存在的各項(xiàng)問題。

1 鋼結(jié)構(gòu)工程的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)主要有以下方面。第一，鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕。與其他材料相比，鋼結(jié)構(gòu)具有更大的容量，強(qiáng)度也比較高，在承重相同的情況下，鋼結(jié)構(gòu)更加輕便。一方面，恒荷載比較輕，尤其結(jié)合輕質(zhì)維護(hù)結(jié)構(gòu)使用時(shí)，恒荷載和地震作用對(duì)建筑造成的影響會(huì)有明顯的減小，并且對(duì)地基的要求不高；另一方面，構(gòu)件截面較小，尤其在采用新結(jié)構(gòu)體系的情況下，利用全新的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，使鋼構(gòu)件的截面更小，但承重更高。第二，具有良好的預(yù)制和通用性能[1]。在建筑施工的過程中，不僅要控制質(zhì)量，而且要降低成本提升效率。鋼材可以工業(yè)化批量生產(chǎn)，同時(shí)在同一模數(shù)的情況下，不同材料、形狀、工藝的鋼構(gòu)配件可以通用。鋼構(gòu)件連接方式主要有焊接、螺栓和鉚釘三種，便于施工。第三，具有較強(qiáng)的可塑性與韌性。建筑工程對(duì)可塑性有很高的要求，材料如果突然出現(xiàn)脆性破壞會(huì)對(duì)建筑造成較大的影響。鋼材具有良好的塑性和伸展率，所以不會(huì)因?yàn)橥蝗涣Χ嚁?，同時(shí)韌性良好，可以承載較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)力。第四，可以滿足大跨度要求。在現(xiàn)代社會(huì)中，大規(guī)模、大跨度的建筑不斷增多。鋼材的跨度比較靈活，可以提升單位面積的鋼結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)成本降低、質(zhì)量提升。第五，符合綠色環(huán)保的要求。鋼結(jié)構(gòu)容量大，具有占地面積小的特點(diǎn)，可以減少土地資源的浪費(fèi)，也能降低對(duì)開山挖石的需求，可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境。不僅如此，減少混凝土制作，可以縮減工作量，也能消除大部分噪音污染和粉塵污染。資源方面，鋼材具有較高的回收利用率，避免了不必要的材料浪費(fèi)。

鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面。第一，構(gòu)件剛度不高。在鋼結(jié)構(gòu)之中，鋼材的構(gòu)件質(zhì)量好、強(qiáng)度高、截面小，相比于混凝土構(gòu)件，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件長細(xì)較大，抗側(cè)彎、扭矩的剛度相對(duì)較低，穩(wěn)定性容易受到影響。第二，防火性能較差。鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性能較好，如果受熱溫度在200℃以上，則會(huì)影響鋼材的硬度和韌性，如果在600℃以上，會(huì)影響鋼材的承載能力。第三，缺少抗腐蝕能力。在潮濕的環(huán)境中，鋼材容易腐蝕，如果被腐蝕，承載能力就會(huì)受到影響。第四，低溫性較差，構(gòu)件容易出現(xiàn)脆斷的情況。如果環(huán)境溫度較低，鋼材塑性、韌性都會(huì)受到影響，如果溫度在臨界值以下，則會(huì)出現(xiàn)低溫冷脆的情況。

1.2 質(zhì)量問題特點(diǎn)

在鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中，可能會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，其具有多樣性、復(fù)雜性、嚴(yán)重性、可變性的特點(diǎn)。多樣性即鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量問題有多重表現(xiàn)形式，包括材料撕裂、結(jié)構(gòu)變形、整體倒塌等。復(fù)雜性即引發(fā)問題的因素較多，產(chǎn)生的原因也比較復(fù)雜。如，屋面漏水是一種質(zhì)量通病，造成漏水的原因有很多，所以解決問題的難度也比較大。嚴(yán)重性也是主要特點(diǎn)，一些質(zhì)量問題會(huì)帶來重大事故，輕則成本上升，重則人員傷亡，造成較為惡劣的社會(huì)影響?？勺冃约措S著時(shí)間的推移，質(zhì)量問題會(huì)逐漸累積增加，程度也會(huì)不斷加深。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程的主要質(zhì)量問題

2.1 資料不全

鋼結(jié)構(gòu)工程中常見的質(zhì)量問題有很多，資料不健全是最主要的質(zhì)量問題之一。缺失的資料有很多，包括質(zhì)量證明文件、原材料監(jiān)理審批文件、工程記錄等。而一些工程的資料雖然健全，但與規(guī)范要求不符。以探傷報(bào)告為例，一些施工單位沒有對(duì)不超過8 mm的鋼板對(duì)接縫進(jìn)行UT探傷，所以缺少相關(guān)資料；焊接工藝報(bào)告也與規(guī)范要求不符，沒有正確填寫焊接設(shè)備，或報(bào)告內(nèi)容比較簡單，沒有進(jìn)行詳細(xì)的解說；焊工技術(shù)水平較低，沒有專業(yè)的資格證書，并且缺少安全意識(shí)，進(jìn)而引發(fā)質(zhì)量問題。

2.2 圖紙會(huì)審

在工程建設(shè)的過程中，要保障工程質(zhì)量，做好圖紙會(huì)審工作尤為重要。施工前需要嚴(yán)格審核圖紙，尤其是圖紙存在不足或與國家規(guī)范不符的情況下，必須要明確指出。在實(shí)際會(huì)審中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)圖紙應(yīng)用規(guī)范不健全、設(shè)計(jì)說明不清晰、鋼材等級(jí)不明確、焊接方式未注明、除銹等級(jí)未標(biāo)明等問題，這些問題都會(huì)影響工程質(zhì)量，造成工程施工無法順利開展。

2.3 化學(xué)成分

在鋼材中，化學(xué)成分含量比例會(huì)直接影響材料性能。鋼材中的有害成分會(huì)造成材料缺陷。例如，Q235鋼材的鐵含量較高，占99%，碳、硫、氧等元素占比1%。雖然占比較小，但對(duì)鋼材影響較大。其中，碳屬于有益元素，可以提升鋼材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度，但會(huì)影響可焊性、冷彎性等性能；氧屬于有害成分，可能會(huì)引發(fā)發(fā)熱脆斷的情況。

2.4 加工制作

鋼結(jié)構(gòu)工程加工制作就是加工鋼構(gòu)件，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)敿?xì)設(shè)計(jì)構(gòu)件圖，然后采用相應(yīng)的工藝技術(shù)和設(shè)備將不同規(guī)格、形狀的鋼板進(jìn)行切割處理，并且拼裝焊接成構(gòu)件。在實(shí)際加工的過程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些問題，進(jìn)而影響構(gòu)件質(zhì)量。包括使用號(hào)料時(shí)采用的鋼尺沒有校正，沒有嚴(yán)格審查材料、預(yù)留工余量等等。在組裝的過程中，沒有設(shè)置組裝臺(tái)架就進(jìn)行H型鋼的焊接，造成偏差較大[2]。在焊接的過程中沒有設(shè)置引熄弧板，造成焊縫不符合要求，拼接邊緣存在凹坑等問題。鉆孔作業(yè)的過程中沒有先掌握?qǐng)D紙，單雙排孔相互錯(cuò)開，重新開孔后沒有補(bǔ)齊鉆孔。在安裝的過程中，沒有做好尺寸控制，出現(xiàn)錯(cuò)位的情況。此外，還存在防腐不當(dāng)?shù)葐栴}。

2.5 運(yùn)輸安裝和維護(hù)

在鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸、安裝和維護(hù)的過程中也會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，具體如圖1所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)工程運(yùn)輸、安裝、使用維護(hù)中的問題

3 鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量問題及管理案例

3.1 工程概況

以工程實(shí)際為例進(jìn)行分析，某工程為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，結(jié)構(gòu)安全度為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年，總體建筑面積為18 378 m2。平面尺寸和跨度分別為157 m×116 m和24+24/20/24+24(m)，其中柱距為7/7.5 m，總體建筑高度在10.3～12.8 m。計(jì)劃在180天內(nèi)完成施工，采用0.5 mm厚度的型鋼制作屋面，下面鋪設(shè)12K巖面保溫層，同時(shí)配合夾筋鋁箔。

3.2 事故分析

要解決工程質(zhì)量問題，首先要對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，主要包括以下方面。第一，忽略防腐工作。由于廠房主要用于存放鉛酸蓄電池，所以環(huán)境中的酸霧濃度較大，但施工中僅僅將重腐蝕區(qū)域的窗戶更換為塑鋼窗，并沒有采取其他有效的防腐措施，設(shè)計(jì)文件中也未對(duì)此做出更詳盡的分析。第二，防火設(shè)計(jì)較差。國內(nèi)已經(jīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防火工作做出明確規(guī)范，設(shè)計(jì)人員一定要先明確耐火極限等級(jí)，然后做好防火設(shè)計(jì)，但該工程的設(shè)計(jì)師對(duì)防火設(shè)計(jì)不夠重視，造成工程存在質(zhì)量安全隱患。第三，構(gòu)件布局不合理。該工程沒有嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工，在施工的過程中，其中一個(gè)軸和兩個(gè)老廠房連接在一起，沒有對(duì)老廠房銜接施工圖進(jìn)行更新。第四，干涉。中間鋼柱抗剪鍵干涉了基礎(chǔ)圈梁主筋，在安裝的過程中，鋼柱沒辦法落在原本的標(biāo)高位置，造成設(shè)計(jì)變更；第五，設(shè)計(jì)圖紙中的內(nèi)容為內(nèi)天溝，沒有詳細(xì)說明內(nèi)墻板布置的方式，造成工程量清單存在漏項(xiàng)的問題。

3.3 問題處理

針對(duì)上述問題，首先要明確產(chǎn)生問題的主要原因。在該工程中鋼結(jié)構(gòu)的化學(xué)、電化學(xué)腐蝕問題比較嚴(yán)重,這主要是因?yàn)榭諝庵杏醒鯕馇覐S房處在碳酸、硫酸等氣體含量較高的環(huán)境中，長期接觸會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)氧化，進(jìn)而出現(xiàn)銹蝕的情況。而且鋼結(jié)構(gòu)材料本身就具有缺陷型，包含各類雜質(zhì)，所以存在電位差，可能出現(xiàn)原電池的情況，進(jìn)而造成腐蝕。在溫度、濕度較高的情況下，腐蝕速度會(huì)加快。針對(duì)腐蝕問題，可以從根本上入手，采用噴涂鋁或鋅的方式，二者是負(fù)電位，可以與鋼形成犧牲陽極保護(hù)作用，進(jìn)而使鋼結(jié)構(gòu)集體更加牢固，也能延長涂層壽命。也可以采用納米技術(shù)，包括無機(jī)覆蓋層主體結(jié)構(gòu)納米化等等。在前期可以采用機(jī)械處理法，包括噴丸和拋丸兩種處理方式[3]。也可以采用耐高溫有機(jī)硅工藝，不僅具有防腐效果，還能提升鋼結(jié)構(gòu)的耐熱能力。由此可見，在鋼結(jié)構(gòu)防腐的同時(shí)，也要加強(qiáng)防火設(shè)計(jì)。除了涂刷防火材料之外，還要做好區(qū)域劃分，或者采用包封法、屏蔽法、水噴淋法、疏導(dǎo)法等方法。具體的方法選擇可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷，本工程可以采用屏蔽法，將鋼結(jié)構(gòu)包藏在耐火材料構(gòu)成的墻體、吊頂之內(nèi)，減少鋼材料和火災(zāi)的接觸。同時(shí)也可以采用疏導(dǎo)法，將熱量傳到構(gòu)件上，消耗掉熱量后避免溫度升至臨界值，確保鋼結(jié)構(gòu)的完整安全。

3.4 管理措施

針對(duì)上述各類質(zhì)量問題，施工單位要采取有效的處理措施，具體包括以下幾點(diǎn)。

1)要嚴(yán)格依照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。在工程設(shè)計(jì)的過程中，要重視規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，不僅要采用先進(jìn)的技術(shù)，還要對(duì)經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行控制，確保工程質(zhì)量安全可靠。設(shè)計(jì)人員要對(duì)各項(xiàng)技術(shù)文件進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，并深入學(xué)習(xí)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中嚴(yán)格貫徹和落實(shí)。由于我國鋼結(jié)構(gòu)起步較晚，所以規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還有待健全，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際施工建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，以及技術(shù)和材料的發(fā)展趨勢，制定更加科學(xué)、可靠的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為工程設(shè)計(jì)、施工提供更多依據(jù)。

2)加強(qiáng)一體化施工的推廣，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員。在實(shí)際工程中，可以采用總承包模式，對(duì)工程投入成本進(jìn)行控制，同時(shí)提升工程施工的效率，提升整個(gè)工程的效益。如果本文所述工程采用總承包的模式，可以減少15%的資金投入量，也能縮短35%的建設(shè)周期，既可以促進(jìn)質(zhì)量水平的提升，又能為建設(shè)單位帶來更大的效益。所以，應(yīng)該參考市政工程設(shè)計(jì)方案，同時(shí)學(xué)習(xí)各種大規(guī)模工程的施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮總承包模式的作用，促進(jìn)工程效益的提升[4]。在人員方面，要著重培養(yǎng)技術(shù)人員，提升技術(shù)人員的專業(yè)水平和知識(shí)儲(chǔ)備。在鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行工藝、材料、設(shè)備等內(nèi)容的篩選，保障設(shè)計(jì)內(nèi)容符合質(zhì)量要求，對(duì)權(quán)責(zé)進(jìn)行詳細(xì)的劃分，避免發(fā)生問題時(shí)出現(xiàn)推諉責(zé)任的情況。

3)加強(qiáng)材料檢測，建設(shè)專業(yè)的制作、安裝和檢測隊(duì)伍。要全面提升各個(gè)工作人員的技術(shù)水平，有效落實(shí)檢測工作，杜絕不良競爭、貪污腐敗等情況，嚴(yán)格檢查材料、設(shè)備的質(zhì)量，為工程建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。此外，要積極發(fā)展配套產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)節(jié)能、環(huán)保等產(chǎn)品的投入，從墻體、屋面等多個(gè)方面入手，保障鋼結(jié)構(gòu)工程符合要求。此外，也要加強(qiáng)人員管理工作，提升施工人員的質(zhì)量安全意識(shí)。

4 結(jié) 語

綜上所述，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程中存在的質(zhì)量問題，首先要明確引發(fā)問題的具體原因，然后根據(jù)問題原因采取對(duì)應(yīng)的解決措施。其次，要加強(qiáng)質(zhì)量管理工作，可以從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、一體化施工、人員培養(yǎng)、材料檢測等多個(gè)方面入手，對(duì)建筑工程的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把控，全面確保工程質(zhì)量與安全。

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