懸挑桁架施工質量控制

孫俊峰，李 帥，朱學藝，張 豪，李兆準

［中機建（上海）鋼結構股份有限公司，上海 200001］

0 引言

探索質量控制在項目中的應用，闡述重型桁架施工中的各分步的控制要點，以供各工程管理者參考。

1 鋼結構概況

本項目鋼結構概況：輔樓宴會廳大懸挑采用桁架結構材質主要為Q355B及Q355BGJ，用鋼量約1500t；桁架區域鋼構件具有以下特點。

（1）桁架節點構造復雜，現場焊縫全部為全熔透一級焊縫，工廠鋼構件焊接基本上為二級全熔透焊縫。整體節點區焊縫密集，加工過程中容易產生焊縫裂紋、母材撕裂問題。

（2）材質為Q355GJB的鋼板較多，規范要求B類公差。

（3）厚度40mm、50mm的鋼板較多，要求Z15性能；100mm厚鋼板兩塊，要求Z35性能。

（4）大跨度構件較多，起拱值大：鋼梁最大跨度25m，最大起拱值120mm；桁架懸挑長度28m，端部最大起拱值約100mm。

（5）現場安裝后桁架永久處于懸臂受力狀態，若有缺陷難以返修。

2 桁架材料的選擇與質量控制

2.1 原材料的選擇

鋼材質量標準應符合現行國家標準以及規定。厚板宜選用GJ高性能建筑用鋼板，主承重構件應選用張拉板。本項目使用的承重結構方面鋼材力學及化學方面的要求。焊接方面學要求有鋼鐵碳當量的要求條件。鋼板的伸長率也有嚴格的要求，要求不得小于20%。

當接頭的焊接約束程度較大時，鋼板厚度不小于40mm，并承受了沿鋼板厚度方向的拉力，防止了所用鋼板的片層撕裂，應該按照國家施行的標準規定，另外增加對鋼板材料的附加板厚方向的斷面收縮率要求。鋼板厚40mm≤t<60mm，厚度方向性能要求Z15。鋼板厚60mm≤t<80mm，厚度方向性能要求Z25。鋼板厚t≥80mm，厚度方向性能要求Z35。

焊材、焊釘、高強螺栓堅固件、油漆等符合設計及規范要求。

2.2 原材料的質量控制

（1）原材料廠家優先選擇長期合作、質量穩定、具備完好質量管理體系的大廠家采購。

（2）項目部派遣專業質量人員參與原材料進場有關事宜。

（3）原材料到廠后質檢人員組織監理工程師駐廠代表，業主代表對到廠材料檢查，核對質保文件及證書、對所進場材料材料生產商公司信息、資質檢查，材料外觀目視檢查，尺寸檢查用標定過的測量器具實測，并進行抽樣送實驗室檢驗。抽樣送檢的試樣試件檢測合格后，提交試樣試件檢驗合格的檢驗報告及材料的質量保證證明書，報項目的監理公司所對應專業監理工程師簽字，經專業監理簽字同意使用后才可進行材料下料加工制作階段[1]。

3 懸挑桁架厚板焊接與變形控制措施

本工程最大板材厚度為100mm，多為50mm，保證厚板的焊接質量是本工程的重點之重。焊接施工質量控制措施。

（1）用于本項目的焊材必須符合本項目設計要求及規范要求，項目上使用的焊接材料在檢查完質保書和焊接材料外觀質量合格后，經監理單位見證人員見證取樣后按實驗室要求對應的數量和試件大小送檢，焊接材料經試驗合格，焊接工藝評定合格后，方可用于本工程的焊接，材料供應商須按焊接材料牌號、批次及用戶要求進場。分類存放在干燥通風的倉庫中，材料證書和材料檢驗報告應移交給項目材料或材料進行妥善儲存[2]。

（2）根據規范要求及結合本項目施工焊接位置實際特點做覆蓋本項目鋼材厚度、焊接形式的焊接工藝評定，確定最好的焊接工藝各種數據，制定符合本項目的焊接措施與流程。

（3）項目部技術人員和焊接方面的專業人員制定出合理的符合本項目實際情況的焊接方案，一線施工焊接人員嚴格按照焊接方案進行操作。因本項目桁架位置原因及便宜技術控制，焊接過程中必須選擇合理的焊接順序，方便控制焊接變形。焊接過程中隨時使用測量儀器進行測量，實時向技術人員反映，技術人員根據測量人員反饋數據進行實時調整焊接方向。

（4）桁架區厚板焊接要采用多層多道焊、焊接時隨著焊接位置變化調整焊機電流電壓，電流電壓數值要符合焊接工藝表給出的范圍。限制焊縫單道寬度、厚度。并嚴格執行焊前預熱和焊后保溫措施，預熱溫度按焊接板板厚調整。

（5）焊接變形控制從下料和裝配開始。根據生產工藝要求，預留焊接收縮余量，提前安裝焊接反向變形規范板。在焊縫滿足要求的前提下，坡口尺寸應盡可能減小；固定措施控制焊后變形。

（6）焊接前檢查組裝尺寸、坡口形式、對焊接區域進行打磨清理，在檢查合格后監造人員簽字確認，才能開始焊接；焊接過程種檢查焊接參數及焊材使用符合規范和焊評要求。

（7）對于復雜的接頭、狹窄的焊接空間和焊接操作難度大的部位，構件牛腿、加勁板等部位，安排經驗豐富、技術熟練的焊工進行焊接。對空間狹小的密閉空間焊接時，安裝專人看護，安排風機保持通風。

（8）焊接完成后，用焊接量規、放大鏡等檢查焊縫外觀，對焊縫周圍的焊縫進行研磨和飛濺。如果不符合焊接規范的要求，則應進行修理或拋光。返修焊縫應光滑，不影響原焊縫的外觀質量。焊縫外觀檢驗合格后，在24h自然條件下冷卻，當焊縫及焊縫影響區達到檢驗溫度時，按設計要求對焊縫進行超聲波無損檢測。

（9）對相關管理人員及加工廠工人進行桁架區構件加工焊接專項交底。

（10）焊接工藝應遵循以下原則，在構件裝配焊接過程中，先焊有較大收縮量的接頭，后焊收縮量較小的接頭，接頭應在小的拘束狀態下進行焊接。對于有較大收縮或者是角變形的接頭，應在正式焊接前預留焊接收縮余量或安裝防變形措施。利用反變形方法措施控制收縮量和變形量。

（11）在工廠加工時預留現場焊接收縮量；在現場施工時通過對構件安裝位置進行預偏消除焊縫收縮變形的影響。

（12）從事工程焊接崗位的焊工、焊接操作人員，務必要通過國家規定的考試單位的考試，取得有效的焊工資格證書。焊工證書有效期內。從事焊接工作的焊工必須具有相應的資質等級，不得使用資質等級較低的高級焊工。

4 懸挑桁架預拼裝必要性及質量控制

本工程構件制作的重難點主要在大懸挑桁架結構部分，該懸挑部分節點形式比較復雜，構件形式多樣，焊縫難度較大，加工精度要求也比較高，是整個工程中質量控制的重中之重[3]。制作車間預拼裝是檢驗桁架構件加工質量的最佳手段。

預拼裝質量控制：①大懸挑桁架構件在制作車間加工完成后，組織進行驗收及探傷，在所有構件加工驗收合格的基礎上進行制作車間預拼裝。②桁架區域各構件制作完成后，應檢查其制作精度，只有構件尺寸滿足要求后方可試裝，并應去除其邊緣、孔邊飛刺、電焊渣和飛濺物。為保證現場安裝順利，桁架腹桿制作可做負公差-2.0mm。③桁架構件的對接口安裝中心線、構件節點定位控制線等關鍵點需要標注清晰完整，字體醒目以便于預拼裝過程中核對檢查施工。④按照桁架立拼布置圖在車間預拼裝場地畫設地樣線，畫出桁架弦桿、腹桿和邊柱的中心線和邊線，同時畫出拼裝胎架投影線。基準線精度控制如下：長、寬允許最大偏差±2.0mm，對角線最大允許偏差±3.0mm。⑤支撐胎架設計時應考慮安全性和穩定性，選用加工廠常用的馬鐙即可。在構件對接位置設置支撐胎架，胎架設置完成后，用水準儀測量胎架頂部標高，確保高度與設計一致，最大誤差允許1.0mm。在胎架頂部設置桁架構件拼裝定位板，保證拼裝時構件順利高精度就位。⑥桁架預拼裝完成后，進行構件各節點測量，對接口位置檢查錯邊、坡口角度等數據，測量人員測量出的數據反饋技術員，技術人員與電腦TEKLA STRUCTURES模型數據進行對比，保證數據在允許誤差范圍內，數據檢查合格后構件對接口位置畫重合線，并用洋沖沿線間隔擊打洋沖眼。

5 懸挑桁架構件區域高強度螺栓連接件使用及質量控制

一般鋼結構連接方式中焊接、螺栓連接為主，本項目中除焊接外，高強度螺栓連接也是占之不少。但是如果儲存使用安裝時儲存使用不當容易造成高強螺栓桿件生銹、高強螺栓絲牙受損、螺母滑絲等情況，為了避免及減少上述問題，我們實施一系列質量控制措施來加強高強螺栓質量方面[4]。

6 高強度螺栓質量控制

6.1 高強螺栓儲存管理

（1）高強螺栓到場后組織人員進行進庫驗收，核驗高強螺栓質保材料、規格型號數量及外觀質量，做好出入庫記錄。

（2）進入施工現場的高強螺栓要按螺栓規格分區域保存，要防止螺栓受潮螺栓本體生銹，已經開箱的螺栓要優先使用，當天如果因天氣或施工原因影響當天所領用的螺栓未使用完，必須要把領用的螺栓退回螺栓倉庫。

（3）高強螺栓儲存倉庫采購設備保證庫房室內溫度保持一致，室內配備溫濕度計，做好每日溫度記錄。做好抽濕、通風、防塵、防潮工作，高強螺栓存放架要求高強螺栓存放架架底離地面至少30cm，墻面離高強螺栓存放架架體30cm。每日檢查防止漏水。

（4）高強螺栓到儲存車間后，經驗收合格后及時安排送檢。高強度螺栓緊固件的軸向力檢驗，檢驗批次應劃分為相同的材料、爐號、螺紋規格、長度進行重新檢驗。實驗結果必須獲得專業監理工程師或業主單位的技術負責人認可。抗滑移系數不符合設計要求的，該批構件重新處理并復驗合格后，才能進行安裝。

（5）高強螺栓領用時，按項目技術人員根據每天高強施工區域開具領用單，高強螺栓儲存管理人員按領用單發放高強螺栓。

6.2 高強螺栓安裝使用過程中的質量把控

（1）安裝前技術人員對參與高強螺栓作業人員進行質量技術書面交底，讓施工人員充分了解圖紙意思和技術上面的操作要求及螺栓施工合格的標準。

（2）安裝前檢查連接板摩擦面及構件接觸面是否達到設計規范要求，高強螺栓連接摩擦面要保持構件表面干燥，不得有污垢、毛邊，雜物，并且摩擦面不得有油漆。

（3）檢查螺栓孔直徑是否與圖紙螺栓規格相符，高強螺栓朝向也要符合一致。

（4）安裝高強螺栓時嚴禁使用氣割修孔，螺栓孔按要求可以自由穿入高強螺栓螺桿，穿入受阻時，如有必要可用修孔器進行，最多修整為高強螺栓孔直徑的1.2倍，不得強行使用打擊物進行敲擊高強螺栓使之高強螺栓螺紋受損，影響螺栓安裝質量。

（5）在進行高強螺栓初擰以及終擰時要按技術要求遵守高強螺栓連接副擰緊順序，從連接板中心向連接板四周對稱施擰，禁止不按施擰順序施擰。不按技術要求無順序施擰可能造成構件連接板變形起鼓，構件連接板與構件摩擦面離隙、高強螺栓松動，連接板受力不平均。

（6）高強螺栓梅花頭要按規范進行轉角法施擰檢查，檢查高強螺栓扭矩值是否符合規范設計數值。漏擰、欠擰要安排補擰，過擰要重新更換高強螺栓安裝。

（7）初擰、終擰施工完成后使用不一樣的顏色油漆筆在高強螺栓螺母上做印記，優先選擇紅色或者白色等色彩鮮明的記號筆。防止螺栓無記號標記形成漏擰及過擰。檢查高強螺栓螺母及墊圈是否裝反，墊圈是否漏裝。螺栓終擰施工完成后進行螺栓絲扣檢查，絲扣露絲要不長不短并符合要求。

7 結語

綜上所述，現今社會經濟蓬勃發展，城市市政工程高速發展，市政網絡基礎建設中，必定會輔設相應管道、涵洞工程、地鐵管線工程。在寸土寸金的城市及復雜地域條件下無法大面積開發，必然會從天空要使用空間，所以懸挑桁架結構形式必然在高速城市發展中使用越來越方[5]。本方通過工程實例詳細描述了懸挑桁架結構中施工質量控制技術，取得了比較好的實際效益和社會效益。可為后續其他類似項目提供借鑒。