鋼結構廠房精細化施工管理研究

王東東

相較于木結構和混凝土結構廠房，鋼結構廠房在抗震性能、施工工藝和工期方面表現出顯著優勢[1]。面對競爭日益激烈和利潤率不斷下滑的建筑市場，很多建筑施工企業過于關注經濟效益，忽視了施工質量，加之施工方式的不規范，導致鋼結構廠房在施工過程中存在各類問題。精細化施工是一種管理理念和管理方法，旨在通過精確的計劃、嚴格的控制和協調，提高工程施工的效率和質量。在施工過程中，通過有效的規劃、數據化管理、協同溝通、質量控制、安全管理和持續改進等手段，不斷優化改進施工細節，全方位提升施工管理水平，從而促進工程整體效益的提升。

1 鋼結構廠房精細化施工管理的重要性

鋼結構廠房精細化施工管理的重要性表現在：第1，精細化施工管理是確保工程質量和安全的關鍵手段。精細化施工管理堅持嚴格監控與管理每個工程環節，從而預防和消除潛在的質量問題及安全事故。第2，精細化施工管理可以顯著提高施工效率。通過準確規劃和組織施工任務、資源及人力，避免不必要的等待，有效節省時間。合理的進度安排和協調可以優化施工流程，減少工期延誤，確保施工進展按計劃進行。第3，精細化施工管理可以優化管理模式，提高管理水平。第4，精細化施工管理能夠有效優化資源利用，通過細致的物料采購計劃、合理的資源配置和施工方案，避免材料的浪費和資源的閑置。

2 鋼結構廠房施工管理存在的問題

2.1 材料缺陷

鋼材作為鋼結構施工中的主要材料，其質量問題對工程整體質量有非常重要的影響。目前，鋼結構材料缺陷主要表現在以下5 個方面:第1，鋼材表面可能出現裂紋，一般是制造過程中應力集中、焊接缺陷或材質不均勻導致的。第2，鋼材表面可能存在劃痕、銹蝕、氣泡等缺陷，這些缺陷會降低鋼結構的強度和剛度。第3，鋼結構的形狀和尺寸偏差可能會影響其整體性能。第4，材料不符合相關國家和行業標準。第5，材料的力學性能不達標，如屈服強度、抗拉強度、延伸率等。部分缺陷通常可以通過一定的手段與措施來控制，但是也有一些缺陷在前期難以被觀察或檢測出來，在后期加工與處理或使用中，因受力情況 改變而導致缺陷問題更加突出，最終影響整體工程質量[2]。

2.2 加工與安裝不規范

加工與安裝是鋼結構廠房建造的重要環節，一旦存在不規范的情況，必然會影響工程質量。鋼結構加工制作中的不規范主要表現在焊接不規范、結構表面處理不規范和螺栓連接不規范。焊接不規范可能導致鋼結構出現焊接變形、焊縫不均勻、焊縫開裂等缺陷，會降低鋼結構強度，影響鋼結構穩定性。鋼結構表面處理不規范可能導致鋼結構出現腐蝕、銹蝕等問題，會降低鋼結構的耐久性，影響其使用壽命。螺栓連接不規范主要表現為鋼結構中普通螺栓與高強螺栓在連接中可能會出現緊固不到位以及螺栓松動等問題。

鋼結構安裝中的不規范主要表現在安裝順序混亂、構件吊裝不穩和安裝精度低。安裝鋼構件時，如果沒有按照設計要求和施工規范進行，會導致鋼結構安裝順序混亂，影響鋼結構整體的穩定性和安全性。在鋼構件吊裝時，若未采取有效措施確保構件穩定，可能會導致吊裝過程中發生碰撞、損壞或變形，影響構件的安裝質量。鋼構件的安裝精度低，可能會導致鋼結構出現偏差，影響其受力狀態和使用性能[3]。

2.3 施工整體管理不當

很多鋼結構廠房項目在施工過程中存在整體管理不到位的問題，具體為：第1，監督體系缺失。由于缺乏完善的監督體系，監管部門在工作中未能充分、及時地進行監督和檢查，無法全面把控和管理施工現場的質量。第2，材料與工藝監管不到位。相關監管人員未嚴格檢驗進場的材料，導致施工中使用劣質、不合格的鋼材或配件等，在工藝控制上也未按照設計要求和規范進行精細化工藝控制，無法及時發現焊接工藝、螺栓連接和預應力施工等方面的缺陷。第3，施工信息流通不到位。在鋼結構廠房建造過程中，施工信息傳遞不暢，導致施工管理人員無法及時掌握工程進度和質量情況，影響了施工管理效果。例如，未在第一時間進行施工質量檢測，為了追求施工進度直接進入下一個施工環節，造成施工安全和質量隱患。第4，質量驗收不嚴格。驗收人員對鋼結構廠房施工質量的驗收標準不明確或執行不嚴格，未能發現施工方存在的違規行為以及使用的劣質材料[4]。

3 鋼結構廠房精細化施工管理方案

3.1 精細化生產

鋼結構廠房建造的首要工序為鋼結構生產，并采用精細化施工理念優化生產工藝。優化后的生產工藝流程為放樣―拼板―切割―焊接―制孔―矯正―表面處理。應圍繞精細化理念對各工藝進行管理，具體步驟為：第1，放樣。放樣環節需要對放樣尺寸進行精細化管理，放樣人員采用工廠設計管理系統（Plant Design Management System，PDMS）軟件進行鋼結構放樣操作，由施工管理人員利用激光測距儀復測尺寸，嚴格保障放樣精度，并在放樣完成后做好數據記錄工作。第2，拼板。拼板單元的尺寸應根據結構的受力特點、連接方式和材料等因素綜合確定，采用ABAQUS 分析軟件進行拼板單元的變形、受力特征以及疲勞分析，優化拼板單元的布置，并根據受力特征合理選擇連接方式。施工管理人員需要在此環節嚴格核查拼板單元的相關參數及連接方式的合理性，確保拼板單元的穩定性，保障施工安全。第3，切割。根據下料圖紙采用數控切割的方式完成鋼結構切割工作，根據鋼材的類型、厚度、切割設備等因素，預先設定好切割速度、氧氣壓力和切割深度等參數，以確保切割質量。施工管理人員需要根據圖紙對鋼結構切割質量進行復查[5]。第4，焊接。嚴格保證焊條類型與構件母材一致，焊接前需要做好表面清潔工作。在組立焊接時，翼板與腹板的對接焊縫應錯開200 mm以上，腹板對翼板的中心線垂直度偏差應控制在2 mm 以內，中心線偏差應該控制在1 mm 以內，而且二者間隙不得超過0.8 mm。施工管理人員在焊接結束后嚴格檢查焊縫質量，一旦發現不合規，及時返工。第5，制孔。制孔需要利用鋼模板鉆孔，并且需采用鉆床鉆孔的方式。A、B 級螺栓精度需要滿足H12 標準，孔壁的表面應保持光滑，粗糙度小于125 μm。該工序結束后由施工管理人員進行檢查，不合規返工。第6，矯正。生產過程中，可采用火焰矯正法進行變形構件的矯正，火焰加熱溫度控制在850～900 ℃。施工管理人員在矯正后，根據圖紙重新檢查變形構件的規格與造型。第7，表面處理。表面處理要做好鋼構件的防腐與噴漆處理，并根據圖紙要求在規定時間內進行除銹與噴漆。施工管理人員在完工后需要做好嚴格的檢查工作，確保鋼構件表面符合施工要求。

3.2 精細化吊裝

鋼結構構件的吊裝流程基本一致，本研究以鋼柱為例說明精細化吊裝流程及其管理措施。

3.2.1 柱腳安裝

柱腳安裝具體包括2個方面：第1，地腳螺栓安裝。安裝時，采用竹膠板上畫控制線的方式控制安裝誤差。參考同類柱腳錨栓位置，在竹膠板上定位開孔，制成固定的安裝模板。通過模板固定錨栓下部與預埋鋼筋，移除定位板，然后固定好螺栓上部。施工管理人員需要嚴格檢查地腳螺栓的穩固性以及開孔位置是否符合施工要求。第2，杯口基礎施工。根據設計圖紙進行尺寸放樣、綁扎鋼筋、支模和混凝土澆筑等工序，待杯口基礎混凝土強度達到75%，由施工管理人員進行核查，達到要求后方可進行鋼柱吊裝工作。

3.2.2 鋼柱吊裝

根據鋼柱類型與高度確定綁扎點，在靠近柱頂處合理選擇吊點。通過自卸式卡具連接好吊索與鋼柱，將3 t的卡環套于立柱頂板的安裝螺栓孔，并連接好鋼絲繩，以扣掛方式掛在吊車鉤上，保證鋼柱起吊時是垂直狀態。同時，吊裝時需控制擺臂穩定、緩慢下降，當下降至距地面40 ～100 mm時，調整基礎基準線與鋼柱底部位置。柱腳對準預埋螺栓緩慢就位，確認無誤后固定好地腳螺栓。鋼柱吊裝是重點管理環節，施工管理人員應保證嚴格按照施工規范開展該項作業。吊裝全程需要重點關注施工安全，保證吊裝的穩定性。

3.2.3 鋼柱校正

鋼柱校正流程：第1，標高校正。采用水準儀精準測量鋼柱標高誤差，誤差應控制在-8 ～3 mm，偏高時需要調整細石混凝土厚度，偏低時在鋼柱底部加設墊板。第2，定位軸線找正。采用高精度直尺測量定位軸線偏差，偏差大時通過撬杠調整。第3，垂直度校正。采用經緯儀測量鋼柱垂直度，誤差應控制在5 mm 以內，偏大時應通過撬杠或千斤頂進行微調，校正示意圖如圖1 所示。所有校正作業完成后，由施工管理人員進行復查，確保各項誤差符合施工要求。

圖1 鋼柱校正示意圖（來源：作者自繪）

3.2.4 鋼柱安裝

當完成校正工作后，焊接柱底板，并進行柱腳灌漿處理，完成鋼柱安裝。施工管理人員在鋼柱安裝完成后，需要對鋼柱整體質量進行復查，確保符合工程標準。

3.3 精細化測量管理

鋼結構測量管理采用三級工程測量控制網：第1，首級控制網。施工管理人員與業主或相關單位共同開展工程平面控制點與高程控制點的移交與保護，對測量控制點進行復核。第2，二級控制網。在基坑周邊測設軸線延長線上的點，作為平面控制網與高程控制網，定期對基坑內各結構部位進行復核。第3，三級控制網。在內部建立用于樓層施工控制的三級控制網，采用內控法控制平面定位與高程測量，具體流程如圖2 所示。

圖2 工程測量流程（來源：作者自繪）

施工中，管理人員要分階段采用三級工程測量控制網控制測量精度。在地坪與地上施工時，需采用外控法進行二級控制網的操作，并通過內控法進行引測，實現對標高與核心軸線的精準控制。

同時，通過三級控制網精準測量剪力墻、門等部件的軸線平面與高程，實現全程精準化控制[6]。

鋼構件進場前，需要采用極坐標測量法測量拼裝場地的平整度、拼裝工作臺的水平投影、待拼裝體的外輪廓線、軸線、平面撓度以及節點放大樣，關鍵部位誤差需控制在0.5 mm 以內，非關鍵部位誤差不應大于1 mm。另外，需要做好鋼結構變形監測工作，采用電子測量儀實時監測，監測精度應小于2 mm，可從大氣溫度、雪荷載以及風荷載變化3 個方面進行監測。

3.4 圍護精細化安裝

在安裝屋面和墻面圍護結構時，需要預先計算最大變形值，其計算表達式為：

式中：α為鋼的線膨脹系數，一般取12×10-6；Δt為安裝溫度與最高溫度的差值；L為溫度變形區段長度。

施工管理人員計算最大變形值后，安裝過程嚴格把控鋼結構變形要求。在安裝時，先安裝屋面板，后安裝墻面板。安裝屋面板時，做好前期準備工作，校正屋面檁條和撐桿。屋面板通過吊機吊至屋面標高，嚴格按照圖紙完成預鋪，通過次結構上的預充孔對連接夾進行精準定位。采用密封膠與螺絲緊固連接板與接口，鋪設保溫棉，然后在保溫棉上平穩放置屋面板，最終安裝連接夾。采用直立縫屋面鎖邊機對屋面板側邊搭接進行360°縫合，并在屋面板與天溝搭接處設置泡沫堵頭，同時在彩鋼板連接處加入防水膠。需要注意，安裝時應嚴格保證螺釘垂直鉆入連接件表面。

安裝墻面板時，需要預先完成矮墻砌筑工作，并嚴格劃分出施工場地區域，做好相關施工安全管理工作。在矮墻表面準確標記出墻板安裝標高，同時拉基準線進行角鐵安裝。根據檁條間距進行預開孔，安裝時需要通過水平儀統一標定標高。安裝好首塊墻體后，需要通過經緯儀進行水平校正。采用自攻釘以快速穿入的方式進行墻板固定，自攻釘與墻面應保持垂直，并保證墻面板橫縱向搭接應具有良好的密封性。安裝好磚面墻角后，需要采用經緯儀進行垂直校正，并通過插接式腳手架完成墻面板的登高安裝作業。在此環節，施工管理應重點從工藝規范與施工質量這2 個角度進行把控，嚴格保證圍護結構的穩定性。

4 結語

鋼結構廠房在建筑工程領域的應用越來越廣泛，施工質量成為影響鋼結構廠房的重要因素。因此，非常有必要加強對鋼結構廠房施工質量的控制力度。針對當前鋼結構廠房施工中存在的各種問題，要進一步提升施工管理水平。施工管理過程中，需應用精細化施工管理理念指導全流程施工工作，加強全流程施工質量管控，嚴格保障鋼結構廠房的施工質量。