一、钢结构的特点
钢结构与混凝土结构、砌体结构和木结构相比有以下特点:
1、强度高、结构重量轻;
2、材料均匀,具有良好的塑性和韧性,易于加工、制作;
3、安装方便,施工周期短;
4、密闭性好;
5、钢结构耐热,但不耐火;
6、钢结构容易锈蚀,维护费用大。
二、钢结构的应用
随着我国钢材产量的提高和钢材市场供应状况的改善,钢结构在工程中的应用已有很大发展。其主要应用在以下方面:
1、房屋结构:①重型厂房结构:②大跨度房屋的屋盖结构;③高层及多层建筑;④轻型钢结构。
2、其他结构:①塔桅结构:电视塔、高压输电铁塔、火箭发射塔等;②板壳结构:大型储油罐、储气罐、压力容器、输油(气)管、高炉壳体、轮船的船体、装卸桥、水工闸门、升船机、桥梁等。
三、钢结构的类型和连接
1、钢结构的类型
常用钢结构主要有以下几种类型:①梁式结构;②桁架式结构;⑧框架式结构;④拱式结构。
2、钢结构的构件连接
钢结构各构件的连接在钢结构工程中处在十分重要的地位,连接质量的好坏直接关系到钢结构的安全与稳定。连接方式主要有刚接(焊接、铆接);铰接(普通大六角螺栓连接、高强螺栓连接)及刚铰结合的连接三种。
四、常用钢材的种类、规格
钢结构在使用过程中会受到各种形式力的作用,所以要求制造钢结构的钢材要具有良好的力学性能和加工(焊接)性能,以保证钢结构安全可靠。
1、钢材的种类
钢材的种类很多,但符合钢结构要求的只有少数几种。如:碳素结构钢中的Q235、低合金结构钢中的Q345、用于高强螺栓中的20Mnv钢等。
① Q235钢是钢结构主要使用的钢种。其含碳量为0.12~0.22%,强度、塑性和焊接性能均较适中,Q235钢共分A、B、C、D四个质量等级,依次由差至好。目前设计经常选用Q235A、Q235B两种。
② Q345钢是一种低合金高强度结构钢,常在一些重要的结构上使用,如制作钢柱、钢梁。与Q345钢相对应的低合金有16Mnv、12Mnv等。
2、钢材的规格
钢结构采用的钢材主要为热轧成型的钢板、型钢及冷弯成型的薄壁钢,热轧成型的薄板。有以下几种规格:
①热轧钢板:厚度在0.35~60mm;宽度在600~3000mm;长度在2.0~12.0m范围内。
②热轧型钢:常用的热轧型钢有角钢、槽钢、扁钢、工字钢、钢管等。
③冷弯薄壁型钢:薄壁型钢是用1.5~5mm厚的薄钢板经模压或弯曲成型,其截面形式和尺寸可按工程需要设计加工成型。常用的有角钢、卷边角钢、槽钢、卷边槽钢、工型钢、卷边工型钢、圆钢管、方钢管等。
④压型钢板:压型钢板是由热轧薄钢板镀涂防锈底层及面层后经冷压或冷轧成型,具有较大的宽度和曲折外形,从而增加了惯性矩和刚度,应用较为广泛。主要用于屋面板、墙面板、楼板等。有镀锌板、镀铝锌板、彩板、复合保温彩板等。
五、钢结构工程的质量特点
钢结构工程项目的施工涉及面广,是一个较为复杂的综合过程。由于其具有工程项目位置固定、施工流动性、结构类型不一、质量要求不一、施工工艺不一,形体不一,工程项目整体性要求高、工程实体形成的过程手工作业多、允许偏差小、安装施工受自然条件影响大等因素,因此,钢结构工程项目的质量较一般工业产品的质量更难以控制。
其主要表现在以下几方面:
① 质量受影响面广。如:设计、材料,机械、气象、施工工艺、操作方法、操作技能、技术措施、管理制度等方面都将直接影响钢结构工程项目的质量。
② 质量波动容易产生。如:材料差异、焊接电压、电流变化,操作与环境的改变、仪表失灵等都会引起质量波动,产生质量事故。
③ 容易产生第一、第二判断错误。钢结构工程项目在施工过程中由于工序多,有一定数量的隐蔽工程,有些工序有一定的时间性,若不及时检查实物,事后再看表面,就容易将不合格品判为合格品,产生第二判断错误:也会将合格品判为不合格品,产生第一判断错误。
④竣工验收检查时不能解体、拆卸。一般只作外观和无损检测,即使发现质量问题,一般也不能像其他产品那样实行“包换”。
六、钢结构工程项目施工质量控制
钢结构工程项目无论规模大小,都包括:钢结构构、配件制作和安装施工两大部份。其分别由分项、分部工程和制作项目组成。而构、配件制作、安装施工则是通过一道道工序来完成。所以,钢结构工程项目施工质量的控制是从工序质量到分项、分部、单位工程(制作项目)质量的系统控制过程;也就是一个从对投入原材料的质量控制开始,直到完成工程实体质量检验评定为止的全过程的系统控制。因此,钢结构工程项目施工质量的控制范围包括:对工程参与人员的素质控制;对原材料和构配件制作质量的控制;对所用施工机械设备的质量控制;对施工过程及检测能力的质量控制;以及对施工环境的质量控制。也就是要使钢结构工程项目从构配件制作到安装施工的全过程始终处于受控状态下进行,严格控制。
工程建设监理的质量控制,其特点是外部的、横向的控制,是指监理单位受业主的委托,为保证工程合同规定的质量标准对工程项目的控制。钢结构工程项目的施工阶段,是承包单位根据设计图纸,按有关规范要求,通过制作、安装施工形成合格的工程实体。这阶段资金、人力、钢料投入大,是工程买体形成的关键阶段,这一个阶段工程质量的好坏直接影响到整个工程项目的最终质量。因此施工阶段工程质量的控制是较重要的关键环节,是监理工程师对工程质量控制的重点。
监理工程师在进行钢结构工程项目施工质量的控制过程中,应遵循以下原则:①坚持质量第一;②坚持以人为控制核心;⑧坚持以预防为主:④坚持质量标准;⑤贯彻科学、公正、守法的职业规范。
钢结构工程项目施工质量控制依据:① 监理合同、工程承包合同;② 设计文件(图纸、标准、图集);③《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001;④《建筑钢结构焊接规范》JGJ81—91;⑤ 国家及省有关部门颁布的有关质量的法律、法规。
七、钢结构工程项目施工阶段监理工程师的质量控制
根据钢结构工程项目施工质量形成的时间顺序,对施工质量的控制可分为施工前准备阶段(事前)、施工过程中(事中)、施工过程形成的工程实体质量(事后)控制三个阶段来进行。从我近几年来对不同类型钢结构工程监理的实践中,总结出做好事前、事中监理质量控制,对确保整个工程项目质量尤为重要,是施工质量控制的关键环节。
(一) 施工前准备阶段的质量控制
1、对工程承包方在施工前准备工作质量的控制
① 对施工队伍及其人员素质的控制:审查承包方承担任务的施工队伍及人员的技术资质与条件是否符合要求。控制重点是施工的组织管理者的资质与管理水平、焊工技能(应持焊工合格证且在有效期内,持证项目满足施工需要)、无损检测人员资质、起重工、电工持证。
② 对工程所需原材料(钢板、钢管、型钢、焊接材料、高强螺栓等)、制作加工设备(切割、成型、组立、焊接、检验、校正)性能、质量控制。
③ 审查工程承包单位报送的施工组织设计(方案)或工程施工进度计划及施工质量保证措施。施工组织设计的审查重点:质控体系是否健全、施工现场总体布置是否合理,主要施工组织措施针对性、有效性如何。施工方案的审查重点:施工顺序安排是否合理、施工机械设备的选择是否恰当。重点审查主要项目的施工方法,它是施工方案的核心。合理的施工方法应当是:方法可行、符合现场条件和工艺要求,符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001的规定,与所选择的施工机械设备和施工方法相适应,且经济合理。
④对测量基准点、轴线标高、预埋件(螺栓)位置控制。应派出人员配合土建专业进行。
2、项目监理部应做好的施工前准备工作
① 做好监控准备工作,建立和完善监理质量控制工作。
② 与业主配合组织设计交底和图纸会审;熟悉设计图纸、规范。
③ 与业主配合做好施工现场场地及通道条件保证。
④ 严把开工关;开工前监理工程师应检查与工程有关的现场各项施工准备工作,确认合格后,方可签署工程承包单位报送的开工申请。
(二) 施工过程中的质量控制
钢结构工程与土建工程不同,其施工过程分为制作与安装两部份。制作一般在专业工厂完成;而安装则在施工现场进行。
1、钢结构构、配件制作质量控制。
① 原材料(钢板、型钢、钢管、焊接材料)向监理工程师报验,监理工程师按设计要求及《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的有关规定进行查验(查质保书、合格证、验实物质量),合格后方可用于钢结构构配件制作。
② 人员素质控制(焊工、无损检测人员、质控人员、持证、能力、技术水平满足质控要求)。
③ 加工、检验设备质量控制(设备配套、性能良好)。
④ 钢结构构配件制作质量控制(定期不定期抽查构配件.几何尺寸、焊接质量、连接摩擦面、节点加工质量、发现问题及时处理,不留隐患),检查构件除锈、防锈底漆涂刷、编号、堆放、包装质量。
2、钢结构安装施工质量控制
① 复核建筑物定位轴线、基础轴线、标高、预埋件(螺栓)位置、规格,垫铁(平、斜)准备,测量仪器(水准仪、经纬仪)准备。
② 到场钢构件(钢柱、钢梁、檩条、杆件)外观、几何尺寸检查。连接摩擦面检查(含螺栓孔)、安装测量标记移植,焊条、高强螺栓规格、数量、外观检查。
③ 吊装设备,(起重能力、索具、卡子、性能)检查。
④ 安装施工人员素质(安装、焊接、起重、质检)检查。
⑤ 钢柱吊装就位校正、钢梁吊装连接;钢结构刚性单元校正、测量、确认、柱脚垫铁、螺栓紧固是钢结构安装施工质量的重点控制环节。
⑥ 安装施工过程中的检查验收:钢结构工程分项、分部工程质量的检查验收,应先由施工单位按设计与规范要求进行自检,自检合格后向监理工程师报送分项(部)工程质量报验申请表,监理工程师收到报验表后,在合同规定的时限内及时对其质量进行检查,确认其质量合格并签署意见后,施工单位方可进行后续项目施工。监理工程师进行质量控制的过程中要严格工序间的交接检查,特别是主要工序作业和隐蔽作业,应按设计与规范要求进行检查,确认合格后,才能进行下道工序施工作业。
⑦ 严格工程变更控制。工程变更应先取得设计人员同意签字方可实施。
(三) 施工过程所形成的工程实体质量控制
对施工过程所形成的工程实体质量控制,是围绕着工程验收与工程质量评定为中心进行的。
1、分部、分项工程完成后,施工单位应先对其进行自检,确认自检合格后,再向项目监理部提交一份“中间交工证书”请求项目监理部予以检查、确认。对完成的分部、分项工程在根据合同要求进行中间验收的同时,应根据《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001的要求,施工单位进
行分部、分项工程质量等级的评定、提供核查。
2、组织单位工程预验收
单位工程完工后,施工单位应先进行竣工预检,合格后向项目监理部提出竣工验收申请,总监理工程师应组织各专业监理工程师,依据有关法律、法规、工程建设的强制性标准、设计文件和施工合同,对施工单位报的竣工资料进行审查,并对工程质量进行预验收。对存在的问题应要求施工单位整改,整改完毕并经复检合格后由总监理工程师签署竣工验收报告单,并应在此基础上提出工程质量评估报告。工程质量评估报告应经总监理工程师和监理单位技术负责人签字。
3、项目监理部应参加由建设单位组织的竣工验收,并提供相关监理资料。对验收中提出的整改问题,项目监理部应要求施工单位进行整改。整改后工程质量符合要求,由总监理工程师会同参加验收的各方签署竣工验收报告。