钢结构施工存在的质量问题及预防措施

钢结构施工存在的质量问题及预防措施
摘要：近年来，钢结构在工程项目中的运用越来越普遍，其具有质量轻、抗震性能好、强度高、塑性韧性好，施工速度快等优点。

在施工时为了保证钢结构工程的质量，应对钢结构的设计、制作、施工等方面引起总够的重视，才能保证最终质量满足设计的要求。

本文主要从现场施工这方面来阐述这方面的问题。

关键词：钢结构施工问题预防措施
一、对规范及图纸了解不完整。

1. 对目前现行的钢结构规范标准及适用范围了解不完整。

相当多钢结构一线施工及监理人员，对钢结构相关的规范了解甚少，部分现场监理人员经常对规范内容及要求一问三不知；此外，对钢结构施工质量验收资料也不甚熟悉，过程控制资料不知如何收集、整理、完善。

很多从事钢结构安装的管理人员也是从土建单位转向钢结构安装的，对相应的规范了解不够全面，深度达不到要求等。

这些都对钢结构工程的质量产生重大的影响。

2.对施工图纸了解不完整。

由于大部分钢结构工程都需要由专业公司对施工图进行深化设计，对钢构件进行翻样设计。

因此在现场安装的时候，部分人员就直接按照翻样图进行施工，对结构施工图没有一个全面细致的掌握，由此导致的质量问题数不甚数。

翻样图由深化设计人员进行二次深化设计，难免与施工图在某些方面不一致。

产生不一致的原因可能是由于翻样人员的理解错误，对施工图没有完全读懂，使得翻样与实际相差较大；也可能是设计院对图纸做出了变更而翻样未能及时收到通知等。

所以现场安装的时候，要认真学习施工图与翻样图，发现两者的差异时要及时联系相关人员，避免安装完毕后再对结构进行更改，得不偿失。

二、柱脚处理存在缺陷。

柱脚部位常见的质量问题包括预埋螺栓定位不准、柱脚板随意扩孔、抗剪键缺漏（或者混凝土短柱未留设抗剪键槽）以及柱脚板下间隙不能有效填充等问题。

1、预埋螺栓定位不准
预埋螺栓的定位不准，常造成诸如柱脚板需扩孔等后续问题。

造成预埋螺栓偏位的原因，主要有：1、测量误差，每一次的测量误差、前后两次的测量误差，这一点很小，也就是一两个毫米以内，是可以容忍的。

2、浇筑中的移位，浇筑过程中现在都是采用的机械化，混凝土流速大，流量更大，对模板的冲击力大；还有混凝土在模板四周分布不均匀，模板各边受力差别大，这些都会引起模板的变形和移位，从而造成螺栓的整体移位，螺栓的倾斜，这一偏差大，常以厘米计，往往造成柱子难以到达准确的位置。

对于此类问题的解决，只能通过加强过程控制来减少偏差。

2、预埋螺栓直径与柱底板螺栓孔的配合问题
通过综合比较《钢结构节点构造详图》（01SG519）、图集《门式刚架轻型房屋钢结构》（02SG518）、《钢结构设计手册》（第三版）以及图集《门式刚架轻型房屋钢结构》（04SG518）中螺栓与柱底板孔的配合要求，可以看出一般要求为：柱底板螺栓孔应该比螺栓直径大15-30mm之间，采用这样的设计，大部分柱都可以安装到位，不需工地扩孔。

由于不少设计人员对钢结构本身的认识不足，以及对设计软件的依赖，造成许多工程的操作困难。

实际上很多工程的设计图，设计人员搞不清楚，而按照软件生成的图纸，直接采用，这样柱底板螺栓孔只比螺栓直径大5mm。

对预埋螺栓的偏位，即使是整体偏位，柱子可以很好地放入预埋螺栓，也要将柱子底板做适当的扩孔，使其与轴线的相对位置满足必要的精度。

3、预埋螺栓标高上偏差
螺栓标高上的偏差，这种成因与平面位置偏差成因相同。

有的工程，土建施工单位为防止混凝土超高，施工时故意将混凝土做低，这样使预埋螺栓外露过长（GB50205中地脚螺栓外露长度允许偏差为（0，＋30mm）），当采用下螺母调整柱的标高时，预埋螺栓承受着柱传来的竖向力和水平推力，预埋螺栓成为悬臂的压弯构件，这种荷载可能使细长预埋螺栓失稳而破坏，这也是造成许多钢结构工程在安装过程中倒塌的直接原因。

像这种情况就不能单独用下螺母来调整柱子的高度，下面一定要加垫板支承。

4、抗剪键或抗剪槽遗漏
工程监督中经常发现遗漏留设抗剪键或抗剪槽。

柱脚锚栓按承受拉力设计，计算时
不考虑锚栓承受水平力。

若未设置抗剪件，所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都由柱脚锚栓承担，从而破坏柱脚锚栓。

对于这类的问题的解决，主要还是需要加强责任心，严格对照图纸施工，并强化过程检查。

5、柱脚间隙二次填充
柱脚底板与砼柱顶间空隙一般设计要求50mm，而实际施工中有时过小，使得灌浆料难以填入或填实。

此外，一般此处二次灌料均要求比柱混凝土强度高一等级，由于二次灌料强度高、用量少，实际配合比、强度等现场均无法很好控制，常导致二次灌入料强度、密实度（特别抗剪槽内）不够。

因此，为避免此类问题，建议二次填充料优先选用高强度自流平成品灌浆料。

三、焊缝处理存在问题
1、焊缝变形过大
焊接变形控制不当常常造成焊接H型钢梁或钢柱端板的平面翘曲，翘曲的端头板拼接会会因接触面不紧贴而影响构件的受力性能。

有一些技术力量比较雄厚的专业钢构厂家在这点上控制得比较好。

通常有以下几个方法来控制焊接变形：（1）选用合理的施焊顺序，并尽可能对称焊接，例如对较厚的焊缝可采用分层焊；（2）预留与焊接变形相反方向的偏差；（3）采用夹具或专用胎具固定焊件，可将端板用螺栓预先固定在一块刚度很大的支座上；（4）加热矫正。

2、现场安装焊缝质量差
钢构参建单位常常对现场安装焊缝的检测不够重视，甚至漠视现场安装焊缝的质量，对构件的正常承载与使用带来不安定因素。

而安装焊缝由于是现场烧焊，条件较差，质量控制上的不确定因素更多。

对于设计要求为二级以上的现场全熔透焊缝，部分工程不按规范要求进行探伤。

对于这类问题的解决，主要还是要加强现场管理，强化过程质量控制，并严格按照规范要求进行第三方验证性检测。

3、焊缝探伤检测数量不符合要求
建筑钢结构中的焊缝可分三级：一级焊缝是全熔透的用于动载受拉等强的对接焊缝，
二级焊缝是全熔透的静载受拉受压的等强焊缝和动载受压等强焊缝，三级焊缝则是不要求等强的常见角焊缝和组合焊缝。

GB50205－2001第5.2.4条（强条）中明确要求：“一级焊缝探伤100％，二级焊缝探伤20％。

” 但实际操作中，往往检测数量不符合要求，特别是对二级焊缝的探伤检测，误以焊缝条数计算百分比，导致检测数量不满足规范要求。

规范中是这样规定的：二级焊缝探伤抽检的20％，对于工厂制作焊缝，应按每条焊缝计算百分比，即每条焊缝长度的20％，且不少200mm；而对于现场安装焊缝，可以按焊缝条数计算百分比，即总条数的20％。

因此，很多工程施工、监理单位甚至部分检测人员均不能正确把握这一规范实质，对于二级焊缝，不管什么类型，不区分工厂制作还是现场安装焊缝，统一探伤总条数的20％，导致检测数量不足。

实际监督控制中，可按如下原则操作：对于那些本身技术力量不强、自身不具备焊缝无损检测能力且出厂构件也没有委托独立第三方进行焊缝探伤的钢构件制作单位，其产品进场后必须委托第三方按GB50205第5.2.4条要求现场进行探伤检验；而对于那些自身具备焊缝无损检测能力且构件出厂前已按照GB50205第5.2.4条进行自检，或者虽然自身不具备自检能力但构件出厂前已委托独立第三方按照GB50205第5.2.4条数量要求进行探伤检测的钢构件制作单位，其产品进场后也必须委托第三方进行安全性抽检，但抽检比例符合GB50205-2001附录G要求的“一、二级焊缝按焊缝条数抽检3％，且不少于3处”即可。

四、紧固件连接存在的问题。

1、基本要求不清
不少工程中，一线操作施工人员及监理人员对相关基本要求理解不清。

验收规范GB50205要求：大六角高强度螺栓连接副使用前需复试扭矩系数，而扭剪型高强度螺栓连接副需复试预拉力，合格后方可使用。

复试批量为每3000套抽检8副（笔者注：对于同一强度等级、同一直径但螺栓长度不同的高强螺栓连接副，如不能证明为同一秕次，视为不同规格，应分别取样检测。

GB/T3632-2008扭剪型高强螺栓及GB131-2006大六角高强螺栓规范规定:在同一批的前提下,但螺栓长度≤100mm时，长度相差≤15mm；或者螺栓长度≥100mm时，长度相差≤20mm，可视为同一长度。

）
高强度螺栓的拧紧应分为初拧、终拧。

对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。

初拧扭矩为施工扭矩的50%左右，复拧扭矩等于初拧扭矩。

为防止遗漏，对初拧或复拧后的高强度螺栓，应使用颜色在螺母上涂上标记。

对终拧后的高强度螺栓，再用另一种颜色在螺母上涂上标记。

高强螺栓现场安装中严禁气割扩孔。

高强螺栓外露一般要求不少于2－3扣，允许有10％的外露1扣或4扣。

高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。

高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成，不可在第二天以后才完成终拧。

监督过程中，经常发现部分工程存在这样的施工单位，当复扭结束后终扭的时间在一天甚至一周或一个月以后的情况。

所以，施工及监理单位需要特别注意。

2、施工的扭矩扳手配置不满足要求
相当多工程不能正确配置施工用扭矩扳手（包括手动及电动型）。

有的工程根本就没有配置，工地随便用普通扳手施工高强度螺栓；有的工程虽然配置但未按规定定期标定导致失效；有的工程虽然配置扭矩扳手但量程和工程需求不吻合（从上述的“施工扭矩值参考表”可以看出，每种高强螺栓施工扭矩是不同的，现场配置的手工或电动扭矩扳手应能确保覆盖该工程设计所选用的各种规格高强螺栓）。

此类种种问题导致高强度螺栓连接施工扭矩控制成为空话；而监理人员也知之甚少，基本就是放任施工单位自己去做，最后在资料上签字了事。

一般来说，高强度螺栓施工中所用的扭矩扳手，在使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5% ，合格后方准使用。

扭矩数值偏差过大的力矩扳手不可继续使用。

不允许使用普通扳手或电动普通扳手施工。

对这类问题的监督控制，重点就是要加大检查与处罚力度，督促施工、监理单位切实履行自身职责。

钢结构工程的质量关系到人们的日常生活和生命、财产安全。

要从设计入手源头控制，制作、安装过程每一个环节重视质量，加强控制，遵守施工程序和操作规程，坚持质量标准，严格管理，采取有效的预防措施，努力克钢结构工程存在的质量问题，将这一新型结构不断创新、改善。

参考文献
[1]李惠民.土木工程施工技术[M]，中国计划出版社，2002年
[2]《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001，2001年。