我国钢材年产量超1亿t, 建筑类钢结构用钢量仅占22%。可见, 在建筑行业中钢结构有相当广阔的发展空间。

近年来, 我国钢结构建筑在建设工程中被广泛应用, 但一些资质较差的钢结构企业在生产安装时不能严格按照国家规范操作。同时, 施工人员对钢结构的制作、施工技术不熟悉, 给工程施工带来安全质量隐患, 工程事故频发。

钢结构工程的质量问题具有复杂性与可变性, 由于其在制造、运输、安装、焊接等过程中对质量的影响因素众多, 因此增加了分析和处理质量问题的难度。

钢结构工程在施工中若出现质量问题需返工, 因为钢结构质量问题随外界如温度、沉降、应力的变化而不断发展, 最终引起建筑结构的变形。

钢结构工程的质量问题主要有变形、倒塌、强度不足、构件位移等, 究其主要原因大致有施工工序、地质勘探数据及设计计算处理等有误。建设施工工序是施工过程与规律的反映, 不按工序施工, 使工程留下各种隐患, 造成严重损失, 其主要表现为未搞清地质状况就急于开工、随意修改设计等。

因未适当进行地质勘察, 导致采用错误的基础设计方案, 造成上部结构倾斜倒塌。设计是工程项目施工的首步, 应为工程提供对图纸资料的具体要求, 工程质量是否满足使用要求取决于设计过程。如设计考虑不周、内力计算不正确会导致后期的施工质量问题。

外界环境对工程质量的影响主要包括钢材、焊剂等连接材料、机具方面。母材出现夹层、高强度螺栓连接失效、机具不良等导致构件强度不足, 机具误工造成构件断裂。

在钢结构工程项目中, 制作安装环节很容易因质量管理不善而出现各种问题, 主要表现为盲目施工、不按图纸要求施工、不按有关施工验收规范施工, 如焊缝不按规定进行无损检测、未进行摩擦面处理等为工程带来隐患。

钢结构工程受气候影响较大, 如钢材露天存放造成母材锈蚀过度, 涂装与气候的影响关系很大, 施工中若不注意气候环境的影响会产生质量问题。

安全性、适应性、可靠性和性能, 是产品质量的4个特性。钢结构工程实体是综合加工产品, 应满足人们要求具备的质量特性的程度。钢结构质量特性具有特殊性。

钢结构三阶段质量控制是指制作、安装等施工工序中质量要处于一种受控状态, 表现为对各工序进行计划与处理, 三阶段质量控制重点是加强每个工序的质量控制。

所谓的钢结构工程实行三阶段质量控制, 即进行全过程控制, 以保证钢结构工程的整体建设质量。唐山市曹妃甸综合保税区仓储项目是拱形倒三角桁架结构, 主桁架跨度达54m, 一端牛腿高度为30m, 次桁架跨度为9m。建筑面积2 430m²。为保证工程管理体系顺利实施, 采用三阶段质量控制理论进行管理。

项目经理负责协调项目与监理间的关系, 工程技术部负责项目施工的技术工作, 质量安全部负责编制项目质量保证及施工质量交底。同时, 设置1个综合管理部门, 主要负责日常管理工作。

工程开工前, 施工单位应先根据实际情况制定出施工人员安排表和施工机械使用计划, 合理安排不同人员的工作。企业预先制定质量安全目标, 事先与各单位协商确定。此外, 科学编制三级质量控制计划, 包括分项分部工程、检验批质量控制计划。

增强施工质量控制意识是施工的关键环节。在质量控制活动过程中, 应运用完善的监督机制来发挥操作者的自我控制能力。钢结构工程中, 绝大部分工作属于焊接与安装施工, 因此, 最重要的就是要做好焊接与安装施工质量的管理。

焊接质量最终好坏, 与焊工的专业技能和职业责任心息息相关。一些施工人员对焊接工作不重视, 为工程埋下了隐患。钢结构工程施工中明确焊接为关键工序, 开工前与有关单位进行技术交底, 将准备工作、焊接检验、资料整理等工作程序落实到具体的负责人员。召集焊接工进行细致的思想动员活动, 可提高焊工的技能和全体员工的责任心。

安装施工的主要工作内容是螺栓连接施工, 在此过程中, 不仅要做好施工前的各项准备工作, 而且要确保职工拥有严格的质量控制意识。可调柱脚螺栓结构便于施工 (见图1) , 但施工人员缺乏足够的责任心, 施工单位缺乏完善的质量控制程序, 无法保证结构设计质量。只有在事前控制中充分调动施工人员的质量意识, 施工中严格执行质量控制程序才能保证施工质量。

所用螺栓由专门厂家生产, 螺栓连接施工的三阶段质量控制有其独特的内容, 施工中往往将工地用剩的螺栓用到新工地, 螺栓使用前应分别送检, 但实际上只送检新的, 不同厂家的大小角头的高强度螺栓扭矩系数不同, 采用新批扭矩系数施拧旧批螺栓会造成超拧的后果。在安装施工前, 施工单位质控人员应做好高强度螺栓分开管理工作。此外, 对于有油污的高强度螺栓应使用煤油清洗。

预埋柱脚螺栓位置必须精确, 通常先将柱脚螺栓用多道钢箍焊成固定骨架, 套紧柱脚螺栓的外露部位。周边混凝土浇注振捣完毕后, 检查柱脚螺栓的轴线。在混凝土还没固化前, 可通过调节柱脚螺栓的方式来承担施工荷载, 并需强调设计对柱脚螺栓的受力验算。

钢结构工程质量事后控制, 指的是要加强对构件锈蚀等项目指标的检测, 主要就焊缝抗拉试验与外观质量的检测。为了明确焊缝强度是否达标, 可通过焊缝抗拉试验的方式。试验构件与钢构件应采用相同的焊接工艺。

试块钢板厚度必须根据有代表性的板材厚度来确定, 试块的宽度为20～35mm。同时, 试块表面应保证平整, 要控制拉力试验机误差在1%以内。轴线应与试验机夹具中心严格对中, 首先应加入10%的焊缝设计强度值, 然后平稳持续地加大荷载, 直到试块焊缝处断裂。

由于板件对接误差经常出现焊缝对接部位不平现象。因此, 采用焊接检测尺对焊缝进行测量的过程中, 在选定测量部位后, 测点应在板件对接时较低一方的钢板表面比较好, 摆放位置应在焊缝边缘附近。同时, 焊接检测尺直角端面对钢板表面需呈垂直摆放状态。测块板读数反映焊缝错边的偏差值。

焊缝外观缺陷检测主要检测的是表面缺陷的几何形状, 并且能利用目测来测定焊缝是否存在表面缺陷。用放大镜观察一些不明显的缺陷, 可有效提高外观缺陷检出率。

采用液体渗透探伤方法检测时, 需采用焊缝检测尺测出必要的数据。例如, 对大型钢结构工程制作焊接吊车梁, 应根据施工质量验收的规范来检测焊缝外观质量。使用焊接缝检测尺、钢尺等工具检测上翼缘与腹板连接的T形接头, 采用液体渗透探伤法进行检测。需注意的是, 由于液体渗透探伤法对焊缝表面裂纹等具有相当高的灵敏度, 在放大镜下可清晰地观察到焊缝表面裂纹。采用此检测方法, 检测出的数据真实可靠。

超声波检测是比较常规的无损检测方法之一, 无损检测技术在大型厂房、多层建筑等有广泛应用。为保障工程质量, 可通过无损检测技术对焊缝进行检测。其中, 钢结构焊缝无损检测技术主要有3种, 分别是超声波探伤、射线探伤及磁粉探伤。超声波探伤采用高频超声波穿过焊缝, 然后通过反射波来判断缺陷性质。所谓射线探伤技术, 即通过X射线来透照焊缝, 焊缝内缺陷对X射线进行反射, 最终在底片留下影像。

为了保证工程钢结构现场安装的焊缝质量, 在安装焊缝前, 务必要先对焊工进行系统化和专业化的培训, 按照不同的焊法制作相应的焊缝试板, 经射线探伤后才能进行其他各项试验。与此同时, 焊工培训应与超声波探伤工作进行配合。此外, 要想保证建筑钢结构的焊接质量, 可通过制定质量返修通知书, 在通知书上标明具体的缺陷位置, 从而确保和提高返修部位的焊接质量。

目前钢结构工程应用日益广泛。钢结构工程只有保证施工各环节的质量, 才能建设高质量的钢结构工程。本文围绕三阶段质量控制理论, 对钢结构工程施工质量控制进行了详细探讨, 以期为今后的相关工程施工提供参考。