天津滨海图书馆钢结构节点施工质量管理

徐勇 姚信玲 刘睿 荣彬

（1.天津开发区建设工程监理公司，天津 300453；2.天津大学 建筑工程学院，天津300072）

【摘 要】钢结构框架节点决定着整个框架结构的刚度和强度，因此在施工过程中节点的质量控制尤为重要。钢结构不同于钢筋混凝土结构，由于钢材需要现场拼装，所以对材料性能和材料的连接有特殊要求。文章从材料的进场检验、焊接及高强螺栓施工的质量控制等方面，分析了天津滨海新区文化中心图书馆钢结构节点施工过程中质量控制措施，对类似工程具有借鉴作用。

【关键词】钢结构；节点；施工质量

【中图分类号】TU758.11 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）06-0140-03

0 引言

近年来，随着我国经济的飞速发展，科技水平的快速提升，钢结构建筑工程不断涌现，由于其具有施工工期较短、自重较轻、抗震性较强、装配简单、能够回收利用等优点而广泛应用于一些大型建筑、高层建筑和工业厂房。钢框架中的节点在梁与柱之间拉、压、弯、剪各种作用的交汇下，表现出复杂的应力状态，容易被设计成薄弱单元。若节点先于梁、柱屈服，将导致钢框架承载力降低；但若节点刚度过大，则不利于其耗能能力的发挥，梁亦可能发生整体失稳，限制节点极限承载力的发展。节点决定着整个框架结构的刚度和强度，节点质量的好坏会直接影响整个钢结构框架的稳定性和安全性。因此，在钢结构施工过程中，节点的质量控制尤为重要[1]。

1 工程概况

天津市滨海新区文化中心（一期）项目位于天津市滨海新区中心商务区天碱片区，总建筑面积为31.2万m2，主要包括滨海现代城市与工业探索馆、滨海现代美术馆、滨海图书馆、滨海市民活动中心、滨海东方演艺中心及滨海文化长廊“五馆一廊”6个单体建筑，是具有科技、展示、教育等多元功能的综合性文化商业区。其中，滨海图书馆图书馆坐落于滨海文化中心的东南侧，东侧为文化公园，南侧通过文化长廊与滨海东方演艺中心相对，西侧通过文化长廊与滨海市民活动中心相对，北侧为中央大厅，分为地下3层、地上5层，结构主体长110 m、宽60 m，建筑面积为33 700 m2，建筑高度为28 m。设置了数字图书馆、球幕演示厅、媒体图书馆等多种新型交流设施，为市民提供了良好的休闲阅读空间。滨海图书馆采用钢框架-中心支撑结构体系，其主体结构如图1所示。钢框架结构中的桁架节点（如图2所示）及梁柱连接节点（如图3所示）复杂，施工过程中需要进行严格的质量控制管理。

2 施工质量控制

钢结构现场施工工艺流程包括材料检验、下料切割、预制、矫正、组装等一系列工序，施工质量影响因素多、工人技术水平高低不平衡，而其施工质量的好坏直接影响着钢结构框架的安全使用。因此，应采用相应措施加强材料检验、焊接和高强螺栓连接等重要工序的施工质量管理[2]。

2.1 钢结构安装施工组织设计

施工组织设计是用来指导施工项目全过程各项活动的技术、经济和组织的综合性文件，它能保证工程开工后施工活动有序、高效、科学合理地进行。进行钢结构的施工时，应依据施工组织设计对工程的实施过程进行全面的技术指导，施工組织设计是否完善直接关系到钢结构施工的质量与进度。因此，在实际施工前，应有针对性、有重点地对钢结构安装施工组织设计进行严格审查。审查的具体内容包括特殊工种的持证上岗情况、详细的施工计划、技术管理与质量保证体系的构建、质量与进度的控制措施、新技术与工艺的应用等。

2.2 材料的检验和复验

材料的质量是钢结构实体质量的首要保障，因此钢构件的进场质量验收工作就显得尤为重要。应坚持钢结构中用到的钢板、型钢、高强螺栓，以及焊接用焊条等所有原材料符合设计文件和现行国家标准的规定，并具有质量合格证明文件。当钢构件进场时，应以明细表为根据，核查具体的构件数量，再对进场构件的外观、合格证、几何尺寸进行检查。此外，为进一步确保钢构件的质量，还应对进场构件的无损检测报告原件、钢材材质的复试单原件、钢材的材质证明进行检查，倘若材质证明是复印件，应观察其是否盖有生产单位的公章，同时还需说明原件的存放地点。经进场检验合格后方能使用。其中，厚度较大、设计有复验要求的钢材进场验收，除了遵守《钢结构工程施工规范》（GB 50755—2012）[3]外，还应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205—2001）[4]的规定，应进行全数抽样复验。

2.3 焊接质量

焊接连接作为钢结构最主要的连接方式之一，广泛地应用各种钢结构件中。由于焊接施工具有劳动强度高，施工环境差，焊工水平不一等特点，所以经常导致焊缝质量不稳定。焊接质量缺陷及焊接残余应力正是形成和发展疲劳裂纹最敏感的区域，焊接质量的好坏决定了结构的强度和抗震性能。因此，进行焊接质量控制时，应及时检查、发现焊接过程出现的质量问题，保证焊接工程的焊接质量达到标准要求，对结构安全起到至关重要的作用。本工程中涉及多种形式的桁架连接节点（如图2所示），均需要通过焊接进行连接，且结构件型号规格多，施工作业处于高空甚至超高空环境，影响因素多，因此焊接质量离散性很大。本工程将在以下方面重点加强焊接质量的管理。

（1）由于本工程现场焊接结构均为低合金钢材质，焊接作业量大，质量要求高，因此焊接拟采用低线能量输入的CO2气体保护焊接（或手工电弧焊接）。

（2）本工程中的同类构件（如柱、梁、支撑等），均涉及2种母材Q420（Ⅲ类钢）与Q345（Ⅱ类钢），其选用的焊接材料不同，严禁用错焊材。

（3）本工程中现场焊接部位的板厚为30～70 mm，且多为厚板焊接，需严格按照焊接工艺采取焊前预热、焊中控制、焊后保温等措施，措施量大且对焊工技能要求较高。

（4）高空焊接，要严格做好焊接防风、防雨措施，否则会严重影响焊接质量，进而影响施工进度。

（5）冬季施工期间，现场焊接环境恶劣，需设置好防风、防寒措施方可进行施焊，施工措施量大。

2.4 高强螺栓施工质量

本工程中梁柱连接节点均采用焊接与高强螺栓结合的方式连接（如图3所示）。高强螺栓连接施工工艺复杂，技术要求高，若在实际施工中高强螺栓的装配和筋骨不规范，则会给结构的连接留下安全隐患。因此，本工程将从以下几个方面严格把控高强螺栓的连接质量。

（1）高强螺栓紧固顺序。装配和紧固接头时，应从安装好的一端或刚性端向自由端进行；高强螺栓的初拧和终拧，都要按照紧固顺序进行，从螺栓群中央开始，依次由里向外、由中间向两边对称进行，逐个拧紧。

（2）接触面缝隙超规处理。安装高强螺栓时，应清除摩擦面上的铁屑、浮锈等污物，摩擦面上不允许存在钢材卷曲变形及凹陷等现象。安装时，应注意连接板是否紧密贴合，处理因钢板厚度偏差或制作误差而造成的接触面间隙。

（3）临时螺栓的安装方法。当构件吊装就位后，先用橄榄冲对准孔位，在适当位置插入临时螺栓，然后用扳手拧紧，使连接面结合紧密；临时螺栓安装时，不要使杂物进入连接面；螺栓紧固时，遵循从中间开始，对称向周围进行的顺序；临时螺栓的数量不得少于本节点螺栓安装总数的30%且不得少于2个临时螺栓；不允许使用高强螺栓兼作临时螺栓，以防损伤螺纹引起扭矩系数的变化。

（4）高强螺栓的安装方法。待吊装完成一个施工段，钢构形成稳定框架单元，经测量校正后安装高强螺栓；扭剪型高强螺栓安装时应注意方向：螺栓的垫圈安在螺母一侧，垫圈孔有倒角的一侧应和螺母接触；螺栓穿入方向以便于施工为准，每个节点应整齐一致。穿入高强螺栓用扳手紧固后，再卸下临时螺栓，以高強螺栓替换；高强螺栓的紧固分2次进行。第一次为初拧：初拧紧固到螺栓标准轴力（即设计预拉力）的60%～80%。第2次紧固为终拧，终拧时扭剪型高强螺栓应将梅花卡头拧掉；初拧完毕的螺栓，应做好标记以供确认。为防止漏拧，当天安装的高强螺栓，当天应终拧完毕；初拧、终拧都应从螺栓群中间向四周对称扩散方式进行紧固。

3 结论

钢结构框架节点决定着整个框架结构的刚度和强度，需要通过施工过程中的质量控制来保证。在天津滨海新区文化中心图书馆钢结构节点的施工过程中，主要从材料的检验、焊接质量的控制及高强螺栓规范施工等方面进行质量控制，对类似工程具有借鉴作用。

参 考 文 献

[1]吴奇.螺栓连接节点对钢框架动力特性的影响研究[D].荆州：长江大学，2014.

[2]金国建.钢结构梁柱刚性连接分析及施工质量控制[J].安装，2011（3）：62-63.

[3]GB 50755—2012，钢结构工程施工规范[S].

[4]GB 50205—2001，钢结构工程施工质量验收规范[S].

[责任编辑：陈泽琦]

【作者简介】徐勇，男，内蒙古人，天津开发区建设工程监理公司总工程师，高级工程师，研究方向：工程管理与技术；姚信玲，女，山东淄博人，天津开发区建设工程监理公司总监理工程师，高级工程师，研究方向：工程管理与技术。