悬挑桁架施工质量控制

孙俊峰，李 帅，朱学艺，张 豪，李兆准

［中机建（上海）钢结构股份有限公司，上海 200001］

0 引言

探索质量控制在项目中的应用，阐述重型桁架施工中的各分步的控制要点，以供各工程管理者参考。

1 钢结构概况

本项目钢结构概况：辅楼宴会厅大悬挑采用桁架结构材质主要为Q355B及Q355BGJ，用钢量约1500t；桁架区域钢构件具有以下特点。

（1）桁架节点构造复杂，现场焊缝全部为全熔透一级焊缝，工厂钢构件焊接基本上为二级全熔透焊缝。整体节点区焊缝密集，加工过程中容易产生焊缝裂纹、母材撕裂问题。

（2）材质为Q355GJB的钢板较多，规范要求B类公差。

（3）厚度40mm、50mm的钢板较多，要求Z15性能；100mm厚钢板两块，要求Z35性能。

（4）大跨度构件较多，起拱值大：钢梁最大跨度25m，最大起拱值120mm；桁架悬挑长度28m，端部最大起拱值约100mm。

（5）现场安装后桁架永久处于悬臂受力状态，若有缺陷难以返修。

2 桁架材料的选择与质量控制

2.1 原材料的选择

钢材质量标准应符合现行国家标准以及规定。厚板宜选用GJ高性能建筑用钢板，主承重构件应选用张拉板。本项目使用的承重结构方面钢材力学及化学方面的要求。焊接方面学要求有钢铁碳当量的要求条件。钢板的伸长率也有严格的要求，要求不得小于20%。

当接头的焊接约束程度较大时，钢板厚度不小于40mm，并承受了沿钢板厚度方向的拉力，防止了所用钢板的片层撕裂，应该按照国家施行的标准规定，另外增加对钢板材料的附加板厚方向的断面收缩率要求。钢板厚40mm≤t<60mm，厚度方向性能要求Z15。钢板厚60mm≤t<80mm，厚度方向性能要求Z25。钢板厚t≥80mm，厚度方向性能要求Z35。

焊材、焊钉、高强螺栓坚固件、油漆等符合设计及规范要求。

2.2 原材料的质量控制

（1）原材料厂家优先选择长期合作、质量稳定、具备完好质量管理体系的大厂家采购。

（2）项目部派遣专业质量人员参与原材料进场有关事宜。

（3）原材料到厂后质检人员组织监理工程师驻厂代表，业主代表对到厂材料检查，核对质保文件及证书、对所进场材料材料生产商公司信息、资质检查，材料外观目视检查，尺寸检查用标定过的测量器具实测，并进行抽样送实验室检验。抽样送检的试样试件检测合格后，提交试样试件检验合格的检验报告及材料的质量保证证明书，报项目的监理公司所对应专业监理工程师签字，经专业监理签字同意使用后才可进行材料下料加工制作阶段[1]。

3 悬挑桁架厚板焊接与变形控制措施

本工程最大板材厚度为100mm，多为50mm，保证厚板的焊接质量是本工程的重点之重。焊接施工质量控制措施。

（1）用于本项目的焊材必须符合本项目设计要求及规范要求，项目上使用的焊接材料在检查完质保书和焊接材料外观质量合格后，经监理单位见证人员见证取样后按实验室要求对应的数量和试件大小送检，焊接材料经试验合格，焊接工艺评定合格后，方可用于本工程的焊接，材料供应商须按焊接材料牌号、批次及用户要求进场。分类存放在干燥通风的仓库中，材料证书和材料检验报告应移交给项目材料或材料进行妥善储存[2]。

（2）根据规范要求及结合本项目施工焊接位置实际特点做覆盖本项目钢材厚度、焊接形式的焊接工艺评定，确定最好的焊接工艺各种数据，制定符合本项目的焊接措施与流程。

（3）项目部技术人员和焊接方面的专业人员制定出合理的符合本项目实际情况的焊接方案，一线施工焊接人员严格按照焊接方案进行操作。因本项目桁架位置原因及便宜技术控制，焊接过程中必须选择合理的焊接顺序，方便控制焊接变形。焊接过程中随时使用测量仪器进行测量，实时向技术人员反映，技术人员根据测量人员反馈数据进行实时调整焊接方向。

（4）桁架区厚板焊接要采用多层多道焊、焊接时随着焊接位置变化调整焊机电流电压，电流电压数值要符合焊接工艺表给出的范围。限制焊缝单道宽度、厚度。并严格执行焊前预热和焊后保温措施，预热温度按焊接板板厚调整。

（5）焊接变形控制从下料和装配开始。根据生产工艺要求，预留焊接收缩余量，提前安装焊接反向变形规范板。在焊缝满足要求的前提下，坡口尺寸应尽可能减小；固定措施控制焊后变形。

（6）焊接前检查组装尺寸、坡口形式、对焊接区域进行打磨清理，在检查合格后监造人员签字确认，才能开始焊接；焊接过程种检查焊接参数及焊材使用符合规范和焊评要求。

（7）对于复杂的接头、狭窄的焊接空间和焊接操作难度大的部位，构件牛腿、加劲板等部位，安排经验丰富、技术熟练的焊工进行焊接。对空间狭小的密闭空间焊接时，安装专人看护，安排风机保持通风。

（8）焊接完成后，用焊接量规、放大镜等检查焊缝外观，对焊缝周围的焊缝进行研磨和飞溅。如果不符合焊接规范的要求，则应进行修理或抛光。返修焊缝应光滑，不影响原焊缝的外观质量。焊缝外观检验合格后，在24h自然条件下冷却，当焊缝及焊缝影响区达到检验温度时，按设计要求对焊缝进行超声波无损检测。

（9）对相关管理人员及加工厂工人进行桁架区构件加工焊接专项交底。

（10）焊接工艺应遵循以下原则，在构件装配焊接过程中，先焊有较大收缩量的接头，后焊收缩量较小的接头，接头应在小的拘束状态下进行焊接。对于有较大收缩或者是角变形的接头，应在正式焊接前预留焊接收缩余量或安装防变形措施。利用反变形方法措施控制收缩量和变形量。

（11）在工厂加工时预留现场焊接收缩量；在现场施工时通过对构件安装位置进行预偏消除焊缝收缩变形的影响。

（12）从事工程焊接岗位的焊工、焊接操作人员，务必要通过国家规定的考试单位的考试，取得有效的焊工资格证书。焊工证书有效期内。从事焊接工作的焊工必须具有相应的资质等级，不得使用资质等级较低的高级焊工。

4 悬挑桁架预拼装必要性及质量控制

本工程构件制作的重难点主要在大悬挑桁架结构部分，该悬挑部分节点形式比较复杂，构件形式多样，焊缝难度较大，加工精度要求也比较高，是整个工程中质量控制的重中之重[3]。制作车间预拼装是检验桁架构件加工质量的最佳手段。

预拼装质量控制：①大悬挑桁架构件在制作车间加工完成后，组织进行验收及探伤，在所有构件加工验收合格的基础上进行制作车间预拼装。②桁架区域各构件制作完成后，应检查其制作精度，只有构件尺寸满足要求后方可试装，并应去除其边缘、孔边飞刺、电焊渣和飞溅物。为保证现场安装顺利，桁架腹杆制作可做负公差-2.0mm。③桁架构件的对接口安装中心线、构件节点定位控制线等关键点需要标注清晰完整，字体醒目以便于预拼装过程中核对检查施工。④按照桁架立拼布置图在车间预拼装场地画设地样线，画出桁架弦杆、腹杆和边柱的中心线和边线，同时画出拼装胎架投影线。基准线精度控制如下：长、宽允许最大偏差±2.0mm，对角线最大允许偏差±3.0mm。⑤支撑胎架设计时应考虑安全性和稳定性，选用加工厂常用的马镫即可。在构件对接位置设置支撑胎架，胎架设置完成后，用水准仪测量胎架顶部标高，确保高度与设计一致，最大误差允许1.0mm。在胎架顶部设置桁架构件拼装定位板，保证拼装时构件顺利高精度就位。⑥桁架预拼装完成后，进行构件各节点测量，对接口位置检查错边、坡口角度等数据，测量人员测量出的数据反馈技术员，技术人员与电脑TEKLA STRUCTURES模型数据进行对比，保证数据在允许误差范围内，数据检查合格后构件对接口位置画重合线，并用洋冲沿线间隔击打洋冲眼。

5 悬挑桁架构件区域高强度螺栓连接件使用及质量控制

一般钢结构连接方式中焊接、螺栓连接为主，本项目中除焊接外，高强度螺栓连接也是占之不少。但是如果储存使用安装时储存使用不当容易造成高强螺栓杆件生锈、高强螺栓丝牙受损、螺母滑丝等情况，为了避免及减少上述问题，我们实施一系列质量控制措施来加强高强螺栓质量方面[4]。

6 高强度螺栓质量控制

6.1 高强螺栓储存管理

（1）高强螺栓到场后组织人员进行进库验收，核验高强螺栓质保材料、规格型号数量及外观质量，做好出入库记录。

（2）进入施工现场的高强螺栓要按螺栓规格分区域保存，要防止螺栓受潮螺栓本体生锈，已经开箱的螺栓要优先使用，当天如果因天气或施工原因影响当天所领用的螺栓未使用完，必须要把领用的螺栓退回螺栓仓库。

（3）高强螺栓储存仓库采购设备保证库房室内温度保持一致，室内配备温湿度计，做好每日温度记录。做好抽湿、通风、防尘、防潮工作，高强螺栓存放架要求高强螺栓存放架架底离地面至少30cm，墙面离高强螺栓存放架架体30cm。每日检查防止漏水。

（4）高强螺栓到储存车间后，经验收合格后及时安排送检。高强度螺栓紧固件的轴向力检验，检验批次应划分为相同的材料、炉号、螺纹规格、长度进行重新检验。实验结果必须获得专业监理工程师或业主单位的技术负责人认可。抗滑移系数不符合设计要求的，该批构件重新处理并复验合格后，才能进行安装。

（5）高强螺栓领用时，按项目技术人员根据每天高强施工区域开具领用单，高强螺栓储存管理人员按领用单发放高强螺栓。

6.2 高强螺栓安装使用过程中的质量把控

（1）安装前技术人员对参与高强螺栓作业人员进行质量技术书面交底，让施工人员充分了解图纸意思和技术上面的操作要求及螺栓施工合格的标准。

（2）安装前检查连接板摩擦面及构件接触面是否达到设计规范要求，高强螺栓连接摩擦面要保持构件表面干燥，不得有污垢、毛边，杂物，并且摩擦面不得有油漆。

（3）检查螺栓孔直径是否与图纸螺栓规格相符，高强螺栓朝向也要符合一致。

（4）安装高强螺栓时严禁使用气割修孔，螺栓孔按要求可以自由穿入高强螺栓螺杆，穿入受阻时，如有必要可用修孔器进行，最多修整为高强螺栓孔直径的1.2倍，不得强行使用打击物进行敲击高强螺栓使之高强螺栓螺纹受损，影响螺栓安装质量。

（5）在进行高强螺栓初拧以及终拧时要按技术要求遵守高强螺栓连接副拧紧顺序，从连接板中心向连接板四周对称施拧，禁止不按施拧顺序施拧。不按技术要求无顺序施拧可能造成构件连接板变形起鼓，构件连接板与构件摩擦面离隙、高强螺栓松动，连接板受力不平均。

（6）高强螺栓梅花头要按规范进行转角法施拧检查，检查高强螺栓扭矩值是否符合规范设计数值。漏拧、欠拧要安排补拧，过拧要重新更换高强螺栓安装。

（7）初拧、终拧施工完成后使用不一样的颜色油漆笔在高强螺栓螺母上做印记，优先选择红色或者白色等色彩鲜明的记号笔。防止螺栓无记号标记形成漏拧及过拧。检查高强螺栓螺母及垫圈是否装反，垫圈是否漏装。螺栓终拧施工完成后进行螺栓丝扣检查，丝扣露丝要不长不短并符合要求。

7 结语

综上所述，现今社会经济蓬勃发展，城市市政工程高速发展，市政网络基础建设中，必定会辅设相应管道、涵洞工程、地铁管线工程。在寸土寸金的城市及复杂地域条件下无法大面积开发，必然会从天空要使用空间，所以悬挑桁架结构形式必然在高速城市发展中使用越来越方[5]。本方通过工程实例详细描述了悬挑桁架结构中施工质量控制技术，取得了比较好的实际效益和社会效益。可为后续其他类似项目提供借鉴。