钢结构质量控制中存在的需要注意的一些问题

钢结构质量控制中存在的需要注意的一些问题一、钢结构工程所用的原材料同设计或规范不符1、钢材用错钢构用钢材主要有碳素结构钢Q235钢，低合金钢16Mn钢（Q345钢）、15MnV钢等，其中Q235钢共分A、B、C、D四个等级。无锡地区设计常采用Q235B钢，该种钢保证了常温下的冲击韧性要求，适用于包括有吊车梁的钢结构厂房，但在实际工程质量检查中，我们常常会发现工程参与者只简单地认为是Q235钢就行了，所以常有采用不符设计要求的Q235A钢的情况，实际上该钢号只保证抗拉强度、屈服强度、延伸率和冷弯性能，不保证冲击韧性，而且因含碳量高而可焊性较差，而对于吊车梁等承受动载的构件，必须保证钢材具有冲击韧性。另外，若设计单位仅在设计图上标明Q235钢，而未注明等级，则在图纸会审时必须明确。2、焊条用错Q235钢同Q345钢连接，错误地采用E50系列。这种情况在设计无要求时常会产生。常人的习惯性思维是，高强与低强钢材之间的连接，应采用适合高强钢的焊条或焊剂，事实恰恰相反，不同钢材之间的焊接，从连接的韧性和经济方面考虑，应选用适合低材质的焊条、焊剂，只要能保证最终的焊缝强度同母材强度等强即行。通常，对于Q235钢来说，焊条应选用E43系列，对于Q345钢，应选用E50系列。对此，我们必须认识到用错焊条相当于用错钢材，所以，对焊条的选用，必须慎重。二、焊缝探伤报告不符要求《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）中，明确规定“对工厂制作焊缝，应按每条焊缝计算百分比”。但实际操作中，往往对二级焊缝的探伤检测，误以焊缝条数计算百分比。《规范》规定只有对现场安装焊缝，才能以焊缝条数作为基数抽查20%。关于探伤的另外一个问题就是探伤检测单位缺少建设行政主管部门的资质认可，建设方有时委托其他行业如冶金、压力容器等方面的探伤人员出具报告，而他们又对钢结构工程焊缝探伤要求不甚熟悉，致使现场验收人员比较难作认可。为防止不符要求的探伤报告的出现，工程管理人员必须加强对钢结构焊缝的认识。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。由于一级和二级焊缝内部质量的优劣是保证结构整体质量的根本，所以要求对一级和二级焊缝必须进行探伤检查，并且，一级和二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹和电弧擦伤等缺陷，一级焊缝不得有咬边和未焊满等缺陷。当然，三级焊缝的这些缺陷亦应严格控制到符合规范要求。钢结构工程中焊接是非常关键的一环，对工程至关重要，其所需的理论实践知识非常见的钢筋砼等工程可比，因此焊工必须要有焊工上岗证才能从事相应的焊接操作，从事超声探伤的人员也应具有操作证。在工程检查中，仍会发现无证上岗的情况。三、焊接变形过大焊接变形控制不当常常造成焊接H形钢梁或钢柱端板的平面翘曲，翘曲的端头板拼接时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当比较好。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。四、三角形GWJ节点处理不当三角形GWJ在厂房、仓库等建筑中应用较多。对此应注意几个问题：第一，应注意节点板处各杆件的形心线应汇于一点，上弦节点板应凹进角钢布置塞焊（以利于屋面构件布置）；第二，弦杆角钢拼接时应割角切边，同时在两角钢间加衬垫板以补强连接；第三应注意杆件的除锈防腐。因钢屋架制作完成后，弦杆等的两角钢相对的面难以进行除锈防腐，故角钢除端头处，均应在焊接拼装前除锈防腐，只有节点板部位才可待焊接完成后再防腐。某地曾有一机修车间（长72M，跨度21M），就因GWJ节点构造不合理而导致在工程交付使用二年之后发生钢屋架突然塌落的恶性事故。究其原因，乃设计中取消了节点联接板，将腹杆插入上下弦两根槽钢之间与之焊接，致使构件轴线不相交于一点，从而改变了屋架的受力情况，导致两根槽钢不能共同工作。五、缺高强度螺栓抗滑移系数报告钢构件的安装连接一般有焊接和螺栓连接两种。由于高强螺栓连接更多地被应用，因此需予以更多的注意。高强螺栓连接分为摩擦型和承压型两种，当连接板所受的压力一定时（即螺栓的预拉力一定时），摩擦系数就成为传力的要点。因此高强螺栓连接的板叠接触面不仅要求平整，而且摩擦面的抗滑移系数应经复验符合设计要求。摩擦面常用的处理方法为抛丸（喷砂）后生赤锈，设计要求的抗滑移系数一般为0.45～0.55。现场制作试件时，试件与所代表的钢结构构件应同一材质，同批制作，采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态，并应采用同一批同一性能等级的高强螺栓连接副，在同一环境下存放以供抗滑移试验。如构件系成品出厂，则除了厂内要抗滑移系数试验报告外，制造厂还应同时提供每批三组试件以便构件进场后现场检验抗滑移系数是否符合要求。在工程资料的检查中，我们发现很多工地仅有制造厂在厂内的抗滑移系数试验报告，缺乏提供给工地现场的试件的抗滑移系数的复试报告。六、高强度螺栓连接不符要求高强螺栓进场必须要有出厂合格证，高强螺栓分两种：大六角头高强螺栓和扭剪型高强螺栓。其中扭剪型高强螺栓仅有10.9级（抗拉强度约1kN/mm2，屈服强度为抗拉强度的0.9倍）这一个级别，施工时分初拧和终拧，终拧是采用专用板手以拧掉尾部梅花头为标志；初拧可采用扭矩扳手，初拧扭矩按下式计算：扭剪型初拧扭矩：T0=0.065Pc×dPc=P+ΔP式中T0——初拧扭矩Pc——施工预拉力P——高强度螺栓设计预拉力ΔP——预拉力损失值d——高强度螺栓螺纹直径扭剪型高强度螺栓是一种自标量型的螺栓，安装后螺栓预拉力难以检查，故要求扭剪型高强螺栓必须复试预拉力，确定其是否能满足设计预拉力的要求。在新区的工程项目中绝大多数使采用大六角头螺栓，它有两个级别：10.9级和8.8级，施工时也分初拧和终拧，初拧扭矩宜取终拧扭矩的50%，终拧扭矩按下式下算：大六角头终拧扭矩（初拧宜取终拧扭矩的50%）：Tc=kc×Pc×dPc=P+ΔP式中Tc——终拧扭矩kc——扭矩系数施工扭矩确定后，扭矩系数kc值的大小，直接影响螺栓预拉力，因此大六角头螺栓要求复试扭矩系数并应合格。高强螺栓安装时，在终拧后用“小锤敲击法”检查,方法是用手指按住螺母的一个边(尽量靠近垫圈处)用0.3～0.5kg重的小锤敲击螺母相对应的一边,如手指感到轻微颤动即为合格,颤动较大即为欠拧或漏拧,完全不颤动即为超拧；并在安装1h后，24h内进行扭矩检查。2001年本人曾在对新区的沃克钢构厂房进行主体验收检查时，发现钢构安装单位对M24和M30大六角头10.9S高强螺栓进行终拧的带响扭矩扳手只能终拧M24（其限值为800N·M），而不能终拧M30（要求为1400N·M），而资料检查表明监理已对M30高强螺栓的1400N·M的终拧值作了验收签证。问题指出后，施工单位当即去购买了可终拧M30的扭矩扳手，现场监理人员也作了深刻的检讨。七、端接板摩擦面间隙大于规范要求高强度螺栓的连接除了终拧数值的检查外，还有一个问题，就是上文提过的连接板的平面翘曲所带来的接触面不紧贴。由于摩擦型高强度螺栓连接方法是靠螺栓压紧构件间连接处，用摩擦来阻止构件之间滑动达到内力传递。因此当构件与拼接板面有间隙时，则固定后有间隙处的摩擦面间压力减小，影响承载能力。规范要求凡顶紧的节点接触面不应少于70%紧贴，且边缘最大间隙不应大于0.8mm。实际常有超标甚至严重超偏的情况发生。试验证明，当间隙小于或等于1mm时，其对受力摩擦面滑移影响不大，基本能达到内力正常传递；当间隙大于1mm时，抗滑移力就要下降10%。因此当接触面有间隙时，分别作如下处理：S≤1.0mm可不处理；1.0mm＜S≤3.0mm应将高出的部分磨成1：10的斜面；打磨方向应与受力方向垂直；S＞3.0mm应加垫板，垫板两面应作摩擦面处理，其方法与构件相同。八、安装焊缝施工质量差本人在工地现场检查时，常常发现参建各方对现场安装焊缝的检测不够重视，甚至漠视安装焊缝的质量，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。新区的威孚汽车尾气装置工厂主次梁间腹板采用高强螺栓连接，上下翼缘板采用焊接，设计标明为II级焊缝。在报竣工验收时，发现没有对焊缝进行探伤检测。另外德松科技公司钢构车间，H型钢梁间腹板也采用高强螺栓连接，翼缘板采用焊接。施工单位将窄钢条塞在本应用焊缝金属填满的间隙中，差点给结构留下极严重的隐患，幸亏发现及时。而现场监理人员对此竟视若无睹，充分暴露了部分监理人员对钢构质量控制方面的无知。九、构件外形偏差太大在钢结构安装中经常遇到的其他问题，诸如钢柱垂直度偏差过大等,可采取的控制措施有注意在柱吊装后,应设置可靠的临时支撑,并及时固定,另外要考虑阳光照射对钢柱垂直度的影响。钢屋盖水平支撑等细小构件挠度过大也是常见的毛病.在吊装过程中,一定要注意采用合适的吊具和吊装方法,以及控制构件的尺寸形状偏差不能过大。檩间拉条在坡向靠近天沟处常增设套管，以增加抗压能力。但检查往往发现，套管两端不能同檩条紧贴，起不到作用，必要时可用补点焊的办法解决。十、柱脚的安装问题在钢柱安装以前必须检查基础标高、基础轴线位置、螺栓位置是否符合要求，柱脚螺栓仅起安装过程中的调整作用并抵抗在风载等作用下可能产生的拔力，钢结构自重等荷载一般通过柱底下的钢垫板支承。钢垫板面积应根据基础砼的抗压强度、柱脚底板下细石砼二次浇灌前柱底承受的荷载和地脚螺栓（锚栓）的紧固拉力计算确定。垫板应设置在靠近地脚螺栓的柱脚底板加劲肋或柱肢下，每根地脚螺栓则应设1～2组垫板，每组垫板不得多于5块。检查中常发现钢柱自重只靠地脚螺栓的下螺帽来承受，未设置垫板；或者垫板未设置在劲板或柱肢下。另外须注意垫板与基础面和柱底面接触应平整、紧密；二次浇灌砼前垫板间应焊接固定。如采用座浆垫板，应采用无收缩砂浆，且柱子吊装前其强度应提高一个等级。十一、钢结构的涂装问题钢构件的除锈和涂料防护是保证结构耐久性的重要手段，构件表面的防锈方法和除锈等级应与设计采用的防锈涂料相适应，具体的适应性规范已明确表明。涂料应有合格证（注意有效期）或复试报告，涂装时应检查涂层厚度是否符合设计要求，如设计无要求则室外应为150微米，室内125微米；且涂装时应注意气候条件，不需要涂的地方不要涂装，否则按除锈方法除锈至符合要求。特别需注意的是，若直接在涂过漆的钢材表面上施焊，焊缝根部会出现密集气孔，严重影响焊接质量，故严禁在涂过漆的钢材表面施焊，如果非得施焊，必须进行除漆处理。十二、关于钢结构工程的验收工程验收应检查有关钢结构工程的一些资料，比如：（1）钢结构工程竣工图和设计文件，图纸有设计院出图章及注册工程师章，能详细表明材料的尺寸和连接方式；工厂制作构件的剖面尺寸、用材及焊缝等也有明确标明；（2）制作安装过程中形成的与工程技术有关的文件，如技术交底，施工组织设计等；（3）制作安装所采用的钢材、连接材料和涂料等材料质量证明书或试验、复验报告（如为工厂制作构件，则还应有构件出厂合格证）；（4）焊接工艺评定报告（此前未做过或焊接所用材料已有改变）；（5）焊接质量检验记录，对于一级和二级焊缝应有无损检测报告；（6）高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数试验报告和现场抗滑移系数复验报告；（7）大六角头高强螺栓连接副扭矩系数和扭剪性螺栓连接副预拉力检测报告；（8）隐蔽工程验收记录，如焊缝的检查验收，除锈防腐检查；（9）工程中间检查交接记录，主要指前后工序间的检查记录；（10）结构安装检测记录及安装质量评定资料，包括轴线、标高、垂直度、截面尺寸大小的测量记录，大六角头螺栓的安装扭矩检查记录等；（11）钢结构安装后涂装检测资料；（12）设计要求的钢结构试验报告。