QC成果报告-双龙骨幕墙连接技术研发

双龙骨幕墙连接技术研发山东天元装饰工程有限公司十二项目部QC小组发布人：孙明亮目 录1、工程概况.12、QC小组概况.23、选择课题.34、设定目标.55、提出方案并确定最佳方案.56、制定对策.127、对策实施.158、效果检查.219、标准化.2310、活动体会及下一步打算.24一、工程概况 青岛邮轮母港客运中心工程，位于青岛市北区老港区6号码头，总建筑面积59919.19，总用地面积164151.71。青岛邮轮母港客运中心，是青岛邮轮母港建设规划的重要组成部分，主要承担出入境旅检业务的客运联检大厅，建成后可全天候停靠、接待世界最大邮轮。该工程幕墙形式主要为玻璃幕墙和金属幕墙，计划工期为120天，质量目标为鲁班奖。工程结构设计新颖，外形独特，在建筑形态上，整个客运中心的造型非常美丽，建筑整体造型设计取意风帆，以寓青岛“帆船之都”的美名。工程整体由18个大三角形钢结构组成，平面、空间复杂多变，全部为三角形结构。双龙骨幕墙位于三层平台上，顶部与钢结构主体连接，幕墙位置无任何建筑主体结构，主体钢结构为南北摇摆柱结构形式，竖向龙骨必须要从三层楼地面直接连接到屋顶钢结构上，并且屋顶钢结构自身存在较大变形，且在三维方向上均有变形。消除变形量，把复杂空间转变成三点共面是首先面对的问题。 图1-1 效 果 图2、 QC小组概况 表1 QC小组成员具体概况表小组名称山东天元装饰工程有限公司十二项目部QC小组活动时间2015年2月25日-2015年4月26日课题名称双龙骨幕墙连接技术研发小组编号TYJTQC13-12-2015课题类型创新型课题登记号TYJTQC13-2015-8序号姓名学历项目职务职称组内职务组内分工TOM教育1窦晓斌本科技术负责人工程师组长方案制定、措施实施80小时2孙明亮本科设计负责人助理工程师副组长方案制定 80小时3冯步如专科技术主管助理工程师副组长措施实施、协助调查80小时4徐建华专科 技术员助理工程师组员数据整理、统计分析50小时5 李云芳本科 技术员助理工程师组员方案制定、措施实施50小时6 孙姗姗本科统计员助理工程师组员数据整理、统计分析50小时7刘相艳专科 班组长高级技工组员负责操作工艺50小时8王春营专科施工工人技工组员负责操作工艺50小时9李国红专科施工工人技工组员负责操作工艺50小时制表：冯步如 复核：窦晓斌 日期：2015年2月25日 表1-1 QC小组课题活动情况统计表活动内容活动次数应出勤人次出勤人次出勤率（%）计划阶段（P）85050100实施阶段（D）43030100检查阶段（C）21515100总结阶段（A）21515100合 计16110110100制表：孙姗姗 复核：窦晓斌 日期：2015年2月25日 三、选择课题2015年2月26日，围绕课题的选择，小组成员采用头脑风暴法，针对本工程的难点及重点进行分析并召开论证会进行讨论。认为以下三个方面是影响本工程工期及质量的主要问题：1、 本工程三层双龙骨幕墙位置无任何建筑主体结构，主体钢结构为南北摇摆柱结构形式，竖向龙骨必须要从三层楼地面直接连接到屋顶钢结构上，并且屋顶钢结构自身存在较大变形，单支跨度也达到了10m，导致竖向龙骨无法单独采用铝合金型材。因此竖向龙骨采用何种连接方式是本工程的一大难点。二、本工程顶部为玻璃和铝板，且钢龙骨骨架全部为双曲斜面，面层为铝单板、玻璃及钢结构公司施工的屋面板。如何保证采光顶不漏水是本工程的一大难点。三、该工程东、西立面为三角形单元体幕墙，顶部与钢结构主体连接，底部与二层土建主体连接，三层与土建主体梁连接，且完成面突出土建主体1米，如何进行安装同样是本工程的一大难点。QC小组针对以上三个问题进行了深入的研讨与分析，提出了相对应的三种课题，并对课题进行了对比分析。24表3 课题选择对比分析表课题名称甲方、设计要求工期、质量要求技术含量课题紧迫性结论1、双龙骨幕墙连接技术研发幕墙位置无任何建筑主体结构，主体钢结构为南北摇摆柱结构形式，竖向龙骨必须要从三层楼地面直接连接到屋顶钢结构上，并且屋顶钢结构自身存在较大变形，单支跨度也达到了10m双龙骨幕墙位于三层镂空区域，是保证整个工程封闭的重要环节。根据设计要求，该工程连接方式具有很高的技术含量及创新性，施工中无可借鉴的经验，需要我们攻克困难。龙骨是幕墙的基层，龙骨的安装对后续施工影响大，需尽快解龙骨是幕墙的基层，龙骨的安装对后续施工影响大，需尽快解决选择2、提高异型采光顶的安装质量本工程采光顶面层为玻璃及铝单板，且全部为异形结构，安装精度要求高。该工程工期紧迫，为不影响内装的施工进度，需及时封闭采光顶。采光顶需提前进行提料，且安装质量要求高，但技术含量较小。采光顶已根据现场及钢结构尺寸建模提料，方案已基本确定，骨架已经开始加工，较龙骨安装精度紧迫性稍小。不选择3、三角形单元体幕墙面板安装技术创新本工程结构全部由三角形构成，无法搭设脚手架，大倾斜角度的面板如何进行安装具有较高的挑战性该课题主要从施工方面进行分析研究，以提高工作效率，降低工程成本以前施工工程具有一定的实践性，本工程施工难度加大，但技术含量较小该课题重点解决面层安装时如何施工的难题，较龙骨的安装在工序上紧迫性稍小不选择 制表人:孙姗姗 审核人：窦晓斌 日期:2015年02月28日 四、设定目标及可行性论证4.1目标值确保所有幕墙龙骨在30天内安装完毕并且不会出现变形（变形量控制在误差5mm以内）。4.2目标值分析本QC小组成员现场实践经验丰富，理论水平高，人员组成合理，有多项高、精、尖幕墙工程的成功案例，技术创新能力强。目标值可行该课题得到了公司总工和公司装饰设计院、悉地国际设计顾问（深圳）有限公司、 山东琴岗工程建设监理有限责任公司及建设单位特聘顾问的大力支持，并派专家予以解决出现的各种情况，有利于目标的实现。 针对多项方案进行试验、计算分析，并用BIM软件按1:1的比例建立成三维模型，为课题完成提供保障。五、提出方案并确定最佳方案5.1 提出方案 2015年2月28日，围绕课题，小组成员采用头脑风暴法对双龙骨幕墙竖龙骨连接方式的技术方案召开方案论证会并进行讨论。 图5-1 项目技术方案讨论会针对小组成员采用头脑风暴法产生的观念进行整理，提出以下三种方案： 图5-1-1 亲和图提案一：运用槽钢连接件、不锈钢螺栓连接；方案原理： 根据现场尺寸，加工定制槽钢连接件。安装时在不同位置之间使用相对应的槽钢连接件，运用不锈钢螺栓与钢龙骨进行连接。槽钢连接件与主体钢结构之间同样采用不锈钢螺栓进行固定。特点：该连接方式需精确计算各立面龙骨交汇部位的夹角角度，安装时用在对应的部位，不能有效吸收和调整空间杆件之间角度偏差与杆件交汇处的空间误差（图5.-2）。 图5-3 双龙骨幕墙节点图（槽钢） 5-2 屋架钢结构变形量大小与方向（单位：mm） 提案二：运用驳接爪系统进行连接；方案原理：（图5.-4） 该方案重点考虑钢龙骨与钢结构主体之间的连接，加工驳接爪系统，能有效地调节三维方向上的变形。 特点：该方案美观大方、整体性好，较好的解决了三维方向上变形的难题。驳接爪连接装置包括杆件连接组件和固定底座组件，所述杆件连接组件上具有吸收连接钢结构和钢龙骨之间的变形量，实现360的角度调节。但加工件造价较高，加工时间长。5-4 驳接爪爪臂加工图 5-5 驳接爪连接件安装三维图提案三：运用二连杆进行连接；方案原理：（图5.-5、6、7）针对T屋顶钢结构存在自身变形，且在三维方向上均有变形的施工难点，我司经过多次的探讨与研究，最终选用了钢、铝双龙骨，幕墙立柱底端与土建结构连接采用活动铰接，顶部与屋顶钢结构连接采用二连杆。该方案重点从幕墙整体的稳定性与可靠性等几个方面进行了考虑。 特点： 1、该二杆件连接装置包括杆件连接组件和固定底座组件，所述杆件连接组件上具有吸收连接钢结构和钢龙骨之间的变形量，实现360的角度调节。 2、采用的活动铰接耳板来调节和吸收与土建基础的变形量，实现南北方向180的角度调节。3、 采取双龙骨幕墙结构形式，内侧钢龙骨与外侧铝合金龙骨之间采取螺栓连接，通过此种幕墙结构形式吸收掉二连杆无法吸收掉的那部分屋面钢结构变形，保证幕墙整体的稳定性与可靠性。 5.-6 幕墙立柱与钢结构变形方向 5-7 双龙骨幕墙二连杆连接节点图 5-8 二连杆吸收变形能力分析5.2 方案的分析评估及选定表4 方案评估表项目技术特点经济合理性安全可靠性安装时效对其他工序影响结论方案一：使用槽钢连接件、不锈钢螺栓，双龙骨幕墙形式连接生产周期短，生产成本低；但是不能有效地消化主体结构的变形偏差；1、材料成本低，约100元/套*1000套=100000元；2、安装一套需要2个工日*200元/工日*1000套=400000元；3、100000+400000=500000元，总体成本稍低；好每天八个小组安装，每组2人，一天可安装8套，安装效率差，1000套需要工期125天；整个立面不允许其他工序施工不选择方案二：运用驳接爪连接件，双龙骨幕墙形式连接能有效地消化主体结构的变形偏差；生产周期长，生产成本高；1、材料成本非常高，约800元/套*1000套=800000元，2、安装一套需要0.5个工日*200元/工日*1000套=100000元；3、800000+100000=900000元，总体成本高；好每天八个小组安装，每组2人，一天安装32套，安装效率高，1000套需要工期31天；仅对安装部位有影响不选择方案三：二连杆进行连接，采用双龙骨幕墙结构形式产品美观；整体性好；可组装、可360度调节角度、可前后调节；能有效地吸收变形。1、材料成本稍高，约500元/套*1000=500000，2、安装一个需要0.4个工日*200元/工日*1000套=80000，3、500000+80000=580000元，总体成本低；好每天八个小组安装，每组2人，一天安装40套，安装效率高，1000套需要工期25天；仅对安装部位有影响选 择制表人:李云芳 审核人：窦晓斌 日期:2015年03月01日 5.3 确定最佳方案通过模拟及分析比较，我们小组选定第三种方案（运用二连杆进行连接，采用双龙骨幕墙结构形式）为实施方案.六、制定对策6.1 施工工艺流程 图6-1 施工工艺流程6.2 需要解决的主要问题 根据选定的方案、工艺流程图，小组成员在项目会议室经过多次专题讨论，并在施工现场与经验丰富的工人进行讨论，并与有关专家、公司设计人员研究，确定方案实施过程中以下三个为主要控制要素。 表5 主要控制要素 序号控制要素控制效果1合理选择转接件技术参数（截面尺寸）防止受力截面选择偏小影响幕墙结构安全，防止受力截面选择过大造成材料浪费2定位、放线通过三维激光扫描仪、全站仪等专用仪器进行三维测量、放线、定位、下料，来确保设计数据与施工现场的高度吻合，在确保精度的前提下，还能提高效率；3二连杆及龙骨提料精确度在三维模型中完成最终幕墙面板的分格及幕墙龙骨的布置，根据布置图和完成面确定出二连杆构件、幕墙面板及幕墙龙骨的尺寸信息，形成下料单。并通过最终三维模型导出关键控制点的三维坐标供现场施工使用； 制表人:孙明亮 审核人：窦晓斌 日期:2015年03月01日6.3 控制要素的解决方案根据三项控制要素，提出达到控制效果的解决方案，展开分析讨论找到最佳解决方案。（见控制要素方案表）表6 控制要素方案表序号 控制要素 解决方案 特 点结 论1合理选择转接件术参数通过理论计算合理选择各截面尺寸优点：通过理论计算，能够合理地选择各截面尺寸，防止二连杆选择偏小影幕墙 结构安全，防止二连杆选择过大造成材料浪费缺点：需要理论知识扎实、实践经验丰富的结构设计人员花费人力进行大量计算、实验科学合理，方案可行2定位、放线方案一：利用经纬仪、线坠、钢直尺等工具，采用原始测量放线的方法进行测量放线优点：对于原始的测量放线法，项目部技术人员有非常丰富的施工经验，基本能保证放线的准确性。缺点：1、由于施工现场存在很多的不确定因素，如施工现场长度较长、海边风力较大，所以需要挂线处多设置几个点，尽量减小误差。2、为了保证测量的精度必须对控制点进行加固和保护，选择现场周围通视良好且不受施工影响的地方布置控制点。该方案效率低，准确性差，方案不可行方案二：利用专业测量仪器全站仪进行放线优点：1、全站仪作为专业测量仪器，能够快速精确的定位各点的坐标。2、测量准确度较高。缺点：需要有专业操作能力的测绘人员该方案效率高，精确度高，方案可行3二连杆及龙骨提料精确度方案一：加工成统一长度的二连杆，安装时根据现场实际尺寸进行切割和焊接优点：1、统一加工尺寸，提料简单。 2、根据现场尺寸现行加工，与转接件连接精确度高。缺点：施工工序复杂，费工费时，人工成本太高该方案较繁琐，成本较高，方案不可行方案二：在三维模型中完成最终幕墙面板的分格及幕墙龙骨的布置，根据布置图和完成面确定出二连杆构件、幕墙面板及幕墙龙骨的尺寸信息，形成下料单。优点：1、工厂化定尺加工，提高了安装速度 2、安装精度高，施工偏差符合设计规范要求缺点：1、需精确计算每个部位的二连杆规格尺寸，绘制成详细的加工图纸，提料难度大（详见图6-2） 2、定尺的二连杆必须用在指定部位，需对工人进行详细交底施工便捷、安装精度高，方案可行 制表人:冯步如 审核人：窦晓斌 日期:2015年03月05日 （一） （二） （三） （四） （五） （六） 图6-2 二连杆分解图6.4 根据提出的三项控制要素，我们按照5W1H原则制定了对策表 表7 控制要素对策表 序号解决方案要素目 标措 施地点完成时间负责人1通过理论计算合理选择各截面尺寸设计院根据受力大小理论计算确保安全、经济合理的情况下节省成本1、荷载计算2、根据计算结果合理地选择各截面尺寸。办公室2015.03.08孙明亮窦晓斌2利用专业测量仪器全站仪进行放线使用全站仪放线精确定位坐标，保证建筑物装饰面的外围尺寸，坐标定位偏差控制在1mm，安装合格率达到97以上。1、制定测量方案，并获得公司及监理、建设单位审批。2、采用全站仪测量放线，利用三维定位原理找到所有坐标。3、用线将所有控制点连接，确定建筑物外轮廓。施工现场2015.03.20窦晓斌冯步如王春营李国红3在三维模型中根据布置图和完成面确定出二连杆构件尺寸信息，形成下料单。1、精确提取二连杆连接件。2、做好技术交底工作。1、确保二连杆提料长度准确，误差控制在5mm以内，实现定型化、标准化生产。2、技术交底完成后，合格率至少达到98。1、结合图纸和现场，运用CAD软件对二连杆的规格尺寸逐根进行模拟验算，并对定尺的二连杆连接件进行编号，对号入座。2、针对二连杆的施工工艺、质量标准转接件的组装方式、二连杆的编号等进行详细的交底，施工工人签字。施工现场2015.03.25窦晓斌冯步如刘相艳史青田制表人:孙姗姗 审核人：窦晓斌 日期:2015年03月05日七、对策实施根据制定的对策表，我们QC小组在活动中按照对策表进行实施，落实各项对策：实施一 2015年3月5日2015年3月8日，由孙明亮对所选择的各受力截面尺寸进行了验算，验算结果能满足受力要求，确保幕墙结构安全。受力计算如下：(1)焊缝连接处组合荷载： V：剪力(N) N：轴向拉力(N) M：弯矩(Nmm)V=11555NN=168N M=17298000Nmm(2)焊缝截面特性计算焊缝有效厚度：he=0.7hf=0.76=4.2mm焊缝总面积： A=2546mm2(焊缝截面抵抗矩及惯性矩： W=98321mm3 (3) 焊缝校核计算校核依据： (f/f)2+f2)0.5ffw 7.1.3-3GB50017-2003上式中： f：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； f：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22； f：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； (f/f)2+f2)0.5 =(N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5 =(168/1.22/2546+17298000/1.22/98321)2+(11555/2546)2)0.5 =144.334MPa 144.334MPaffw=160MPa，焊缝可以满足要求。 （4）螺栓的承载力： (1)连接处总剪力： V：连接处总剪力(N)； V=58737N 螺栓承载力计算： Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv3：剪切面数：取2； d：螺栓杆直径：16mm； fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对10.9级高强螺栓，取310MPa； Nv3b=nv3d2fv3b/4 =23.14162310/4 =124595.2N124595.2NV=58737N10.9级高强螺栓M16满足要求。 综合：龙骨连接件能够满足建筑结构的承载力要求；效果检查： 2015年3月8日，我们委托加工生产的二连杆连接件到达现场，由窦晓斌、孙明亮负责，根据公司设计院提供的计算参数，组合了一个受力单元，选择2倍参数进行荷载试验，48小时后我们对试验结果进行统计，通过上表的统计结果可以看出转接件受力满足要求。表8 二连杆连接件荷载试验计算结果统计表序号计算内容 所选材料计算值2倍参数计算值计算书设计值 备注1二连杆连接件承受力 124.595 KN 172.98 KN 58.3 KN满足受力 要求制表人：李云芳 复核人：窦晓斌 时间：2015年03月8日实施二1、制定测量方案，并获得公司及监理、建设单位审批 2015年3月15日前由技术负责人窦晓斌根据设计图纸、测量规范制定切实可行的测量放线方案，申报公司技术负责人审核后，报建设、监理单位审批。2、采用全站仪测量放线 2015年3月15日2015年3月20日，由窦晓斌、冯步如负责采用全站仪进行测量放线。 因该工程的多个顶点需进行三维空间的空中定位，且对精度要求高。如采用以往的放线方法，难度非常大。为此我司选用了专业测量放线仪器全站仪进行放线，在很大程度上保证了顶点坐标的精确性。 具体测量放线方法：采用全站仪，根据幕墙系统定位图，以零点坐标为依据，利用三维定位原理找出该建筑的其余所有顶点坐标，在坐标点做出标记，作为后续施工的控制点。为了确保测量精度，采用二维定位原理复测，将所有顶点坐标投影在0.00米平面上，利用全站仪在0.00米平面上放出所有的顶点坐标，通过测量标高，来复合顶点坐标的准确度。并追随钢结构公司用全站仪测量钢结构，计算面层与钢结构之间的关系。7-1 幕墙三维定位放线图 7-2 三维激光扫描仪、全站仪3、通过三维激光扫描仪、全站仪等专用仪器进行三维测量、放线、定位、下料，来确保设计数据与施工现场的高度吻合，在确保精度的前提下，还能提高效率。所采用的构件均在工厂内加工，加工精度高，材料浪费少。现场螺栓连接，立柱、横梁、玻璃板材现场逐件安装，调整方便。 7-3转接件安装图片效果检查：2015年3月20日，由窦晓斌联系专业测量公司对控制点进行复测，共测量50个点，并对复测结果进行统计，通过下表的复测统计结果可以看出放线精度能够达到要求（97以上）。表9 幕墙顶点坐标值复测结果统计表序号图纸坐标值实际坐标值偏差（mm）是否合格1Z1 GF6(98.598，97.176，0.000)Z1 GF6(99.498，97.176，0.000)无偏差合格2Z1 GF9(40.500，18.342，24.312)Z1 GF9(40.499，18.000，24.300)-2mm(X轴)不合格3Z1GF10(90.000，31.500，27.000)Z1 GF10(90.000，31.500，27.000)无偏差合格4Z1GF13(55.500，81.000，29.700)Z1 GF13(55.500，81.000，29.700)无偏差合格5Z1GF14(24.000，45.000，27.000)Z1 GF14(24.000，45.000，27.001)+1mm(Z轴)合格6.合格 制表人：孙姗姗 复核人：窦晓斌 时间：2015年03月20日 7-4 放线精度数据分析实施三1、 精确提取二连杆，工厂定尺加工，对二连杆连接件进行编号。（图7-5） 2015年3月20日2015年3月25日，由窦晓斌负责对二连杆进行提料。 本工程二连杆长度及规格尺寸繁多，需运用CAD软件逐根进行模拟验算，确保二连杆规格尺寸与图纸完全一致后实行工厂定尺化加工。提料时重点考虑连接部位的缝隙宽度，以保证安装完成后缝隙偏差严格控制在2mm以内。对二连杆进行编号，并在图纸上进行排版（7-6）。安装时按照编号进行施工，确保每个二连杆都用在相对应位置，防止随意使用，造成材料的浪费或造成安装存在偏差。 图7-5-3 二连杆提料3 7-6 二连杆排版图 2、做好施工前的技术交底工作，保证二连杆安装无误。 2015年3月25日由窦晓斌、冯步如负责对施工班组进行技术交底； 针对双龙骨幕墙的施工工艺等对施工班组进行技术交底。每项技术交底的内容首先由窦晓斌草拟，通过QC小组会议的分析、讨论，并确实可行。并由QC小组和项目技术负责人确认，最后由张宗岭向施工班组作书面交底，并确认签字。 施工方案形成书面文件后，召开所有施工人员书面技术交底会，通过幻灯片进行讲演，让每位操作人员对具体的工作要求，工艺标准及质量目标一目了然。这样技术交底落实到书面，并交底到每一位安装工人，并由班组签字确认。避免了以往交底的口头化，流于形式，真正做到切实可行、行之有效。 7-7 项目技术交底 表10 二连杆连接件安装质量检查统计表序号检查项目检查点不合格点合格率备注1二连杆连接件的组装方式500100满足设计及规范要求2二连杆是否按编号安装500100满足设计及规范要求3二连杆安装顺直度、平整度50198满足设计及规范要求4二连杆与钢结构接缝隙为1mm(目标：偏差控制在2mm)50198满足设计及规范要求 制表人：冯步如 复核人：窦晓斌 时间：2015年3月25日效果检查： 2015年3月25日，由窦晓斌对现场已安装完毕的二连杆连接件进行检查，达到设定的目标要求。通过上面的检查统计表可以看出二连杆连接件的安装均满足设计及规范要求。8、 效果检查8.1、目标完成情况1、 经过公司各方的共同努力，2015年3月26日二连杆及钢、铝龙骨开始进场，2015年4月21日全部龙骨完成安装，共计用时25天，比原计划30天提前5天。 2、 安排专人对现场龙骨安装质量检查，随机抽取100个点，发现部分龙骨有变形，但控制在5mm之内，目标完成实现。 表11 龙骨安装质量检查表8.2经济效益缩短了工期，提前完成钢龙骨的安装任务，工期结余05天，经于其他方案费用对比总体节约费用约4.84万元。 表12 效益分析序号项目内容节约（增加）金额1节约人工费原计划投入安装人员8个班组，每个班组2人，实际投入7个班组，每个班组2人。82人工200元/