大型网壳结构体系钢结构工程施工质量控制.docx

大型网壳结构体系钢结构工程施工质量控制贾永标（上海远东水运工程建设监理咨询公司，上海200080）摘要：以上海吴淞口国际邮轮码头客运中心大楼为例，阐述屋盖钢结构工程的质量控制。介绍该工程概况，分析该工程的特点和难度。介绍大型箱型截面肋环型网壳结构 体系钢结构工程制作、安装和质量验收等方面的质量控制内容。关键词：港口钢结构制作安装质量控制The Quality Control of Construction for Steel Structureof Large Reticulated Shell SystemJIA Yongbiao( Shanghai Yuandong Transport Engineering Construction and Supervision Corporation,Shanghai200080，China )Abstract: The passenger building of the international cruise terminal is taken as anexample to state the quality control of roofs steel structure engineering. The general situation, characteristics and difficulty of this engineering is introduced. Then the manufacture, installation and quality check and accept of the steel structure of ring reticulated shell system of large box style section are introduced.Key words: port steel structure manufacture installation quality control作为上海国际航运中心建设的重要组成部分，上海吴淞口国际邮轮码头工程于 2011 年 10 月 15 日宣布开港，并投入运营。该工程历经三年 的建设，终于将规划演变成了现实。上海吴淞口 国际邮轮码头工程的建成，不仅为长江口增添了 一道亮丽的风景，成为上海新的对外交流窗口， 也为上海市拓展邮轮经济产业链、促进经济社会 发展安装了新的引擎。上海吴淞口国际邮轮码头 工程由码头、引桥、水上平台和客运中心大楼等 四部分组成。面积达 2.4 万 m2 的客运中心大楼建 在水上平台之上，由 514 m 引桥与陆地连接，客12运中心大楼外形美观别致，宛若水中生出的一只银色巨贝，远远望去又像一只眼睛，所以被美称 为“东方之睛”，见图 1。图 1 客运中心大楼外观造型港口科技港口建设该客运中心大楼屋盖造型采用的是钢结构标准椭球面网壳结构体系，构件类型多，规模大， 制作安装难度高，施工技术难度最大。笔者有幸 参与了该客运中心大楼的施工监理工作，结合客 运中心大楼屋盖钢结构施工监理工作实践，对钢 结构工程施工阶段的质量控制进行简单阐述，以 供同行参考。2.1钢结构制作加工难度高客运中心大楼的屋盖造型为椭球形，所以径 向构件和屋帽构件具有弧形曲线，特别是边缘加 强构件，具有弯扭特征 (见图 3)。为此，构件加 工前首先要建立三维模型，计算出弯扭构件各个 控制点的三维坐标，在此基础上制作专门的组装 胎具及预拼装胎架。1工程概况上海吴淞口国际邮轮码头公共配套设施客运中心大楼，位于上海市宝山区吴淞口北侧 的炮台湾防波堤水域岸线（宝山支航道内），向 东南距吴淞口约 2 km。客运中心大楼建于邮轮 码头平台上（通过引桥与岸边相连）。客运中心 大楼的结构型式为钢筋混凝土框架结构+钢结构 单层肋环形屋面网壳结构，建筑面积约为 2.4 万 m2，共计三层（包括一层夹层，二层夹层），建 筑高度 23.95 m。抗震设防类别为乙类，抗震设 防烈度 7 度。建筑物使用年限为 50 年。钢结构屋盖造型为标准椭球面。椭球面东西 向长度为 158 m，南北向宽度为 87 m，矢高为 22m， 采用箱型截面肋环型单层网壳结构体系 (见图 二)，并在网壳周边开孔处设置箱形截面拱梁进行 加强。屋盖内部由 8 根混凝土框架柱作为网壳的 支点，每根柱子上伸出树杈形的钢管构件与上部 单层网壳连接。钢结构屋盖的构件型式主要为箱 型构件，包括环向构件、径向构件、边缘加强构 件、屋帽构件等，构件截面最大规格为 2 000 mm700 mm。弯扭构件图 3 客运中心大楼边缘加强构件2.2 安装精度控制难度高每个构件在预制厂加工完成后需要在现场完 成空中对接，由于每个构件空间坐标都不一样， 且需要三维坐标，需要进行大量精确计算和现场 放样，测量工作量大，难度高。2.3吊装难度高 钢结构屋盖面积大，安装高度高，结构复杂，为现场吊装带来很大的难度。在实际吊装前需要根据吊装设备的吊装能力、作业半径以及钢结构 的自然间隔对构件进行分段，既要满足结构受力 要求，又要满足现场吊装要求。2.4现场焊接量大、要求高 屋盖钢结构现场拼装完成后，各构件之间均采用焊接工艺。主要构件之间的对接焊缝要求坡口全熔透焊接，坡口焊缝均要求等强度焊接，按 一级焊缝质量控制，现场焊接工作量大、质量要 求高，同时焊工作业条件差。2.5现场组织协调工作量大 钢结构进场安装的同时，客运中心大楼内部装饰装修、水电安装等工作也在同步施工，故在131-屋帽构件2-径向构件3-环向构件4-边缘加强构件图 2 客运中心大楼屋盖网壳结构体系2本工程钢结构施工特点与难点港口科技港口建设钢结构施工过程中，现场的协调工作量很大。3）针对性审查。施工组织设计的编制应充分针对本工程的特点以及所处的环境和管理模式， 必须具有可操作性。3.4施工人员资格以及设备状态的审查 重点审查电焊工、吊车司机等特殊工种的上岗证书是否完备、是否在有效期内，培训是否及 时、规范；关键设备的状态是否良好，检修保养 记录是否完整。3.5编写好监理实施细则 钢结构工程施工前，监理人员应在已批准的监理规划、施工组织设计的基础上，编制有针对性的 钢结构工程施工监理实施细则。同时，监理实施细 则编制完成后还要向监理人员内部和承包方进行 交底，使监理内部和承包方充分明确监理工作范围 以及质量控制的程序、方法以及控制目标值。3充分做好施工准备阶段的质量控制做好充分的技术准备工作能够达到事半功倍的效果。监理人员十分重视钢结构施工前的各项 准备工作，重点围绕如何确保钢结构制作与安装 质量控制，切实做好以下几方面的工作。3.1专业承包方的资质审查 屋盖钢结构部分由上海某特级钢结构施工单位进行专业分包，经审查该单位具有相应的技术 能力和综合实力，具有相应的钢结构施工资质和 设计资质，相应的工程经验丰富，这也为钢结构 的顺利施工打下了良好基础。3.2设计详图的复核和会审 钢结构加工厂制作的依据是钢结构施工详图，详图上应明确所有构件的加工细节，如材料、 焊缝、节点等，而原设计图纸却不具备这种特征， 必须根据构件的结构特征并结合制作及安装的需 要加以细化，最终转化成可供工厂进行加工的施 工详图。本工程钢结构部分的深化设计是由钢结 构承包方负责的。深化设计完成后，一方面，监 理要督促承包方将详图提交总体设计院进行复核 确认，另一方面，监理还要组织各方进行详图的 会审，重点审查详图是否对其他专业有遗漏，如 屋面板、照明、监控等专业的预埋件、预埋板设 置。3.3施工组织设计和关键工序施工方案的审查 作为组织施工的重要指导性文件，监理人员应对施工方编制的施工组织设计进行认真审查， 重点围绕施工组织设计编制的程序性、符合性以 及针对性进行审查。1）程序性审查。项目经理部编制的施工组织 设计应经承包方的技术负责人审核批准，未经技术 负责人审核批准的应予以退回。根据国家有关规 定，危险性较大的分部、分项，在工程施工前还应 在施工组织设计的基础上编制专项施工方案，超过 一定规模的危险性较大的分部、分项工程承包方， 还应组织专家对专项施工方案进行论证；2）符合性审查。施工组织设计中有关的受力 分析、施工工艺、技术措施、安全措施等，必须 符合建设工程的有关强制性标准的要求；4强化钢结构制作质量控制钢结构工程属于装配式结构，大部分钢构件均在加工厂制作，同时本工程的钢构件造型十分 复杂，特别是部分构件具有弯扭特征。监理单位 派出了 2 名经验丰富的监理工程师常驻加工厂， 除做好常规的钢材、焊接材料以及加工设备的检 查外，重点做好以下几方面的制作质量控制。4.1焊接工艺评定 焊接工作正式开始前，对工程中首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头形式、焊 后热处理等，要求加工厂必须进行焊接工艺评定 试验。试验符合要求后，方才同意进行正式焊接。4.2构件的制作分段 本工程径向构件、屋帽构件、边缘加强构件的长度较长，部分边缘加强构件单件重量很大， 结合现场施工和运输的需要，加工厂制作时必须 进行分段。对于如何分段，监理人员应督促承包 方严格遵守以下几个分段原则：1）充分考虑结构体系特征及受力特点，必须 满足结构受力的要求及设计要求；2）在满足现场施工要求的情况下，尽可能使 得构件在工厂进行焊接成型，减少构件的分段点 和现场焊接量，提高工程质量；3）充分考虑运输条件及施工组织方案的要求。4.3 弯扭构件三维模型的搭建14港口科技港口建设根据深化设计提供的数据，需要编写生成弯扭曲线的程序。将此程序导入 CAD，由 CAD 自动 生成曲线，然后根据此曲线搭建弯扭构件的三维 模型。同时，据此模型搭建组装胎架，并由计算 机自动生成弯扭构件各点的三维控制坐标以及胎 架搭设的三维控制坐标。该坐标不仅作为加工厂 下料、胎架搭设、组装的依据，而且还是监理工 程师检查验收的依据。4.4构件制作的隐蔽验收 由于本工程钢结构主要是箱型构件，为此，在上侧盖板组装前，必须要求承包方提前通知监 理工程师对箱型构件内部焊接质量进行隐蔽验 收。只有验收合格了，才能进行上侧盖板的组装。4.5构件的成型检测 构件组装焊接校正后，督促承包方进行全面检测。检测在原组装胎架上进行，用全站仪对 各控制点的空间坐标进行测量。然后根据测得的 坐标点与轴侧图中给定的控制点坐标核对，得出 构件组装焊接后的实际变形情况，对超差处进行 局部修整。4.6构件的工厂预拼装 为保证现场安装的质量和精度，提高现场一次拼装和吊装成功率，减少误差，要求加工厂必 须对径向构件、屋帽构件及边缘加强构件进行工 厂预拼装 (见图 4)。同时，监理工程师对预拼装 的情况进行全面检查，严格按照预拼装允许偏差 值做好实测实量(见表 1)。预拼装检测合格后， 就要督促加工厂及时标记好各构件的编号以及构 件之间的对接接口，使用专用夹具对构件进行包 装，准备出运。5严格做好钢结构安装质量控制钢结构安装是钢结构工程中的重要环节之一。它主要包括钢结构的定位、空中吊装焊接、 钢结构卸载以及钢结构涂装等。在现场安装中， 监理人员应重点做好以下几方面工作：5.1钢结构的定位放线、变形监测 钢结构的定位放线主要包括：地面预拼装的定位、吊装焊接过程的空间定位、钢结构焊接后 以及加载过程中的变形观测。作为监理人员主要 审查承包方的测量方案是否合理，测量仪器是否 在校准期内，使用的测量基线是否准确，定位放 样计算是否正确。同时，监理人员还应对现场的 测量基线、放样的轴线与标高进行复测，对变形 监测进行旁站检查。5.2钢结构的吊装、焊接 钢结构的吊装、焊接是钢结构工程质量控制的关键环节，也是监理人员现场控制的重点。1）应结合工程的实际，对承包方吊装方案的 选择进行慎重的审查。由于本工程的客运中心大 楼建在水上平台上，平台的承载能力决定了钢结 构安装不能采用大型履带吊在平台上行走安装钢 结构，因此，承包方只能考虑采用塔吊进行钢结 构吊装。2）临时支撑体系应符合施工组织设计的要 求。在构件安装过程中，尚未形成一个完整体而 整体刚度较弱，因而需要设置一些临时支撑体系 来维持构件的稳定。3）采用旁站和巡视的方式做好现场焊接的质 量检查，随时检测焊缝缝隙、焊缝尺寸以及焊接 观感质量，用照相机、摄像机记录焊接过程。4）按设计图纸要求的焊缝质量等级进行焊缝 无损探伤检测。监理人员应见证无损检测过程。 由于各方积极主动地参与质量控制，本工程焊缝 质量检测合格率达 100%。5.3钢结构的涂装 钢结构的防腐处理直接关系到钢结构的耐久性和维护费用，影响着钢结构的使用寿命和结 构安全。本工程的防腐处理分为两部分：一部分 是在加工厂完成的，包括喷砂除锈，底漆、中间 漆的处理，由驻场监理人员负责监督；另一部分 是在施工现场完成的，主要包括焊缝的防腐处理15图 4 构件工厂预拼装示意图港口科技港口建设和面漆涂装，由于现场涂装条件差，监理人员应重点控制。面漆涂装前，监理人员必须组织一次 全面检查，对有碰损的部位及时要求承包方进行 补涂。焊缝部分的抛光除锈，必须经监理人员检 查验收后才能进行各层的涂装。所有部位涂装完 成后，监理人员应组织承包方对涂层厚度进行检 测。收基础上的，对于分项工程、分部工程的验收，监理重点是做好质量控制资料的审查和重要分部 工程的有关安全、功能的检验、抽样检测结果的 审查。单位工程施工完成后，监理人员应及时对 承包方提交的竣工验收报告进行审查，编写单位 工程质量评估报告，参与建设单位组织的单位工 程质量验收会议。6认真组织好钢结构工程质量验收7结语对于工程施工过程中的质量验收是监理人员的重要职责。钢结构工程施工完成后，监理人员 应及时按照国家标准和施工质量验收规范要求组 织好检验批、分项、分部工程的验收