QC成果-确保超高层组合结构劲性钢柱高精度安装.ppt

确保超高层组合结构劲性钢柱高精度安装降低梁钢筋采用焊接直螺纹套筒与钢柱连接时的施工难度,发布人：王巧南大连时代广场QC小组二00七年一月,一、工程简介（1）,大连时代广场为香港九著名上市公司九龙仓集团投资兴建的超高层建筑，该工程地下3层、地上47层，总建筑高度198m，是目前东北地区最高的型钢砼组合结构，总建筑面积17.3万m2。工程建成后将成为大连的标志性建筑之一。本工程总体质量目标是“确保省优，争创国优”，同时主体结构质量确保获得“辽宁省优质主体结构”。,工程效果图,一、工程简介（2）,A座塔楼47层，自地下3层地上43层为型钢混凝土组合结构；竖向结构全部内置H型钢柱，转换层内还有型钢混凝土梁；钢柱及钢梁翼缘板采用焊接连接，腹板采用扭剪型高强螺栓连接；钢柱翼缘板厚度为36mm，腹板为20mm厚。,劲性钢柱与钢梁节点,劲性钢柱施工现场,二、小组概况,本小组成立于2006年7月15日，由具有较强的QC理论基础和施工经验的成员组成，小组成员均为施工中的技术骨干，都接受过40小时以上的TQC教育。小组简介见QC小组简介表（见表1）。,小组成员组成情况表表一,制图人：王巧南制图日期：2006年7月15日,小组活动情况表表二,2、本课题小组活动计划,制图人：王巧南制图日期：2006年7月15日,二、小组概况,三、选题理由,制图人：王巧南制图日期：2006年7月15日,选题理由（1）,该工程地下3层、地上47层，总建筑高度198m，是目前东北地区最高的型钢砼组合结构。随着我国经济的发展，型钢混凝土组合结构以其承载力大、刚度大、抗震及防火性能好、结构局部和整体稳定性好、节约钢材等优点，被建设部列为重点推广的建筑业新技术之一。目前，在推广应用型钢混凝土组合结构过程中，设计尤其节点设计及施工环节仍有大量的问题未得到解决，组合结构的设计及施工技术仍处在不断地摸索和完善的阶段，有进行科技创新及QC攻关的需要和价值，展示中建八局的施工技术创新和攻关能力。,选题理由（2）,本工程由于梁内配筋量大，且均为HRB40032钢筋，若采用第一种方法，则由于开孔数量太多，对钢柱削弱太大且无法补强；若采用第二种方法，则由于钢筋为三级钢且为粗钢筋，焊接质量很难保证，且设计单位坚决不同意采用上述两种方法。本工程钢筋采用焊接直螺纹套筒与钢柱进行连接（如下图）。而这种做法在国内罕见，没有现成的施工经验可借鉴。,拍摄人：王大为,选题理由（3）,由于梁钢筋通过焊接套筒与劲性钢柱连接：钢筋下料长度若大于两个钢柱之间的理论距离，会导致钢筋无法上去；钢筋下料长度若小于两个钢柱之间理论距离，则会导致套筒处钢筋外露丝扣太多而不符合规范要求。经分析可知：本工程梁钢筋的累计最大允许下料误差为23.4mm，而不是验收规范允许的210mm，梁钢筋下料不得有正误差。若钢柱出现水平方向的偏转或垂直度偏差较大，将导致上一层梁钢筋无法施工或质量不符合规范要求。钢柱安装的垂直度最大不得超过3.4/6600，即垂直度千分之零点五（规范要求千分之一）；同时根据计算可得，钢柱水平偏转角度不得超过2度（如下图所示）。如此的高精度安装已远远超过了国家验收规范及我局企业技术标准的要求。由于上述高精度安装的要求，施工难度很大、施工速度慢（11天/层）、梁钢筋损耗严重（20）工期非常紧张，工期每滞后一天，业主将罚款23万元/天,选题理由（3）附图,钢柱安装精度对梁钢筋施工的影响：,制图人：王巧南制图日期：2006年7月20日,选题理由（4）,大连时代广场为香港著名上市公司九龙仓集团投资兴建的超高层建筑，总建筑面积17.3万m2。工程为大连市重点工程，工程的知名度及社会影响大，建成后将成为大连的标志性建筑之一。本工程总体质量目标是“确保省优，争创国优”，主体结构质量确保获得“辽宁省优质主体结构”。该工程为“辽宁省建筑业新技术应用示范工程”，同时业主监理、大连市建委及当地众多知名施工企业对我局能否解决劲性钢柱如此高精度安装的施工难题非常关注，因此必须在型钢混凝土组合结构施工技术上有所创新。,四、现状分析,由上述分析可知，影响钢筋施工速度及质量的主要因素是由于组合结构的劲性钢柱安装精度不满足要求。对于影响钢柱安装精度的质量缺陷，QC小组在王巧南的主持下于2006年7月20日对中建二局承建的大连国贸大厦及我局施工过的长春广电中心等型钢混凝土组合结构工程进行了现场调查和资料收集，共统计检查55处。经分类统计并进行分析，存在如下问题：,头脑风暴法,分析问题才能解决问题,现状分析帕累托图排列图,影响劲性钢柱安装精度的因素如下：,从排列图中可以看出，影响钢结构安装质量的主要问题是：(1)垂直度偏差大(2)水平偏转角度超标。,制图人：王巧南制图日期：2006年7月20日,劲性钢柱垂直度偏差测量成果表表2,劲性钢柱偏转角度偏差测量成果表表3(单位：度),制表人：王巧南制表日期：2006年7月20日,从上述调查表的数据得出：在QC小组活动前，钢管柱垂直度偏差超标率平均为20%左右。也就是说有20的梁钢筋需要在现场量出钢柱之间的实际距离后重新下料后方可继续施工；再加上这种梁钢筋与钢柱的连接方法国内罕见，此前从未施工过，没有现成的施工经验可借鉴，导致施工速度很慢，地下室平均速度为30d/层、地上标准层为11天/层。既造成材料浪费又严重影响工期。综上所述，劲性钢柱的垂直度及水平偏转偏差远达不到梁钢筋进行正常施工所需的精度。应通过QC攻关来提高安装精度。,五、活动目标及可行性分析,通过QC小组成员的调查研究,结合本工程劲性钢柱的制作安装条件，QC小组进行详细研究，共同分析研究并确定了本次QC活动的具体目标：,活动目标确定,制图人：王巧南制图日期：2006年7月25日,五、活动目标及可行性分析,可行性分析我们小组成员具有良好的攻关能力和技术素质，有攻克施工难题的信心；我们拥有劲性型钢柱制作、焊接、吊装的实战经验和健全的质量保证体系，在钢结构焊接方面有一定的技术优势；本工程社会影响大，QC小组小组活动得到公司领导的支持；更换了安装精度达不到本工程要求的劳务分包，引进施工水平、管理能力强的另一家钢结构I级资质专业分包承担制作及安装任务；质量目标为省优质主体结构及“国家优质工程”，必须保证施工质量。,五、活动目标及可行性分析,目标可行性分析:,制图人：王巧南制图日期：2006年7月25日,六.影响目标因素分析,2006年6月、7月两次召开QC小组扩大会议（见下图），邀请土建及钢结构劳务分包单位的专业工长及经验丰富的焊接技师和铆工掺加，采用头脑风暴法集思广益，将施工中遇到问题逐一摆出，并查找原因。根据用”5M1E”的原则,利用因果分析图列出如下图：,QC小组扩大会议,拍摄人：王大为,六.影响目标因素分析,QC小组综合讨论影响目标的主要方面如下：,针对因果分析图中的17项结果，2006年8月5日小组召开的全体会议,确认偏差大的要因，结果如下：,制图人：王巧南制图日期：2006年7月25日,要因确认表表4-1,未完待续,制图人：王巧南制图日期：2006年8月5日,要因确认表（续上）表4,制图人：王巧南制图日期：2006年8月5日,七、确定要因、分析要因并制定相应对策,要因及相应对策表表五,制图人：王巧南制图日期：2006年8月5日,八、对策实施,实施一、实行劲性钢柱加工质量验收“双控”制度,出场前检查验收拍摄人：王大为钢柱矫正拍摄人：王大为,钢柱出厂前由责任工程师及质量工程师进行第一次验收，重点检查劲性钢柱的截面尺寸、翼缘板与腹板的垂直度、翼缘板的平面图及是否存在侧弯和扭转的情况，加工精度符合要求后方可出厂；若不符合要求，则应进行矫正或返工。按照本工程的安装精度要求会同监理单位实行钢柱吊装前的第二次验收，以加强检查验收。尽管不是影响本工程劲性钢柱安装精度的要因，但出厂前还应检查钢柱的安装方向、安装部位及柱的型号等标识是否齐全和准确。为保证安装时的精度及速度，钢柱的安装中线不得采用划线、墨尺徒手画线，而应采用强度及刚度较高的划针进行划线，然后涂三角标识。,八、对策实施,实施二、编制结合实际、合理可行“五先五后”，“四同时”劲性柱工艺流程；减少由于工序不合理而导致安装调整好的钢柱的垂直度及偏转角度的偏差加大,钢柱焊接拍摄人：王大为钢梁焊接拍摄人：王大为,合理安排钢柱安装各工序之间穿插配合：“五先五后”，“四同时”。“五先五后”：1先安装四周钢柱，后安装核心筒钢柱；2先校正垂直度及水平偏转，后焊接；3先安装高强螺栓，后焊接；4(单节柱焊接时)应先焊上层梁，后焊下层粱；5(梁的焊接应)先焊下翼缘，后焊上翼缘（以减少角变形）。“四同时”：1柱一梁节点上对称的两根梁应同时施焊(而一根梁的两端不得同时施焊作业)；2柱一柱节点焊接时，两侧翼缘板同时对称焊接；3劲性钢柱两侧与焊接套筒连接的梁钢筋应同时对称对称安装(防止钢柱两侧受到的拉力悬殊导致偏向一侧)；4劲性柱内浇注混凝土时应按在垂直于腹板方向两侧同时下料和振捣。,八、对策实施,实施三、深化焊接方案减少焊接变形对钢柱垂直度的影响：若不明确焊接顺序，焊工随意焊接可以施焊的部位，导致焊接收缩各异，结果是钢柱垂直度及水平偏转无法预控和超差。,焊接顺序图,制图人：王巧南制图日期：2006年8月5日,细化焊接工艺,制定焊接流程，根据工程实际情况制定具体钢柱焊接反变形措施：先由两名焊工同时对称焊接两翼缘，焊缝的加强高度达到要求，焊接过程中要注意检测层间温度。焊接工艺参数按照焊接工艺评定执行。然后由两名名焊工对称焊接腹板焊缝直至完成，从腹板板口内起，引弧板比要求的超出1020mm，不要在坡口外的母材上打火引弧。在QC小组讨论中，特别策划了垂直度、水平偏转方向的控制：必须保证与焊接收缩方向相反，即：相对核心筒而言，向外偏，控制在5mm之内，只有这样安排，如果焊接产生了收缩，才能够消除收缩变形对钢结构整体垂直度的影响。对电焊工进行反变形作业的培训和交底，经考核合格后方可上岗作业,八、对策实施,实施四、焊前、焊后进行复核，并根据措施采取对策做好劲性钢柱安装精度的过程中控制，确保万无一失。,磁力线坠全程控制,钢柱焊接过程控制,拍摄人：王大为,局部放大,钢柱吊装就位后对垂直度及水平偏转角度是否符合本工程的高精度要求；若不符合要求，应立即重新调整垂直度及偏转角度，确保焊接前的零误差；在焊接的过程中应做好垂直度过程控制，始终用经纬仪及挂磁力线坠监测钢柱垂直度的变化情况，以便及时进行校正，见下图：,吊装就位、开始焊接前，复核垂直度及水平偏转情况，若吊装精度达不到要求，应采用挂磁力线坠与千斤顶相结合，通过强制变形调整安装精度，确保焊接前的零误差,焊接过程中经纬仪全程监控安装精度,安装结束后复核安装精度,焊接结束后应进行再次复核，若不符合要求，应采用火焰法进行矫正。当劲性钢柱翼缘板出现水平方向偏转的角变形：采用“中温矫正”，温度控制在600700，然后自然冷却。通火焰矫正时加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16Mn钢在高温矫正时不可用水冷却，包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。具体做法：在翼缘板上面（对准焊缝外）纵向线状加热（加热温度控制在650度以下），注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意：（a）不应在同一位置反复加热；（b）加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。当劲性钢柱出现正弯或侧弯：翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热，采用中温矫正。横向线状加热宽度一般取4090mm，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行，再分别加热三角形三角形的宽度不应超过板厚的2倍，三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高，否则造成凹陷变形，很难修复。,九、实施效果,本次“确保超高层组合结构劲性钢柱高精度安装”QC活动完全达到了预期目标，取得了一系列成绩：经过对施工质量情况进行全程跟踪记录，最后分三个阶段进行汇总统计：劲性钢柱的安装精度能达到要求，实施的效果非常理想。通过对一二十一层的劲性钢柱安装精度统计汇总，平均合格率由原来的80左右大幅度提高到94以上如下表：,劲性钢柱垂直度偏差测量成果表表2,劲性钢柱偏转角度偏差测量成果表表3(单位：度),通过开展此次QC活动，QC小组全体成员群策群力、集思广益，攻克了设计单位认为几乎不可能完成的施工难题，在称赞我局的科技创新和QC攻关能力的同时也对施工单位成功地解决了由于设计造成的难题表示感谢。通过QC小组活动，使劲性钢柱要求的高精度度安装的质量要求得到可靠的保证，同时降低了钢筋施工难度，加快了施工进度。每层的施工速度由原来平均11天/层加快至平均7天/层，大幅度地降低施工成本、缩短了工期。QC小组活动的实施培养了年轻工程师严谨和求真务实的科学作风，提高了QC活动的理论和实践水平，同时鼓舞了勇于挑战技术难题的信心和斗志。,小组成员能力提高：到QC活动结束时候,小组成员的分析问题、解决问题等方面的能力均得到了较大提高。自我考评雷达图如下：,制图人：王巧南制图日期：2007年1月15日,九、实施效果,对阶段性的测量成果进行统计汇总，如下表：,九、实施效果,本次“确保超高层组合结构劲性钢柱高精度安装”QC活动完全达到了预期质量目标，同时取得了很好的经济社会效益,垂直度不合格率,偏转角度不合格率,施工速度,20,1.7,18.4,5.8,11天/层,7天/层,活动前活动后,QC活动实施效果前后对比,制图人：王巧南制图日期：2007年1月20日,九、实施效果,在开展QC活动后已施工完地上21层，施工速度由原来的11天/层提高到7天/层。，则共计节省工期421层84天，直接降低成本84天5.3万元/天445.2万元。考虑到不采取本技术、工期拖延后业主的23万元/天的工期罚款，则产生的经济效益极为可观。开展QC活动之前，20的梁钢筋需要根据劲性钢柱之间的实际距离重新下料，而废弃的20梁钢筋即使重新配料，其利用率也只有平均60，同时还要增加400元/T的下料费用。钢筋的综合单价为0.435万元/T。根据图纸计算，每层梁钢筋的用量为57T。则产生的经济效益如下：57T20（160）0.435万元/T21层0.04万元/T57T2021层51.24万元。截至目前，上述两项合计产生经济效益：445.2+51.24496.44万元。,经济效益,九、实施效果,社会效益,开工后不久，由于施工难度太大，原来承担劲性钢柱安装作业的劳务分包单位（中建系统某天津公司）在施工完地下三层后不得不主动退出。当时，业主、监理包括设计院及大连市的其他知名施工单位均对认为难度太大而不看好本工程的质量和工期。通过“确保超高层组合结构劲性钢柱高精度安装”QC小组活动的成功实施，大连时代广场型钢混凝土组合结构的施工质量和施工速度引起社会的极大轰动，展现了中建八局的科技创新和QC攻关能力。同时获得局及总公司领导表扬，香港业主、监理及大连市政府的也对我局的质量和工期高度赞扬，被评为“大连市样板工程”，多次代表大连市迎接省级和国家级检查并接待各省市建委及同行业的观摩学习，为中建八局赢得了荣誉。该工程现已获得“东北三省三市金牌工地”、“辽宁省省最佳施工现场”、“总公司CI金奖”及“大连市样板工程”等多项荣誉。由于大连时代广场结构复杂、技术含量高及我局较强的科技创新能力，该工程现已获得“辽宁省建筑业新技术应用示范工程”立项，预计于2007年7月通过验收。通过这次QC小组活动，实现了小组活动预期的质量目标和“业主满意”的社会目标，获得了很好的社会效益和经济效益，同时为实现“辽宁省优质主体结构工程”及“国家优质工程”的总体质量目标奠定了坚实基础。,九、实施效果,社会效益:,大连市委书记张成寅视察工地,珠海市委书记邓维龙、市长王顺生一行参观团在大连市委副书记里景瑞的陪同下视察工地,大连市宋增兵市长视察工地,九、实施效果,局总部肖绪文总工程师到工地指导工作,中建总公司孙文杰总经理视察工地,中建总公司领导刘锦章、马泽平视察工地,社会效益：,九、实施效果,社会效益：,鞍山市建委到工地观摩学习,三门峡市建委到工地观摩学习,朝阳市建委到工地观摩学习,天津市建委到工地观摩学习,九、实施效果,社会效益：,代表辽宁省接受建设部检查,东北地区三市工地联检金牌奖励,通过这次QC小组活动，实现了小组活动预期的质量目标和“业主满意”的社会目标，获得了很好的社会效益和经济效益，同时为实现“辽宁省优质主体结构工程”及“国家优质工程”的总体质量目标奠定了坚实基础。,十、总结及巩固措施,2007年1月15日，QC小组全体成员在工地会议室召开总结大会，总结了QC活动中所取得的经验和成绩，同时分析了实施过程中存在的不足之处及在下一步工作中应注意的事项。经验和成绩