天保提高仿古建筑大型钢木组合结构施工质量优良率

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天保集团提高仿古建筑大型钢木组合结构施工质量优良率

发表人：张建天保集团安全环保部张建QC小组1课题简介12小组概况2132选择课题41课题目标52现状调查6281要因确认92制定对策101对策实施112效果检查12汇报提纲1目标可行性分析72巩固措施132下一步计划14原因分析经验体会一、课题简介

河北省张北县定远路四面牌楼工程为仿古式建筑，总建筑面积为784.75平米，该工程的牌楼楼体部分为钢木组合结构，整个楼体南北面轴线长度为34米，东西面轴线长度为17.5米，其中最大楼体轴线长度达到了21米。张北定远四面牌楼一、课题简介

我集团充分考虑到工程施工质量、工期及经济等方面的因素，将牌楼的楼体屋面结构部分在天保建设集团古建基地加工制作，中柱、额枋等混凝土结构部分在现场同时施工，楼体制作完成后运至施工现场并进行后置焊安装。但由于部分楼体长度过长，造成无法运输且不易吊装等施工难题，所以如何在发挥工厂化加工优势的同时，保质保量的完成施工任务呢？本课题将围绕这个问题展开研究。超长构件加工制作超长构件加工安装超长现场油漆、彩绘活动课题提高仿古建筑大型钢木组合结构施工质量优良率

活动时间2010年4月～2010年8月QC教育人均120小时注册编号TBQC-2010-01组建时间2010年4月课题类型攻关型一、课题简介

本QC小组成立于2010年4月，小组成员共8名，其中中高级工程师2人，全部参加过TQC教育并取得合格证书。制表人：梁朝兴制表时间：2010年4月二、小组概况小组成员及组内分工姓名性别文化程度职称组内分工张建男大专助理工程师组长/协调指挥兼成果发布赵瑞长男大专高级工程师副组长/技术指导李国栋男大专工程师组员/实验配合梁朝兴男大专工程师组员/实验配合吴月红女大专助理工程师组员/设备配合刘刚男大专助理技师组员/设备配合庞虎男大本助理工程师组员/数据统计李保田男大专高级工程师组员/数据统计历年活动情况2009年获全国优秀QC小组；2010年获全国优秀QC小组

时间项目小组活动计划与进度完成情况表总结及下一步打算巩固措施检查效果实施对策制定对策要因确认分析原因设定目标现状调查选择课题15151515151515151515计划实施制表人：张建制表时间：2010.4提高仿古建筑大型钢木组合结构施工质量优良率

·理由一公司方针：适应市场，苦练内功，加快发展，降低成本，提高质量理由三大型钢木组合结构超长、超宽，运输困难，吊运、安装难度大，施工质量不易控制。理由二

该工程是我公司年度重点工程已列入我公司必创优项目，公司领导对其质量高度重视。三、选择课题标准运输长度10m018126241543221长度（M）构件单元●●●●●1615.423.75.04

经过现场调查，本工程中的构件存在着六个超长结构单元。

2010年4月，我们小组对以往类似工程实例进行了调研。编号工程名称构件类型最大构件宽度（M）最大构件长度（M）1秦皇岛山海关古城四条大街改造工程项目钢木组合结构2.515.042涿州市天下第一州牌楼修缮工程钢木组合结构3163山西清远街古建工程钢木组合结构2.8134天津清真寺修缮工程钢木组合结构2.517.8

制表人：张建制表日期：2010年04月25日

调查发现：以上四个仿古建筑项目中，大型钢木组合构件发生质量缺陷的比例非常高，每百个就有约33个出现质量缺陷，优良率仅67%。发生质量缺陷的构件或是修补或是返工，造成工程项目成本增加，从而造成了利润的降低。四、现状调查

小组通过查阅以上工程的施工资料，提取出大型构件施工过程记录并进行分析，统计出了造成大型钢木组合构件施工困难的主次问题，并绘制如下统计表：序号具体问题频数（次）累计频数（次）累计百分比（%）1磕碰、损坏323248.52正心枋变形255786.43平板枋轴线偏差大56293.94昂安装高差大26496.95斗栱安装高差大16598.56其他1661007合计6666100大型构件施工难点的主次问题统计表制表人：梁超兴制表时间：2010.4四、现状调查累计百分比（%）昂安装高差大

平板枋轴线偏差大频数（次）N＝66磕碰损坏其它50100336686.448.552532200主要问题96.993.998.511

正心枋变形斗栱安装高差大结论制图人：吴月红制图时间：2010.4

磕碰、损坏和正心枋变形分别发生32次和25次，共计57次，占造成大型钢木组合结构质量缺陷总次数66次的86.4%，是主要问题。四、现状调查正心枋变形磕碰、损坏总目标设定仿古建筑大型钢木组合结构质量的平均优良率达到91%五、课题目标

控制仿古建筑大型钢木组合结构质量缺陷发生率，使此项缺陷不合格次数减少84%，即剩余：57×16%≈9次（1）使不合格点总数为18次，从而使仿古建筑大型钢木组合结构的平均优良率提高到：200-18）÷200×100%≈91%（2）制图人：刘刚制表时间：2010年4月30日六、目标可行性分析预计能够达到的优良个数我集团此类项目历史水平结论主要问题各占质量缺陷的48.5%和37.9%小组曾解决过大型纯木结构磕碰质量缺陷的问题，因此有把握解决80%，即32×（100-80）%≈7如果成功解决以上问题，预计能够达到的优良个数为：200-（7+2+5+2+1+1）=1882006年在秦皇岛一个古建项目中大型纯木仿古构件优良率曾达到91.2%在本工程中使大型钢木组合构件质量优良率达到91%的目标完全可以实现。第二主要问题解决程度第一主要问题解决程度现状正心枋变形是大型仿古构件常见问题可以有效控制90%左右，即25×（100-90）≈2

主要问题确定后，小组成员经过现场调查和分析，通过召开“脑暴会”找出导致主要问题的原因，用关联图整理如下：正心枋变形磕碰、破损构件超出车厢作业指导书不规范操作规程不规范吊装方法不当负荷波动大产生过大内应力雨淋、日晒榫卯搭接处变形防护不到位木质不符合要求施工经验不足支座不稳人员培训不到位榫头、卯头加工质量差构件长度超长长质量意识不高司机水平不高制图人：庞虎制表时间：2010年4月30日七、原因分析序号末端原因确认内容确认方法确认过程确认结果结论确认时间确认人1人员培训不到位现场人员是否进行培训查阅《人员培训记录表》10．04.12张建2榫头卯头加工质量差现场榫头、卯头加工是否符合图纸设计要求查阅相关图纸及《加工验收记录表》10．04.12李国栋3防护不到位加工半成品、成品是否进行有效防护现场检查10．04.15庞虎4木质不不符合要求加工用木材是否应用白松，木材是否满足含水要求现场查验及《木材购置合同》10．04.13刘刚5支座不稳加工时平板枋水平偏差是否满足≤5mm用DS2型水准仪进行检测并查验《施工记录》10．04.14赵瑞长6构件长度长构件长度是否超出现有运输力量的极限现场勘查；查阅、对比历史趋势10．04.16吴月红7司机水平不高司机是否具备相关运输能力查验司机有关证件并现场操作演示10.04.18张建8吊装方法不当吊装方法是否满足大型钢木组合结构的吊运及安装的要求查阅类似工程的成功案例，并针对实际比对方案的可行性10．04.19李保田要因确认计划表八、要因确认确认1结论非要因确认内容：

现场人员是否进行培训确认方法查阅《人员培训表》

确认结果所有工人均已参加培训培训结果均为合格

确认时间2010.04.16确认人

张建

由调查得知现场工人均已参加公司组织的技能培训，成绩平均为94.5%，符合《天保集团古建公司岗位作业指导书》规定范围90分的要求，说明现场工人培训效果良好。姓名：刘广义班组：雕花木工日期4月上旬4月中旬4月下旬5月上旬5月中旬5月下旬6月上旬6月中旬6月下旬平均水温939297989694969593日期7月上旬7月中旬7月下旬8月上旬8月中旬8月下旬9月上旬9月中旬9月下旬平均水温989796949597989796平均成绩96标准90确认过程：人员培训不到位

现场工人经公司培养多年，每个月均有三课时培训时间，小组成员张建通过随机查阅《人员培训表》

确认内容

现场榫头、卯头加工是否符合图纸设计要求

确认方法查阅相关图纸及《加工验收记录表》确认过程：榫头、卯头加工质量差

小组查阅相关技术资料分析得知，榫头、卯头均为机械加工。2010年04月12日，小组查阅了10年4月10日《榫卯加工验收记录表》以下是部分检测数据：

确认结果均为机械加工并严格验收，偏差均在允许范围≤3mm确认时间2010.04.12确认人

李国栋结论非要因

原始数据显示，榫头、卯头尺寸偏差均在规范要求的范围内，未发现偏差超出现象。榫卯加工验收记录表型号S105S711S510S402m404m705偏差123221验收人张宪友标准≤3mm榫头、卯头示意图确认2确认3

确认内容加工半成品、成品是否进行有效防护

确认方法现场调查

确认结果现场半成品及成品均做好了防护措施确认时间2010.04.20确认人

庞虎结论非要因

经现场实际检查，大型构件防护严密，未发现因日晒、雨淋造成的变形及裂缝现象。大型构件成品及半成品防护照片确认过程：防护不到位

10年04月20日，由小组成员负责，当班人员协助，我们对现场成品防护进行了针对性检查。确认4确认过程：木质不符合要求

木材发生变形90%均为含水率不符合要求；小组通过现场取样并做专业检测，得出含水量。计算公式为：W=（Gs-Ggo）/Ggo×100%（1）W1=（Gs-Ggo）/Gs×100%（2）其中：W—木材绝对含水率；W1—木材相对含水率Gs—湿木材重量；Ggo—绝干材重量；经计算得出木材含水率为11.4%，满足仿古建筑木材用料要求。

确认方法现场查验及《木材购置合同》

确认结果现场应用白松木材，木材的含水率约为11.4%确认时间2010.04.17确认人

刘刚结论非要因

确认内容加工用木材是否应用白松，木材是否满足含水率要求确认过程：支座不稳

小组应用DS2型水准仪进行现场检测，并查验了《施工记录》：结论

确认内容加工时平板枋水平偏差是否满足≤5mm，支座是否安稳

确认方法用DS2型水准仪进行检测并查验《施工记录》

确认结果平板枋水平偏差为4mm左右，支座安装平稳，满足施工要求确认时间2010.04.17确认人

赵瑞长确认5

原始数据表明，施工时现场技术人员按照作业指导书做好了平板枋的水准测量，支座安装平稳，作业环境良好。

非要因大型构件平板枋施工记录及现场安装图确认过程:构件长度超长

经现场勘查、尺度测量，现有卡车均为一汽中型卡车，车厢为10500mm×2750mm；

确认内容

构件长度是否超出现有运输能力确认方法现场勘查尺度测量确认结果构件长度远远超过现有卡车车厢长度确认时间2010.04.18确认人

吴月红确认6现有卡车图现有卡车图制作单元形状个数（个）总长度（mm）总宽度（mm）单元1“—”2210003240单元2“—”4160003240单元3“—”437003240单元4“L”450403240单元5“—”2154203240

小组查阅了本工程相关图纸，根据牌楼各单元楼体的特点进行分析，按照各楼体的长度、宽度、运输情况、安装等确定制作单元，本工程的制作单元如下表:结论是要因确认过程：司机水平不高

小组查阅了运输司机的相关证件，九名司机证件齐全且驾龄均在8年以上。结论

确认内容司机是否具备相关运输能力确认方法查验司机有关证件并现场操作演示确认结果未发现因司机误驾造成损坏、变形的记录确认时间2010.04.21确认人

张建确认7

调查显示，没有因为司机误驾造成构件损坏、变形的运输记录。非要因确认过程：吊装方法不当

确认内容

吊装方法是否满足大型钢木组合结构的吊运及安装的要求

确认方法查阅类似工程的成功案例，并针对实际比对方案的可行性

确认结果以往施工方法不能满足现施工要求确认时间2010.04.22确认人

李保田确认8

分析：一般情况下，三昂九踩斗拱的楼体构件油漆彩绘完成后重量为1.5吨/米，所以在长度达到10m以上甚至21m的大型楼体构件在吊装时，沿用以往的单索吊装技术，如果吊绳拉力分配不均，就有可能使正心枋和平板枋发生变形。长构件吊装

因此，超长构件的吊装是造成正心枋变形一个重要原因。结论是要因要因确认结论吊装方法不当构件长度超长最终确认结论是九、制定对策（一）对策评价选择表主要原因1对策方案方案论证选择方案可靠性预算价格实施难易度利用效率构件长度超长①租换超长卡车可靠性强38000元左右。简单但需协调好运输时间利用效率低②②超长构件局部拆解成两个长度小于12m米的构件可靠性强

增加人工费5000元简单可应用于多种长构件的运输及施工，应用效率较高制表人：吴月红制表时间：2007年4月30日主要原因2对策方案方案论证选择方案安全性稳定性质量优良率吊装方法不当①整体吊装增加吊点和横担。安全性较高稳定性较高容易控制①②分体吊装两段楼体分别吊装，就位后再进行拼装。安全性较高较低降低重量质量不容易控制九、制定对策要因对策目标措施地点负责人完成时间1、构件长度超长将预拼装成型的构件进行局部拆解，形成两个长度适中构件两个拆解构件均小于12m。1.设计构件安装分解流程图。2.按照设计图纸对预拼装好的构件进行局部拆解，使之形成两个构件。3.须拆解构件拆解前做好统一标识，妥善保存。加工基地张建2010年5月31日前2、吊装方法不当加横担整体吊装，降低施工难度确保楼体吊装成功1.编制《长构件整体吊装作业指导书》。2.研究计算加横担后整体吊装可行性3.选择有足够吊装能力的吊车进行吊装。施工现场张建2010年5月31日前（二）对策表制表人：吴月红制表时间：2010年4月30日十、对策实施

（一）设计构件安装分体流程图实施一

（1）确定分体制作单元经过对制作单元详表、施工图纸的分析，发现单元1、单元2、单元5构件长度过长，给运输造成了困难，综合各种因素考虑，将其均等分成两个长度相等的构件进行加工制作。制作单元形状个数（个）总长度（mm）总宽度（mm）分体长度（mm）单元1“—”221000324010500单元2“—”41600032408000单元5“—”21542032407710分体制作单元体详表

拆解仿古构件怎样才能做到拆解及重新安装方便易行，又能省工省时保证整体构件的质量呢，小组人员通过技术攻关决定采用以下拆解方案。第二步：确定分割位置第一步：大型楼体拼装成型安装分体流程（一）第三步：拆除正心桁、檩、屋面板等第四步：屋面板、檩拆解完毕后拆除挑檐桁、枋等。安装分体流程（二）第五步：拆除桁、昂、斗、拱等

最后，根据各腋桁断开位置拆除斗、拱等，形成“阶梯”状，平板枋断开位置的两边形成“V”字形，各横向长构件错位榫卯搭接，有效保证结构的稳定性。

安装分体流程（三）1、长构件拆解前2、长构件拆解中3、长构件拆解后超长构件分体作业

（二）按照拆解方案进行长构件分体作业

1、拆解完成后，由小组成员李国栋负责拆解构件的编号及保存，编制拆解构件保存清单。2、选用专业运输队伍，对工厂加工制作完的楼体结构进行装运，运输过程中要采取软性接触的方法，避免钢木整体结构受损，注意成品保护。3、单元楼体运至施工现场后，将大型牌楼楼体分解单元按照各组成构件的编号顺序进行重新组装，平板枋断开位置进行焊接。

构件运输构件编号保存超长构件分体作业实施二

（一）整体吊装作业

制图人：张建制表时间：2010年5月20日编制《整体吊装作业指导书》

（1）针对长构件的吊装难题，小组成员经过反复研究和论证最终确定吊装方案：决定弃用以往的单索吊装而改成采用二部分索吊装方法，每部分有5根索，如下图所示：

为确保超长构件的一次性吊装成功，我小组成员共同编制了《仿古建筑大型钢木组合构件分体施工技术作业指导书》。

经ANSYS计算结果显示：构件上弦内的轴力很大，其值可达79ＫＮ，由于吊装时吊点布置的缺陷使得平面外的偏心很大，所以轴力对上弦平面外的稳定性会有很大的影响。

最大弯矩为220KN*M，对上弦平面外的稳定性会有很大的影响。整体吊装可行性计算（2）软件模拟计算：应用ANSYS软件对仿古建筑大型构件吊装时的稳定性进行模拟计算。本工程中的构件形式独特，整个施工过程中构件结构的受力比较复杂。此外，更需要注意的是构件结构中平板枋和正心枋的受力情况，它直接关系着结构的最终形态和安全性。（１）构件稳定性计算如下，取最不利截面的受力计算采用公式：Ｎ／ΦｙＡ＋ηβｔｘＭｘ／ΦｂＷｌｘ≤ｆ偏保守进行计算，即：７９００／０．１１＊０．０３１＋１．０＊２２００００＊１．０／０．１５＊０．００６８６＝２５０Ｍｐａ≤ｆ＝３１５Ｍｐａ该部位不会发生侧向失稳。构件内最大应力为３１Ｍｐａ＜３１５Ｍｐａ。处于弹性范围内，故吊装过程中，构件该部位不会产生塑性变形。经计算可知：故构件整体吊装时不会产生失稳和变形。（２）吊车的确定：经过结构吊装计算采用ＬＴＭ１６０／２型汽车起重机（德国）进行吊装作业。６０吨汽车吊在臂长为３９ｍ；作业半径为１０ｍ；起重高度为４２ｍ；起吊重量为３６吨；而张弦梁起重重量Ｇ＝张弦梁自重量＋张拉索重量＋铸钢件重量＋吊索重量＝２２＋１．６＋３．３＋０．０６＝３０．５＜６８．７吨，起重高度为３８．５米；依据现场的实际情况，６０吨汽车吊完全满足作业要求。整体吊装可行性计算（3）技术人员根据计算确定吊装方案并对主体混凝土结构及牌楼各楼体单元分别进行检查，满足吊装的要求后方可进行吊装，大型楼体的吊点要根据计算分析布置要均匀，吊装时要加横担作业，保证楼体两边受力均匀一致。

2、构件安装到位，安装霸王挺钩，完成整个楼体的固定，最后油漆、彩绘技术人员还要对拼装成型的大型楼体进行地仗、油漆、彩绘等。构件吊装成功构件安装到位检查效果（一）对仿古建筑大型钢木组合结构施工质量进行检查仿古构件磕碰质量缺陷调查表项目名称检查人员检查方法检查点数优良点数优良率仿古构件磕碰质量缺陷刘刚目测、靠尺20019497%注：已完成小组设定的单项目标即32×（100-80）%≈7制表人：吴月红制表时间：2010.7十一、检查效果项目名称检查人员检查方法检查点数优良点数优良率仿古构件正心枋变形李国栋目测、靠尺20019899%注：已完成小组设定的单项目标即25×（100-90）≈2仿古构件正心枋变形质量缺陷调查表检查效果实施前、后主要问题变化情况累计百分比（%）频数（次）50100336686.448.552532200主要问题96.993.998.511累计百分比（%）N＝66实施前实施后其它5010091861.144.4248200不再是主要问题88.977.894.411频数（次）N＝18昂安装高差大

平板枋轴线偏差大

正心枋变形

斗栱安装高差大

其他磕碰损坏昂安装高差大

正心枋变形

斗栱安装高差大磕碰损坏

平板枋轴线偏差大制表人：张建制表时间：2010.7结论

实施后，磕碰损坏和正心枋变形不再是主要问题，主要问题变成了平板枋轴线偏差大。仿古构件的质量优良率达到了182/200=91.2%;

小组设定目标实现了！检查效果实施后获得的经济效益1.本次小组创造经济效益：177200元2.计算基础：（1）公式：D=（Dq+Dh+T+Jh）-Ck（2）代入数值：（30000）-5800＝177200元（3）式中：Dq-节约运输费（元）：30000