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高層鋼結構建筑的工程監理特點分析

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:15 [收藏]

    高層鋼結構建筑的發展已有一個世紀的歷史，它是鋼鐵工業發展的產物。隨著我國經濟突飛猛進的快速發展，我國的鋼產量和鋼材產量都突破了1億噸，成為世界第一產鋼國，在這種情況下，我國政府及時調整政策，建設部在修訂我國《建筑業推廣應用10項新技術》中，首次列入了鋼結構新技術，完成了在建筑業從“限制使用鋼結構”到“大力發展鋼結構”的政策轉變。由于相對美、日等發達國家，我國高層鋼結構工程起步較晚，工程實例與鋼筋砼結構相比也較少，因此如何開展對此類工程的監理工作， 成為我國監理行業面臨的新問題。根據近20年來高層鋼結構建筑在我國的發展情況，在對高層鋼結構的工程監理中，主要應對三個方面的問題引起重視：設計方面、駐廠監造方面和施工現場安裝方面，現分述如下：

    　　1、對設計方面問題的管理措施

    　　從全國范圍來看，制約我國鋼結構發展和推廣應用的最大問題是設計力量薄弱。一方面由于絕大多數結構設計工程師習慣和擅長進行鋼筋砼或磚混結構的設計，對鋼結構設計不熟悉；另一方面，我國“入世”時間不長，在建筑領域與國際接軌還有一個適應過程，在工程項目的設計管理機制方面，還有不完善的地方，因此在設計方面主要存在以下的問題：
    　　1）隨著我國改革開放的逐步深入，“入世”后建筑業也逐漸向國際慣例接軌，我國的一些大型公建項目面向世界招標，一些建筑方案是由國外的設計事務所中標，其中部分中標的建筑方案雖有標新立異之處，但也爭議頗多，特別是有些中標的方案結構不盡合理，甚至是十分不合理。由于有些項目在招標方式上，沒有實行建筑方案買斷的模式，因此，反映在鋼結構設計中，在選材方面，就往往是被國外的建筑師牽著鼻子走，有些材料指標十分苛刻，只能選用進口產品，加大了進口材料的數量，增加了工程建設成本。
    　　2）在設計說明中，對焊接鋼結構的材質一項，只注明鋼材型號，如Ｑ345、Ｑ235等，沒有提出質量等級要求，對于焊縫質量，有的不明確質量等級，有的提出的質量等級不恰當等。
    　　3）在摩擦型高強螺栓連接的設計中，一個連接節點上高強螺栓的規格與數量是通過節點內力計算得出的，但有的設計所選高強螺栓的直徑、數量與節點板的截面尺寸不相匹配，在設計極限荷載作用下，將會出現螺栓還未達到設計強度而連接扳已變形，喪失承載能力的現象。
    　　4）在設計構件長度時，未考察施工現場情況，有的構件過長，交通運輸條件無法解決，有的構件過重，現場吊裝能力不能滿足等等。
    　　5）對鋼結構的防水、隔熱與防腐蝕設計重視不夠，沒有在設計文件中明確鋼材除銹等級和涂料及涂層厚度，沒有根據不同部位構件的不同耐火極限采取相應的隔熱防護措施等。
    　　6）在設置抗側力支撐構件與梁柱連接時，當節點板采用螺栓連接時，未考慮螺栓扳手工具的操作空間，給施工帶來困難。
    　　針對上述存在的問題，在工程項目建設管理過程中，建議采取以下措施：
    　　（1）在對監理工程師（特別是總監理工程師）進行繼續教育培訓中，應適當增加鋼結構設計方面的基本知識與概念，以滿足鋼結構不斷發展對監理人員的要求。

    　　（2）在條件許可的情況下，監理單位應盡早介入項目管理工作，在設計方案的討論中，在滿足性能要求的前提下，應首先考慮選用國產材料，例如在厚板方面，我國目前已經能夠生產厚度方向性能鋼，監理人員在設計階段就應對工程造價進行有效控制。

    　　（3）認真學習領會國家《工程建設標準強制性條文》鋼結構設計部分的有關內容，在進行熟悉施工圖紙的工作中，重點檢查這一部分的內容。如：對焊接結構不能選用Ｑ235Ａ，因為這種鋼的含碳量不作為交貨條件，對處于低溫工作條件下需驗算疲勞的結構不能選用Ｑ235Ｂ，因為這種牌號的鋼材不做低溫沖擊韌性試驗等。
    　　（4）在檢查鋼構件的施工圖紙時，應考慮施工現場吊裝機械的吊裝能力與交通條件，對不適合的構件尺寸適當調整，以滿足安裝要求，并為工廠加工構件確定準確下料拼裝尺寸。

    　　（5）根據國際慣例，鋼結構構件的加工詳圖一般多由加工單位負責進行。因為工程設計單位提供的施工圖紙，設計深度一般只給出構件的軸線尺寸，要達到加工制造的程度，還有大量的深化設計工作要做，有的復雜構件的加工圖紙達上百張之多，因此加工廠家的深化設計能力是至關重要的。監理單位應注意在對鋼結構加工制造廠家進行招標考察時，要將深化設計能力作為一條重要標準，加工單位在深化設計詳圖完成后，要經本工程的設計單位確認后，方可加工制作進行生產。為了加快工程進度，監理單位應建議加工廠家，在詳圖設計的同時就定購鋼材，以便詳圖審批完成時，鋼材即可到廠，立即開工生產。有些構件的尺寸是非“定尺”規格，還需提早向鋼材生產廠家訂購，以免影響生產進度。監理單位還應加大對設計單位與生產廠家設計部門之間的協調力度，使加工廠家深刻領會設計單位的意圖，使設計單位盡快確認加工廠家的圖紙。

    　　2、對構件生產加工的駐廠監造

    　　鋼結構工程的工期比鋼筋砼結構工程的工期普遍要短，鋼結構工程有一半以上時間是在工廠車間內部進行。近年來，我國從事鋼結構加工制作的廠家如雨后春筍，大量涌現，但真正具有技術實力，能夠承接大型、復雜鋼結構工程的廠家很少，這些廠家目前主要集中在我國南方部分省市。由于鋼結構構件在工廠內加工制造的質量好壞，對鋼結構工程的現場安裝及整體結構的安全穩定至關重要，因此派駐合格的監理工程師駐廠監造鋼結構構件的生產加工全過程，是監理工作必不可少的一個重要內容，開展監造工作，主要有以下三項內容：

    　　2.1、選擇優秀的生產廠家
    　　在對鋼構件生產廠家的選擇考察中，主要應考核以下幾項內容：
    　　①企業資質等級；

    　　②企業管理模式；

    　　③企業加工生產能力，包括以下內容：
    　　ａ、制作加工設備的先進程度；
    　　ｂ、企業技術管理人員及技術工人的情況；
    　　ｃ、企業完成同類型工程加工任務的業績情況；
    　　ｄ、企業的深化設計能力；
    　　ｅ、企業年加工制作能力（噸），擬承擔項目加工量與年加工制作能力的比例；

    　　④如生產廠家與工程施工現場距離較遠，不在同一地區，還應考慮運輸問題，臨時堆放材料問題等。

    　　2.2、制定有效可行的監造規劃

    　　對加工監造工作而言，監造規劃就相當于工程項目的監理規劃，是具有指導意義的綱領性文件，在監造規劃中，主要應有以下幾方面內容：
    　　①監造依據：招投標文件、加工合同、設計文件、有關技術標準、規范等。
    　　②監造范圍和內容：應包括構件的加工制作、工廠預拼裝、包裝和運輸等全過程。
    　　③監造目標：對質量、進度及造價控制目標進行分解、落實。
    　　④監造程序方法及措施：應包括監造程序框圖，監造過程中的事前、事中和事后控制。

    　　2.3、確定監造工作的重點
    　　監造工作重點主要應有以下幾項：

    　　①對原材料進廠的檢驗。
    　　②對有關人員的資格審核。

    　　③對主要加工設備的檢查。

    　　④對加工工藝保證措施的檢查。

    　　⑤對焊接工藝評定進行旁站監督。
    　　⑥對全熔透一、二級焊接的超聲波無損探傷檢測。

    　　⑦對栓釘焊接的檢測。

    　　⑧對高強螺栓的檢測。
    　　⑨對部分構件在工廠預拼裝的監控。
    　　3、對施工現場安裝的監控
    　　鋼結構安裝施工與鋼筋砼結構施工在某些方面差異較大，它的濕作業較少，吊裝、焊接量較大，對安全穩定性的要求高，對安裝誤差要求極高，監理人員應了解這類特點，并特別注意以下幾項監控重點：

    　　3.1、認真審核鋼結構施工方案
    　　1）監理單位在審核鋼結構施工方案時，首先應檢查方案是否包括了以下主要內容：
    　　ａ、計算鋼結構構件和連接件的數量；
    　　ｂ、制定有針對性的測量方案
    　　ｃ、選擇合適的吊裝機械；
    　　ｄ、確定平面與立面流水程序；
    　　ｅ、制定進度計劃；
    　　ｆ、確定勞動組織；
    　　ｇ、確定質量目標；
    　　ｈ、制定安全生產措施
    　　2）審查吊裝方案是否合理
    　　監理人員必須清楚，合理的安裝順序原則應是保證鋼結構在安裝過程中的整體與局部的穩定性，要有足夠的強度和剛度，必要時進行驗算，不足的部位采取加固措施，最大限度的減少結構安裝中的變形值，保證鋼結構的安裝精度。平面安裝順序應從結構約束較大的中間區向四周擴展，把累積誤差分散；立面安裝程序應分單元進行，一般每個單元一節鋼柱（各節所含層數可不同），由鋼柱主梁安裝成框架形成幾何不變體為原則。

    　　3）分清測量標高選用的種類

    　　由于高層鋼結構安裝測量工作是鋼結構安裝的中心環節，因此，在審查施工方案中，還應重點審查測量方案是否合理。與鋼筋砼結構不同，鋼結構安裝前，首先要確定是采用相對標高，還是采用設計標高。采用相對標高安裝時，不考慮焊縫收縮變形和荷載對柱的壓縮變形；采用設計標高控制安裝時，每節柱的調整都要以地面第一節柱的柱底標高基準點進行柱標高的調整，要預留焊縫收縮量、荷載對柱的壓縮量，這一點應引起監理人員的重視。

    　　3.2、對鋼結構連接節點施工的監控
    　　高層鋼結構節點按連接方式分為焊接連接、高強螺栓連接和混合連接（焊接連接+高強螺栓連接）三種。一般柱與柱連接采用焊接方式，柱與梁連接采用混合連接方式，主梁與次梁連接采用高強螺栓連接。因此，焊接施工的好壞是影響鋼結構節點質量的關鍵問題。以下幾點是監控的重點：
    　　1）焊接工藝評定
    　　由于鋼結構工程中的焊接節點和焊接接頭不可能進行現場取樣檢驗，為了保證工程焊接質量，必須在結構安裝施工焊接前進行焊接工藝評定。因此，開展焊接工藝評定工作，就是針對具體工程的焊接工藝設計，對焊接中的可焊性、工藝性和力學性能等方面進行試驗和鑒定，確認實施的可行性，監理單位在進行焊接工藝評定中，應注意鋼結構安裝的以下特點：

    　　ａ、高層鋼結構構件多采用高強合金鋼材，母材焊接工藝性能差，工藝要求高，焊接材料選擇嚴格。

    　　ｂ、結點型式復雜，坡口形式多樣，焊縫強度等級，質量等級高，一般均采用半熔透及全熔透焊縫。
    　　ｃ、高空野外作業，施工條件差，受天氣（溫度、風力）影響大。
    　　ｄ、焊接量大，收縮量大，焊接收縮變形對安裝精度影響較大。
    　　2）對焊工的考核與培訓

    　　在鋼結構工程施工中，結點的焊接質量是至關重要的，在影響質量的“人、機、料、法、環”五項因素中，人（焊工）是最重要的。作為派駐施工現場的監理人員，應重視對焊工生產操作技能的考試，首先應要求考試人員取得焊工資格證書，由于有些焊工取得資格證書后，相當長的一段時間沒有在工程項目中進行上崗實踐操作，技術操作水平不穩定，因此崗前考試是十分必要的，在現場考試中，應對工程施工環境進行同條件模擬，以保證考試的可信度。在對焊工實行上崗前考試的同時，還應重視平時對其培訓，如：施焊接頭焊接的順序：柱與柱連接的施焊順序應是由兩名焊工在相對兩面對角位置等溫、等速對稱施焊；梁和柱接頭的焊縫，一般應是先焊工字鋼的下翼緣板，再焊工字鋼的上翼緣板，一個梁的兩個端頭先焊一個端頭，等其冷確至常溫后，再焊另一端頭等。

    　　4、結束語

    　　隨著我國經濟突飛猛進地發展，我國的經濟實力和技術水平都得到了迅速地提高。鋼結構以其獨特的優越憂，在建筑業被越來越廣泛的重視和應用，在“大力發展鋼結構”政策的指導下，我國鋼結構發展的歷史機遇已經到來。作為監理行業的從業人員，面對鋼結構建筑的大量涌現，應與時俱進，加強學習有關鋼結構工程的專業知識與管理內容，特別是對鋼結構工程設計方面、駐廠監造方面以及施工安裝監控方面的問題引起足夠重視，圓滿地完成國家賦予監理工程師的社會責任。
    　　參考文獻：
    　　[1]　中國建筑監理協會。建設工程監理規范[Ｍ].北京：中國建筑工業出版社，2001.
    　　[2]　中國建筑技術研究院。高層民用建筑鋼結構技術規程[Ｍ].北京：中國建筑工業出版社，1998.
    　　[3]　冶金工業部建筑研究總院。鋼結構工程施工質量驗收規范[Ｍ].北京：中國計劃出版社，2001.
    碧森尤信?李凱

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