大跨度钢结构张弦梁的驻厂监造
【摘 要】 随着我国建筑业的迅猛发展，越来越多的钢结构工程不断涌现。如何面对和做好这些大跨度、大体量、构造复杂、造型新颖奇特的钢结构工程，结合监理工作的实践，叙述了在大跨度钢结构张弦梁施工中，监理驻厂监造，对构件加工质量、进度进行检查、预控的过程。
【关键词】 大跨度钢结构；驻厂监造；预控
【中图分类号】 TU716 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123（2012）06-073-02
随着人们对建筑物使用功能要求的不断提高，以及社会发展和科学技术的进步，设计和施工水平越来越高，大跨度的房屋建筑结构也就越来越多。如体育馆、车站候车室、大型会议展览中心等大量使用钢结构。钢材具有抗拉和抗压强度都很高的特点，而且连接方便，在钢结构中竖向承重结构的截面尺寸小，自重轻，不但减少基础费用，而且还有利于抗震，有效空间大。此外钢结构还便于工厂化生产，施工快捷。钢结构工程一般可分为工厂加工制作和现场安装两部分，以往对施工现场的吊装安装，监理单位都很重视，相应地投入较多的精力进行控制和管理，而对工厂监造却不容易重视，致使钢结构工程质量、进度受到一定的影响。实践证明，一个质量优良的钢结构工程与监理人员在加工厂加工、制作方面的质量管理是分不开的。
1 工程概况
南京国际博览中心是国内一流，国际先进的集展览、会议、酒店、酒店式公寓，餐饮，娱乐，办公，旅游为一体的多功能综合博览设施。共A-F六个展厅，建筑物安全等级：屋面钢结构（张弦梁，跨度74m）为一级。展厅的屋面结构主要为：74m大跨度张弦梁和大悬挑构件组成，张弦梁和屋面梁为Ⅱ组合断面，主截面为Ⅱ1200×400×24（20）×35（30），端部悬挑段截面为Ⅱ600×400×24（20）×35（30），最大悬挑距离22m。屋面联系梁为焊接和成品H型钢。屋面主檩条为成品H型钢。钢柱除2轴的A、J列为四管格构柱外，其它均为双管格构柱，管径基本为φ600×20，腹管φ351×12，柱顶设置联系梁和柱间支撑为钢管构件。除檩条和支撑的材质为Q235B外，其余均为Q345B。
2 驻厂监造
为确保工厂钢结构加工、制作能正常、有序地进行，确保工厂制作的质量符合设计及规范要求并满足施工现场安装及进度的要求。在钢结构加工制作阶段，监理人员进驻工厂，对加工过程进行动态管理，对钢结构工厂加工、制作实行全过程监造。
2.1 施工前准备——监理驻厂。钢结构施工承包单位与建设单位签定的施工承包合同后，在构件制作加工前，监理人员驻厂对钢结构工厂化生产加工进行监造。首先对加工厂进行监造工作交底；其次，审查加工厂的质量管理系统和质量保证体系及运行情况，审核机械设备及特殊工种上岗证；对首次使用的钢种、焊接材料、接头形式、坡口形式及工艺方法，进行焊接工艺评定。再者，审查工厂的制作质量控制方案，共同商定工程实际质量检查的内容、质量控制点、监理验收的内容及工程各类质检报告的内容和形式。最后，制定车间巡检制度，对加工的每道工序严格按规范进行验收；每周定期召开厂内监造例会，发现问题及时提出要求加工单位整改；每周及时向现场项目监理部提交加工厂周报，以便项目部及时了解工厂加工情况。对一些非标构件，协助施工单位编制适合工程、满足设计要求的验收资料。在每项工作开始之前，首先进行样板施工，在样板施工中严格执行既定的施工方案，在样板施工过程中跟踪检查方案的执行情况，考核其是否具有可操作性及针对性，对照成品质量，总结既定施工方案的应用效果，并根据实施情况、施工图纸、实际条件（现场条件、操作队伍的素质、质量目标、工期进度等），预见施工中将要发生的问题，完善施工方案。对首批加工的构件，及时通知设计院、质监站、业主各代表到场进行评定，评定合格后方允许批量加工生产。
2.2 钢结构加工质量控制。
2.2.1 原材料控制。材料控制的难点体现在零部件的加工工序比较复杂，质保资料经过若干环节后，其可追溯性与真实性的控制。要求施工单位根据工程规模提供材料进厂计划，本工程建设时为国家钢材紧俏时期，为了保证材料供应要求加工厂根据钢结构深化设计图纸先提出备料清单，锁定材料供应资源，提前备料。在符合招标文件要求的材料品牌内采用生产规模大，质保体系健全，商誉好的供应商的材料。对进厂原材料炉批号进行登记检查，要求加工厂明确记录同一炉批号的材料的流向，一旦某一零件发现问题，可以追溯到材料来源。按照GB50205-2001的要求，对进厂原材料（钢板、焊材、油漆）进行见证取样送检；并对材料的外观（包括材料的长度、宽度与厚度）进行检查。钢板长度与宽度（钢管直径）采用米尺（卡尺）进行检查，材料厚度采用游标卡尺进行检验（尤其要注意材料的负公差是否超标）。确保使用的材料符合设计和规范要求。
2.2.2 下料。钢结构加工厂对材料进厂后，都会有技术部门根据进厂材料的尺寸进行电脑排版。而现场下料时应考虑预留制作、安装时的焊接收缩量；切割、刨边和铣加工余量；安装预留尺寸要求和构件起拱下料的尺寸。更重要的是要注意批量生产的积累误差。由于钢结构流水作业中，单个构件的误差是允许的，如长度大于3米的梁允许相邻两组端孔间距离为±3mm，如果偏差集中于一个方向最大值时，单个构件的验收是符合规范要求的，但是当构件发到现场安装时，对安装精度就会带来麻烦，甚至无法安装。
2.3 组立及焊接。每天对工厂加工区进行巡视，焊前检查焊缝的坡口形式、角度、间隙、钝边，焊接区清理情况，引熄弧板的设置，焊工上岗资质，焊接预热温度及范围，焊接材料的烘干及保管；现场核对焊接工艺，检查是否按照焊接工艺评定进行焊接。本工程的质量控制有以下几方面：
2.3.1 控制构件的起拱。本工程由于单跨跨度超过百米，自重导致得跨中挠度必须加以考虑。但预起拱的值、起拱的部位都需要经过计算。起拱有两种方法：桁架上下弦曲线起拱和折线起拱。曲线起拱弦杆内部的应力分布均匀，无突兀变化。而折线起拱，折点处有应力集中现象，但是较轻微。由于折线起拱没有弦杆弯曲这一工序，简化了起拱工艺，对加快加工制作工期得到了保证。 2.3.2 双H型钢上弦的直线度控制。构件处于工作状态时，双H型钢上弦处于受压状态，如果是轴心受压，应当是比较理想的。如果构件的直线度不够，势必有平面外失稳的趋势。因此，双H型钢上弦直线度的控制显的尤为重要。在组立过程中对每榀单个工字钢的腹板中心线进行标示，双工字钢拼接的过程中始终参照每榀工字钢的中心基准线，减少累计误差；装配前，矫正零件变形，保证装配公差符合工艺要求；使用装配胎架，工装夹具，隔板，撑杆；焊接过程中在同一构件上，对称施焊，热量分散，预防应力导致双H型钢的弯曲变形，保证构件直线度。
2.3.3 焊接过程中的焊接变形和应力控制。由于焊接过程中，焊件受到局部不均匀的加热和焊缝在结构上的位置和焊缝截面的不对称，以及施焊顺序和施焊方向不合适，在焊缝区域会产生不同的焊接变形和内应力导致横向收缩、纵向收缩、弯曲变形等，这种变形超过允许偏差值将影响结构的使用。因此在焊接时，选用线能量较低的焊接方法；选用合理的装配焊接顺序和方向，使焊缝在焊接时处于自由收缩状态；厚板焊接中在结构适当部位加热伸长，使其带动焊接部位伸长，焊接后加热区与焊缝同时收缩，从而降低内应力。对铸钢件与结构钢的焊接，在焊接前进行预热，焊后进行后热，清除焊接应力，防止焊缝产生裂缝等缺陷。最后，用锤击法减小焊接残余应力。将焊接变形和应力控制在范围之内。
2.3.4 焊接完成后，对焊缝进行验收。焊缝质量检查包含二项内容：外观检查；内部质量无损检测。外观检查的覆盖率为100%；外观检查无明显质量缺陷，及时通知检测单位对一级、二级焊缝进行超声波探伤。内部质量的无损检测根据焊缝质量等级及焊接规范的要求进行。对于质量等级为一级的焊缝，为B类Ⅱ级焊缝，进行100%超声波检测；对于质量等级为二级的焊缝，为B类Ⅲ级焊缝，超声波探伤检测的比例为20%，不是所有焊缝的20%，而是每条焊缝的20%，探伤位置随机抽取；对于焊缝质量等级为三级的焊缝，根据设计的要求，要求其达到二级焊缝外观质量，换句话说，就是外观是二级焊缝的要求，不进行探伤。
2.3.5 构件完成后，为保证构件质量，在工厂内进行预拼装，以避免发到现场由于偏差而影响安装。
2.4 除锈。在构件完成焊接进入涂装前，对钢材进行表面除锈是确保漆膜防腐蚀效果和保护寿命的关键因素。一般采用抛丸或喷砂进行除锈，本工程的除锈等级为Sa2.5。由于是双H型钢构件，在进入抛丸或喷砂机时，内侧除锈的效果不理想。为了保证除锈质量，实行分段抛丸处理加局部手工动力工具除锈的方法，即先在单个工字钢完成焊接后便进行除锈处理，在组成双H型钢后再进行手工动力工具除锈。除锈完成后及时用典型样板照片比对除锈等级。在大量工程实践中，涂层损坏大多由于钢材表面处理质量不过关，出现涂层脱落，返锈等现象，严重影响使用寿命。
2.5 涂装。除锈达到标准后必须将构件表面清扫或用压缩空气吹净，进行中间质量检查验收，合格后运至涂漆区域涂刷油漆。钢结构涂装一般选择工厂地面涂装为主、现场高空涂装为辅。构件吊装前，除高空焊接口处留出焊缝影响区不涂刷外，其余均涂刷到设计要求，仅焊缝影响区和吊装碰坏部分进行高空修补，这样不仅可以减少高空作业量，减小安全隐患，还有利于保证涂装的工程质量。涂装施工质量的控制工作是目前钢结构工程施工过程中较薄弱的环节。加强涂装的控制主要有以下几方面：
2.5.1 涂装环境的控制。涂装环境温度一般为5～38℃；空气相对湿度≤85%；构件表面温度应高于露点温度3℃以上；环境温度<5℃，或空气相对湿度>85%时，应停止施工。如果当超过85%相对湿度时，而气温有所下降，或者被涂物表面温度因某种原因比气温稍低，表面就可能结露。
2.5.2 涂装作业。在涂装前，应当对高强螺栓摩擦面、现场焊缝等部位进行贴纸保护。涂装作业应在抛丸除锈后尽快进行，一般不应超过4小时；喷枪不能覆盖的部位应用刷涂；喷涂角焊缝时，枪嘴不宜直对角部喷涂，应让扇形喷雾掠过角落，避免了涂料在角部堆积而产生龟裂现象；表干后2小时内，要防止雨水冲刷；施工时，使用湿膜测厚仪测定湿膜厚度，以保证干漆的厚度和涂层的均匀性。漆膜干透后，用干膜测厚仪测出厚度，但选择测点要有代表性。（测厚仪应有合格的标定证书。）
2.5.3 进度控制。驻厂监造的另一个主要工作就是对构件生产加工的进度控制，根据总体施工计划，要求加工厂提交生产计划，核对是否满足现场安装计划及项目总进度计划的要求。将总进度计划分解成月、旬、周、日作业计划，以做到以日保周、以周保月、以月保总体计划的工期保证体系。及时对业主、项目现场的进度要求、安排并作出及时调整，保证总进度及节点、目标的实现，对工厂加工进度实时动态控制。构件不是单一的，只有配套生产、配套供应，才能满足安装。如：3、4号展厅的钢柱与柱间支撑、柱顶联系梁配套供应，张弦梁的分段配套供应；屋面主次梁、支撑和檩条配套供应，这样才能满足现场连续安装。
及时掌握加工厂的各种信息。如在本工程加工期内该加工厂的生产量是否饱和，其他项目的生产计划是否紧急。而本人在监造过程就遇到因一出口项目工期较紧，如果不按期交货，违约责任很大，该加工厂就对其他的项目进行了暂停加工的决定。为保证本工程进度，及时向业主及项目监理部进行汇报后，及时研究对策，采取措施。项目监理部、业主与承包商及时进行商谈，加工厂重新调整加工计划，避免了被动影响工期。
3 结语
钢结构工程的施工过程主要之一就是钢结构构件加工的过程，钢结构构件的加工质量直接影响工程的安装质量。对钢结构构件进行驻厂监造，从事后（构件到现场）把关，转向事前、事中（驻厂监造）的质量控制，坚持“以防为主”，将监理的服务工作向前延伸，为保证工程质量打下良好的基础。