中建五局鋼-混組合結構梁柱節(jié)點連接技術創(chuàng)新

PAGEPAGE17鋼-混組合結構梁柱節(jié)點連接技術創(chuàng)新中國建筑第五工程局廣東公司海德廣場項目QC小組一、概述工程位于東莞市新城市中心區(qū)，地下兩層，地上由四層裙樓和兩棟三十七層塔樓組成，兩棟塔樓分別用為酒店和寫字樓，在34～37層由鋼桁架連廊連接，整棟建筑呈“凱旋門”樣式，寓意為“城市之門”?？偨ㄖ娣e為215511m2，總高度達158m，是一個集商業(yè)、酒店、辦公、娛樂為一體的特大型綜合建筑，建成后將會是東莞市的標志性建筑。工程結構形式復雜，設有鋼管柱、勁性柱、有粘結預應力柱、桁架梁、預應力梁、鋼骨梁等諸多形式構件，幾乎涵蓋了民用建筑的所有結構類型，其中鋼結構體量龐大，總用鋼量達8000余噸，鋼結構施工質量對整個建筑的結構安全和抗震性能有決定性影響。結構每層設計有24根單鋼管柱，6對雙鋼管柱，鋼管柱采用牛腿與鋼筋混凝土梁連接，每層連接節(jié)點達80個之多。二、小組概況小組名稱中國建筑第五工程局廣東公司海德廣場項目QC小組本次活動類型創(chuàng)新型培訓情況組員接受教育累計100小時，出勤率98%。序號姓名年齡職稱學歷職務組成情況1王國保49高級工程師本科項目經理組織策劃（組長）2王曉冬30工程師本科執(zhí)行經理實施管理（副組長）3施旭光27工程師本科技術經理技術研發(fā)4吳偉利30工程師本科生產經理過程實施5賈美金42工程師大專質量經理質量控制6劉傳杰28工程師本科施工員分析實施7周懷春25助理工程師本科施工員技術研發(fā)8葉文杰25助理工程師本科技術員資料整理9趙源疇45教授級高工本科公司總工技術顧問10查曉雄44博導博士哈工大教授技術研發(fā)本QC小組在2009年獲得全國QC質量管理小組二等獎。三、選擇課題1、質量創(chuàng)優(yōu)工程質量目標為“國優(yōu)工程”，處理好鋼-混組合結構節(jié)點施工質量是工程實體質量的前提。2、技術創(chuàng)新工程為局重點科技項目，通過鋼-混組合結構節(jié)點連接形式的創(chuàng)新，可以填補國內在此領域的空白，提高技術創(chuàng)新能力，增強企業(yè)核心競爭力。3、工期關鍵工程體量大，工期緊，鋼-混組合結構節(jié)點連接方式這一關鍵工序，是影響結構施工的制約因素，解決好此難題是工程能否如期竣工的關鍵所在。4、節(jié)能增效通過鋼-混組合結構節(jié)點連接方式的優(yōu)化，減少了焊接，簡化了工序，縮減了用鋼量及材料損耗，大大降低了工程成本。必須對傳統(tǒng)鋼-混組合結構連接方式進行創(chuàng)新四、設定目標根據(jù)對國內類似施工方法的調查，經小組討論，目標確定如下：QC目標通過技術創(chuàng)新，研發(fā)一種鋼-混組合結構梁柱節(jié)點無焊接連接方法。目標分解質量目標：確保鋼-混組合結構梁柱連接節(jié)點合格率100%。技術目標：研發(fā)一項國家發(fā)明專利，總結一套國家級工法。工期目標：實現(xiàn)現(xiàn)場連接零焊接，節(jié)約工期。節(jié)能增效目標：減少二氧化碳排放量，節(jié)約技術經濟效益率1.5%。目標可行性分析1、公司有健全的質量保證體系，公司項管部大力支持，本QC小組有成熟的項目管理經驗。2、項目部有強大的技術團隊，已先后成功研發(fā)8項專利技術，并與相關科研院所有產學研合作，擁有強大的科研后盾。3、業(yè)主與設計單位在確定節(jié)點連接方式之前進行了多次考察與試驗，認為國內現(xiàn)有節(jié)點連接方式均不能滿足現(xiàn)場安裝及工期要求，對我QC小組的創(chuàng)新想法給予了極大的支持。4、目前國內尚無類似節(jié)點連接方式的應用與報道，通過認真組織研發(fā)試驗，完全可能形成一套成熟可靠的施工工藝。五、提出方案，確定最佳方案為了解國內現(xiàn)有鋼-混組合結構節(jié)點連接形式，小組先后赴廣州西塔、東莞臺商大廈、深圳星河發(fā)展中心、廣州珠江國際大廈等類似工程進行調研，結合本工程實際情況，提出四種施工方案。方案A：現(xiàn)場焊接型梁鋼筋與鋼管柱環(huán)板現(xiàn)場焊接連接。方案B：環(huán)梁型鋼管柱周邊增設鋼筋環(huán)梁，梁鋼筋錨入環(huán)梁內。方案C：穿心型鋼筋直接穿過鋼管柱。方案D：無焊接型鋼管柱牛腿上設置連接器，采用直螺紋套筒將梁鋼筋連接錨固在連接器上。A、B、C、D四方案對比分析：方案類型質量工期成本施工難度方案Ａ(焊接）受現(xiàn)場焊工操作水平影響，焊接質量不易保證?，F(xiàn)場焊接量大，受天氣影響因素大。焊接工程量大，成本高。梁二排鋼筋及梁底筋施焊困難，施工工序繁瑣。方案Ｂ（環(huán)梁）環(huán)梁節(jié)點抗剪性能較差，構造笨重給建筑美觀造成影響。環(huán)梁處鋼筋綁扎困難，進度緩慢。成本適中。鋼筋施工困難，且鋼筋密集影響混凝土澆筑成型質量。方案Ｃ（穿心）鋼管柱內需增設構件，對鋼管柱內混凝土施工質量造成一定影響。工期能滿足要求。鋼管柱需要補強，增加用鋼量，成本較高。施工較簡便。方案Ｄ（無焊接）現(xiàn)場零焊接，結構受力合理，質量易得到保證。不受天氣影響，施工便捷，縮短工期。成本較低。鋼筋加工精度高，現(xiàn)場操作簡便。A、B、C、D四方案對比、分析、評價表序號方案評分人王國保王曉冬施旭光吳偉利賈美金劉傳杰周懷春葉文杰綜合得分1方案A（焊接）質量6676678660.32工期545654763成本678767674施工難度565765655總分5557.562.56557.557.567.5606方案B（環(huán)梁）質量7877878773.77工期767787878成本989878889施工難度7678876610總分7570757577.572.5757011方案C（穿心）質量8777777874.712工期8777878713成本7676878814施工難度9889897715總分807072.572.577.575757516方案D（無焊接）質量9989997984.017工期8989898718成本8989988919施工難度8898898820總分82.587.582.587.58587.577.582.5說明：各單項按滿分10分，以最低分3分進行打分，3-4分為差，5-6分為及格，7-8分為良好，9-10分為優(yōu)秀。根據(jù)現(xiàn)場實際操作對比及組員的投票，方案Ｄ無論從質量保證上、施工操作上、工期保證上及成本節(jié)約上都優(yōu)于前三種方案。確定方案Ｄ（無焊接節(jié)點連接器型式）為最佳方案。在此基礎上，小組邀請國內著名專家及設計單位召開專題研討會，對D方案--無焊接節(jié)點連接器型式可行性進行了技術確認，同時委托哈爾濱工業(yè)大學進行節(jié)點抗震性能試驗。與哈工大合作進行節(jié)點抗震性能試驗與哈工大合作進行節(jié)點抗震性能試驗與哈工大合作進行節(jié)點抗震性能試驗模型試驗數(shù)據(jù)分析經鋼-混組合結構梁柱節(jié)點抗震性能試驗報告分析，得出以下結論：節(jié)點連接方式安全可靠，滿足“強柱弱梁”、“強節(jié)點”的抗震要求，可以在工程中推廣應用。六、制定對策制定對策表如下：序號對策目標措施地點責任人完成時間1合理優(yōu)化，嚴格審核深化設計一次成優(yōu)1、編制深化設計流程及管理辦法；2、指定專業(yè)工程師跟蹤檢查；3、嚴格履行圖紙會審制度。深化部王曉冬施旭光2009年4月2實測實量，100%探傷檢測100%合格1、加工廠指派專職質檢員過程控制；2、督促廠家建立完備的質檢體系；3、加工構件加工尺寸及探傷檢測100%合格后方可出廠。鋼結構加工廠賈美金劉傳杰2009年4月3嚴格審核料表，現(xiàn)場加工過程控制確保鋼筋誤差不大于8mm。1、加強質量技術交底；2、嚴格審核料表；3、制定標準化的加工流程；4、制定半成品驗收制度。加工場吳偉利2009年4月4加強工人交底，標定加工機械確保車絲長度為10cm、螺距為3mm1、加強質量技術交底；2、對加工機械及時標定檢查；3、制定半成品驗收制度；4、加工半成品及時用塑料帽保護。加工場周懷春葉文杰2009年4月5加強工人交底，專職檢查100%合格1、加強質量技術交底；2、指派專職質檢員100%驗收，并形成書面記錄；3、嚴格履行三檢制度；4、及時分批抽樣檢查；作業(yè)層吳偉利劉傳杰2009年5月七、對策實施施工工藝流程圖：鋼結構深化設計→加工廠加工→鋼筋下料車絲→鋼管柱進廠檢查→吊裝、校正→支模架搭設→鋪梁底?！航罱壴鷶Q套筒→封梁側?！镐摴苤堪濉鷿仓炷翆嵤┮唬轰摻Y構深化設計1、2009年3月5日成立深化設計部，規(guī)范鋼結構深化設計流程：二次深化→技術員核對→技術負責人審核→設計單位審批；2、每周一次技術碰頭會對圖紙問題進行會審；3、根據(jù)設計圖紙確定節(jié)點的鋼筋數(shù)量、規(guī)格及位置，并在牛腿剖面圖上標識。注意腹板兩側鋼筋應對稱布置，確保梁受力均衡。實施二：節(jié)點連接器加工制作1、2009年4月3日指派項目質量監(jiān)督員賈美金進駐加工廠，對加工全過程進行實時監(jiān)控；2、根據(jù)我方要求，加工廠編制了詳盡的質量控制流程：3、制定質量驗收方案，對加工廠焊縫進行100%探傷檢測，檢測合格后方可出廠；4、焊接時重點對牛腿角度、高度進行精確控制，確保了現(xiàn)場安裝精度。實施三：鋼筋下料1、2009年4月，QC小組編制了鋼筋下料實施細則，按照深化設計圖紙進行鋼筋下料，確保下料準確。梁兩端均為鋼管柱節(jié)點的情況，鋼筋下料長度=連接器間距離+2×800mm梁一端為鋼管柱節(jié)點，另一端為混凝土結構的情況，鋼筋下料長度=連接器到混凝土柱邊凈距離+Lae（0.4Lae+15d）+80mm；2、鋼管柱吊裝就位后，現(xiàn)場測量鋼管柱間凈距，對下料尺寸進行復核。3、鋼筋加工場地應平整，確保鋼筋加工誤差不大于10mm。采用切割機下料以保證截面與鋼筋軸線垂直，不得馬蹄形或撓曲，不得用氣割下料；實施四：直螺紋套筒車絲1、2009年4月15日，QC小組組織車絲工人進行了系統(tǒng)的培訓交底，并進行了現(xiàn)場操作考核，考核合格率98%；2、項目部指定周懷春、葉文杰負責鋼筋車絲的質量驗收工作。3、每天對加工完成的半成品進行2次集中驗收，對個別不合格品進行返工處理。4、鋼筋絲頭經檢測合格后，采用塑料帽進行成品保護。實施五：現(xiàn)場安裝1、2009年5月16日，QC小組全體成員在現(xiàn)場對鋼筋班組進行了質量技術交底，并指導工人完成了樣板施工，經驗收合格。2、實施過程嚴格按照三檢制度進行質量驗收，勞務隊對自檢合格的套筒采用藍色油漆進行標識，項目QC小組專職質檢員對檢查合格套筒采用紅色油漆進行標識，再報監(jiān)理單位等監(jiān)督部門進行驗收。3、實驗員每天按檢驗批現(xiàn)場抽樣，并送質檢部門檢測。八、確認效果通過小組活動開展，使小組成員熟練掌握了鋼-混組合結構無焊接施工工藝流程及控制要點，使得質量水平穩(wěn)步提升，相關操作班組熟悉了鋼-混組合結構無焊接形式的運用，提高了全體操作人員的質量意識，取得了預期的效果。通過2009年4月至6月的對策實施情況統(tǒng)計，取得良好效果，具體如下表：項目工作量檢測方法實施效果備注鋼結構深化2~5F深化設計完成設計審核提前15天完成加工廠加工焊縫檢查12940m探傷檢查100%合格鋼筋下料下料1560t現(xiàn)場復核合格率98.6%不合格品及時返工處理直螺紋車絲車絲約4.2萬實測實量合格率97.3%不合格品及時返工處理現(xiàn)場安裝2~5F施工現(xiàn)場檢查合格率98.3%不合格品及時返工處理效益一：保證工程質量、安全、加快施工進度、節(jié)約資源，技術經濟效益率大于2%。效益二：工程質量優(yōu)良、結構安全、加快施工進度、節(jié)約資源，技術經濟進度效益率大于2.2%。本節(jié)點已經申請了發(fā)明專利及實用新型專利，并已被國家知識產權局受理.通過此次QC活動的順利開展，QC小組成員綜合素質得到顯著提高。項目自我評價活動前（分）活動后（分）團隊精神8090質量意識8590個人能力7085QC知識8090解決問題的信心7585九、鞏固措施及標準化小組成員將本次活動的成果加以整理，并對鋼-混組合結構無焊接節(jié)點連接器的施工質量進行進一步研究，形成了一套鋼-混組合結構無焊接節(jié)點連接器施工方法，為今后施工同類工程提供了借鑒。十、總結與今后打算總結：在本次QC小組活動中，小組成員敢于創(chuàng)新，勇于鉆