钢结构施工质量通病及预防措施

侯美林

(山西智达建筑检测有限公司，山西太原 030013)

钢结构建筑因其强度高，重量轻，塑性韧性好、抗震性能好;工作可靠性能高;施工周期短;节约资源等多方面的优势，在建设领域日益得到了广泛的应用。但在施工过程中产生缺陷后，表现为影响正常使用以及承载力、耐久性、完整性的种种隐藏和显露的不足，往往是产生事故的直接或间接原因。以下是钢结构施工中的常见缺陷分析。

1 切割边未加工或达不到规范要求

钢材切割面存在大于1mm的缺棱、弯曲不平等缺陷。

原因分析:

气割过程操作不规范，切割工艺不符合要求。

预防措施:

1)气割前检查确认整个气割系统的设备全部运行正常，压力表正常无损，割嘴气流顺畅，割炬角度。2)根据机械和板厚选择正确的工艺参数。3)气割时调整氧气射流的形状，使其轮廓清晰、射力高，割炬移动保持匀速，割嘴表面距焰心尖端2mm～5mm为宜。

2 放样、号料尺寸超过允许偏差

原因分析:

构件下料前的放样、号料存在偏差甚至错误。

预防措施:

1)放样应按图纸1∶1的比例在平台上放出大样，同时应预留切割余量、加工余量、焊件收缩量和起拱量等。2)在放样结束后对照图纸仔细核对，检查放样尺寸和偏差，符合要求后，报专职检验员或技术员核查，确认无误后方可开始下料。

3 高强螺栓连接缺陷

3.1 螺栓连接孔径，间距偏差大

原因分析:

螺栓孔连接板孔径，孔间距偏差超出规范要求。安装时螺栓不能自由穿入，强行穿入损伤丝扣。

预防措施:

1)对钻孔精度要求高的连接板采用钻模确保孔间距、孔径尺寸和精度。2)对螺栓孔数量较多的连接板号孔时要先测量，定位出孔群总长，在总长范围内进行分段、定位，避免较大的孔距累计误差。3)利用数控平面钻床进行制孔，采用多叠板一次性钻孔成型，有效避免连接板的孔群偏差。

3.2 高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数达不到设计要求

原因分析:

1)施工人员认识不到高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数的重要性，不进行试验或试验不符合要求就直接进入下道工序。2)不重视抗滑移系数的处理过程，尤其是钢构件两端、柱顶的高强螺栓连接板都不易抛丸清理，致使抗滑移系数达不到设计要求。3)高强螺栓摩擦面未采取防止油漆等污染的保护措施。

预防措施:

1)对批量生产的高强螺栓连接面，先进行首件试验，摩擦系数试验合格后，制定工艺再批量生产。2)在组装前，对抛丸不易清理的高强螺栓连接板进行单独抛丸。3)向施工人员现场技术交底，要求涂装前采取措施保护好摩擦面(贴纸或粘胶带)，防止在处理好的摩擦面误刷涂料。4)在构件出厂前检查摩擦面，有问题在厂内处理。

3.3 高强螺栓终拧后连接板存在缝隙，减少了接触面积，严重影响结构受力

原因分析:

1)连接面摩擦面有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等;2)两连接面由于变形而不平整，造成安装后仍存在缝隙;3)高强螺栓的拧紧顺序和方法不当;4)忽视高强螺栓连接的实测工作。

预防措施:

1)采用端板矫平机对焊接完成后的连接板进行校平，边校平边用直角尺随时测量平整度。2)高强螺栓应自由穿入孔内，不得强行敲打，并不得气割扩孔。3)高强度螺栓的安装应按一定顺序施拧，宜由螺栓群中央顺序向外拧紧，并应当天终拧完毕。4)高强度大六角头螺栓扭矩检查应在终拧1h后，24h内完成。5)扭剪型高强度螺栓终拧结束后，以目测尾部梅花头拧掉为合格。高强度大六角头螺栓终拧结束后，用0.3 kg的小锤逐个敲检，螺栓或螺母不偏移、不松动、锤声清脆为合格，并进行扭矩检查，欠拧或漏拧者应及时补拧，超拧者应予更换。

3.4 高强螺栓替代安装螺栓

原因分析:

为赶进度图省事，直接用高强螺栓代替临时安装螺栓一次性固定，当孔位不正，强行对孔时，高强螺栓的螺纹受损，降低连接强度。

预防措施:

严格按照规范对操作人员进行技术交底，先用试孔器100%对孔进行检验，然后用临时螺栓固定，若有不对孔的，要先修孔后再安装临时螺栓，最后卸去临时螺栓，换成高强螺栓。

4 焊缝连接缺陷

焊缝成型不良、弧坑、裂纹、焊疤、未熔合、未焊透、咬肉、夹渣、气孔、母材擦伤等。

4.1 气孔

原因分析:

1)焊条受潮;2)酸性焊条烘焙温度过高，焊件不清洁;3)电流过大使焊条发红;4)保护性气体不纯;5)焊丝锈蚀。

预防措施:

1)焊前必须将焊缝坡口表面杂质清理干净;2)合理选择焊接方法;3)焊件材料必须适当烘焙;4)在风速大的环境下施焊应采取防风措施。

4.2 夹渣

原因分析:

1)焊接材料质量不好，熔渣太稠;2)焊件上或坡口内的锈蚀或其他杂质未清理干净;3)分层焊时，各层熔渣在焊接工程中未彻底清除干净便进行下一层的焊接;4)电流太小，焊速太快。

预防措施:

1)采用工艺性能良好的焊条;2)焊前选择合理的焊接规范及坡口尺寸;3)坡口两侧要清理干净;4)在多层施焊时要彻底清理每层的熔渣。

4.3 咬肉

原因分析:

1)电流太大;2)电弧过长或运条角度不当;3)焊接位置不当。

预防措施:

1)在施焊时正确选择焊接电流和焊接速度;2)采用正确的运条方法;3)采用合适的焊条角度和电弧长度。

4.4 未焊透

原因分析:

1)焊接电流太小，焊接速度太快;2)坡口角度太小，焊接角度不当;3)焊条有偏心;4)双面焊时，背部清根不够彻底;5)焊件上有锈蚀等没有清理干净的杂质;6)定位焊时焊接材料不匹配，焊角尺寸和焊点间距不规范，影响焊缝成型，造成未焊透、未熔合缺陷。

预防措施:

1)选择合理的焊接规范;2)正确选用坡口形式、尺寸、角度和间隙;3)采用适当的工艺和正确的操作方法;4)定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊;定位焊时使用与正式焊相同的焊接材料，要求清根的焊缝应在接头坡口的外侧进行定位焊接;定位焊焊缝上有气孔和裂纹时，铲除后重新焊接。

4.5 裂纹分为冷裂纹和热裂纹两类

热裂纹产生原因:

1)电压过低，电流过高，在焊缝冷却收缩时焊道的断面产生裂纹;2)弧坑处的冷却速度过快，弧坑的凹形未充分填满。

热裂纹预防措施:

1)选择适当的焊接电压和电流;2)在焊缝两端设置引弧板和收弧板。

冷裂纹产生原因:

1)焊接金属中含氢量较高;2)焊接接头的约束力较大;3)母材的含碳量较高，冷却速度快。

冷裂纹预防措施:

1)选用低氢或超低氢焊材;2)焊条和焊剂等进行必要的烘焙，使用时注意保管;3)焊前应将焊接坡口及附近的水分、油分、铁锈等杂质清理干净;4)选择正确的焊接顺序和焊接方向，一般性构件焊接时最好采用由中间向两端对称施焊。

5 成品钢构件严重变形，给精确安装带来困难

原因分析:

1)焊接工艺不合理，电焊参数选择不当，焊接遍数不当形成的焊接变形;2)运输不小心，安装工序不合理，吊点位置不当，临时支撑不足，堆放场地不平，强行安装也可以产生变形。

预防措施:

1)施焊采用合理的焊接顺序，根据焊接接头形式，构件放置条件、焊缝布置等因素可采用对称焊。2)对长焊缝采用分段退焊法、跳焊法或多人对称焊接。3)对H型自动焊，四条自动焊缝应交错进行焊接。4)在满足焊接工艺的情况下，尽量采用小电流施焊。5)采用能量密度高的焊接方法，如尽量采用熔化极气体保护焊或药芯焊丝自保护电弧焊。6)采用反变形措施或刚性固定措施，对接焊时，焊前可将坡口处垫高，焊后由于焊后收缩对接处基本平整;对易变形的大型构件，焊前分析焊接变形的方向，采用加临时支撑的方法施以拉力或支撑力限制。7)构件在运输与场地堆放时，应用枕木等垫平堆放。

6 涂层返锈，局部锈蚀

原因分析:

1)涂装前钢材表面存在焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等，除锈质量达不到设计和规范的规定。2)底漆和面漆相互替代。3)涂装施工环境恶劣。4)涂刷后受太阳暴晒。5)涂层的遍数和厚度达不到要求。

预防措施:

1)认真执行工序交接制度，装配、焊接工序未完成，不得进行涂装。2)涂装前，钢材表面的焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等附着物要清理干净，除锈等级要达到设计要求。3)除过锈的构件在4h内完成涂装。4)施工中重视底漆、中间漆和面漆的配套情况及每遍和每种油漆涂刷的间隔时间。5)避免在5℃以下和40℃以上及太阳光下直晒，或85%湿度以上情况进行涂刷，且涂刷要均匀，交叉覆盖涂刷，涂刷后注意成品防护。6)对焊接、螺栓连接处、边角处最易发生涂刷缺陷的部位采用加涂。7)严格按照规范和设计要求的涂装遍数和涂装厚度进行施工，对重要工程用漆膜测厚仪进行抽检检测。8)涂装后待漆膜干后方可翻转、吊运、摆放。9)烧坏漆膜后及时补涂油漆，在补涂前用钢丝刷将烧坏漆膜清理干净，露出金属光泽。

7 钢柱安装困难或不能安装

原因分析:

1)基础测量放线时误差大。2)地脚螺栓安装时，固定不牢固，混凝土浇筑振捣时发生倾斜和位移。

预防措施:

用钢板制成与地脚螺栓孔径、孔距相同的地脚螺栓钢模板，穿入地脚螺栓后用钢筋把地脚螺栓焊接成整体并与基础钢筋固定。模板按照图纸标高和轴线安装固定好后，把轴线和标高引到模板上，待所有地脚螺栓安装完毕后，整体校验轴线和标高，确认地脚螺栓位置和垂直度符合要求，浇筑混凝土。

8 安装前不核对构件尺寸，对局部变形及涂层质量不予处理便进行安装

原因分析:

构件在出厂前虽然已经检验合格，但在装卸、运输、堆放过程中有可能造成钢构件变形和涂层刮蹭，影响钢结构安装质量。

预防措施:

1)大型构件在制作时，根据钢构件的实际长度在重心位置焊接适当数量的吊点。2)对构件进行编号，减少构件翻动频次。3)小型构件采用打捆包装，在吊装部位，对包装采取保护措施。4)装车时，在构件下面垫适当数量的枕木。5)运输过程中注意车速，防止构件间的碰撞。6)装卸时要轻拿轻放，文明施工，杜绝野蛮施工。7)安装前，对构件尺寸、形状、油漆涂层进行细致检查，发现构件变形超出规范要求或涂层脱落，及时进行矫正和补刷油漆。

9 彩钢板已开始安装，柱脚却没有封闭

原因分析:

施工单位无安装工艺，安装构件无顺序。

预防措施:

严格按照安装工艺施工，钢构件柱、梁安装完毕后，应尽快调整钢柱垂直度和高差垫片，用双螺母固定好后，封闭柱脚，并二次灌浆密实。

10 钢屋架安装起拱高度超过规范允许偏差

原因分析:

1)加工厂制作时，屋架起拱角度不一致，不正确。2)加工厂制作时，螺栓连接板的角度偏差较大。3)吊装时，吊点不合理，导致屋架变形。

预防措施:

1)屋架制作时，根据跨度大小按比例进行起拱，并用样板进行检查，严格控制起拱尺寸。2)根据屋架的重量、跨度制定合理的吊装方案。3)安装前对柱子轴线、垂直度、跨度及钢屋架的起拱度进行复查，对超过允许偏差的要先调整方可吊装。

对钢结构施工缺陷进行预防总的原则:钢结构施工中应重视各个环节工艺的重要性和设备的先进性、安装工序的合理性，并加强质量的监控工作。

[1]雷宏刚.钢结构事故分析与处理[M].北京:中国建材工业出版社，2003.

[2]张 琨.钢结构工程施工工艺标准[M].北京:中国建筑工业出版社，2003.

[3]张 刚，韩随平.浅谈钢结构工程质量通病及预控[J].山西建筑，2010，36(7):211-212.