超高层钢结构工程施工质量的监理控制

陈慧杰（郑州中兴工程监理有限公司， 河南 郑州 450007）

0 引 言

自 2010 年以来，河南省的城市建设中如雨后春笋般地涌现出了不少的超高层建筑。目前，这些超高层建筑较多地采用了钢管混凝土框架柱+钢筋混凝土核心筒的混合结构。要做好钢结构施工质量的监理控制工作，就需要采取针对性的方法和行之有效的工作措施。

1 工程概况

某超高层建筑总高度为 209.85 m (结构总高度199.85 m)，地下 3 层，地上 52 层，建筑总面积 11.45万 m2，主楼结构形式为箱型钢管混凝土框架柱+钢筋混凝土核心筒混合结构。核心筒四角墙内设置型钢，屋顶安装18.9 m 高(最高绝对高度)的大型钢结构桁架，框架柱采用焊接箱型钢管柱，框架梁采用焊接 H 型钢，核心筒外围楼板采用金属压型板上浇筑混凝土(楼承板)。

2 监理对钢结构施工质量的事前预控

钢结构施工质量作为监理质量控制的重要工作内容之一。首先要做好事前预控工作，根据监理规划，编制有针对性的钢结构监理工作细则等。通过事前质量预控，可以主动地进行质量控制，从而实现对钢结构施工质量全局把控的目的。事前控制是一种事半功倍的管理手段。

2.1 钢结构图纸深化质量的监理控制

结合工程实践，在钢结构设计阶段往往就存在较多的质量“隐患”问题。

(1)因为缺乏屋顶钢结构桁架专业设计(即屋顶桁架进行甩项设计)详细信息而导致：一方面钢构设计院需要对屋顶梁板进行后期深化，待桁架柱具体位置及荷载确定后再进行一次承载力复核，必要时要对顶层钢结构进行加固设计变更；另一个方面就是存在后期桁架专业设计图纸与主体钢结构对接的事宜。

(2)幕墙专业预埋件设计如何与主体钢结构设计对接的问题。

(3)钢结构图纸尚需进行计算机辅助深化设计，以确定构件的精确加工形状和精准尺寸。

(4)因为设计变更(如设备参数变化、墙体位置变动等等)而造成其他配套设施不能与之匹配、承重结构荷载增加而超出承载极限等现象，产生“牵一发而动全身”的连锁反应。据统计，设计质量是影响工程质量的关键因素，因设计原因而导致的质量事故占全部质量事故的比例达40%以上。

在这个认识层面上，监理方针对以上问题采取了如下预控手段。

(1)桁架专业设计一旦完成，监理及时督促建设方向总体设计单位传送。总体设计单位应根据专业设计提供的幕墙桁架生根点和柱子荷载进行模型复核，必要时应对顶层梁板进行加固设计。

(2)在正负零以上结构施工前，提醒建设方联系幕墙设计单位进行幕墙预埋件设计，并向总体设计单位提交设计成果。总体设计单位和专业设计进行协作后实现图纸的顺利对接，避免因图纸设计不一致而造成工程质量、进度、经济等方面的损失。

(3)钢结构计算机辅助深化设计单位应有相应的设计等级资质。设计深化图纸必须经总体设计单位审核盖章确认后，方可投入使用。

(4)施工过程出现变更时，应及时督促建设方和设计单位进行沟通，征得设计同意后方可实施。其中，符合重大设计变更条件的应重新进行施工图报审。通过采取上述综合性手段，从源头上消除因设计质量、设计延误、设计遗漏而可能导致的质量问题，能对工程质量的提高产生不可估量的作用。

2.2 钢结构原材及原材加工质量控制

本工程钢结构的材质选用 Q345C 钢。该品种钢材具有良好的可焊性、高强度和 00C 冲击韧性合格性能。焊材的选用应与 Q345C 母材的材质相匹配。原材及半成品加工质量是质量控制的源头。因为所有型钢、加劲板、连接板、螺栓孔等均在工厂内进行加工制作，为避免加工质量不精确造成现场无法安装而进行撤场返修，项目监理部派专业监理工程师进行驻厂监理。驻厂监理工程师根据深化节点图纸进行严格核对，确保构件制作尺寸准确、各种连接件无遗漏且位置准确、构件表面细节处理到位，为下一步构件进场并顺利安装做好铺垫。

2.3 前期钢结构预埋件的施工质量控制

各类预埋件预埋的到位与否是影响后期安装质量的一个重要因素，需要多方面考虑。

(1)钢管柱生根于混凝土结构中，通过内部设置型钢翼缘外扩成方口与钢管柱连接；预留截面方口的加工精度及标高定位、厚板焊接变形，均应控制在规范要求范围之内。

(2)门厅及出口上方雨蓬数量较多，且个别雨棚体型较大。如：本工程大厅雨棚外边弧线长度达到39.3 m，挑出长度达到 5.1 m，荷载重；类似悬拉受力点预埋工作需提前考虑，提前设计，提前进行预埋。

(3)幕墙生根点施工预埋工作。

(4)顶层大型桁架与核心筒连接及生根部位的施工预埋等。

针对(1)～(4)项等问题，监理方需要与建设方提前进行沟通，督促建设方确定相关设计方案；同时通过驻厂验收、现场核查、把关验收三阶段的控制，确保施工预埋工作无漏项、尺寸无偏移。

3 监理在工作实践中采取的主要质量控制方法及一些工作要点

3.1 零部件加工分项施工中易出现的问题

零部件加工分项施工中容易出现的问题主要有：梁、柱及其连接件加工尺寸有明显偏差；构件表面应做的一些工艺处理有缺陷、缺漏。

监理采取的对应控制方法：(1)检查构件加工流程和质量保证措施，对构件尺寸、平面弯曲度、连接板位置、开孔位置孔径等进行实测实量检查，注意检查运输过程中构件是否产生变形；(2)通过驻厂监理，检查螺栓连接板表面防锈及防滑移处理是否到位、较大跨度梁是否预先起拱等工艺处理是否达标。

3.2 钢结构施工安装分项施工中易出现的问题

钢结构施工安装分项施工中容易出现的问题主要有：垂直度误差；钢柱对接时因上下柱截面尺寸偏差导致的不吻合、错位等现象；因钢柱长度误差而导致的钢柱接缝宽度过大；现场操作环境、人为因素、测量方法或仪器本身精度导致的安装误差；核心筒预埋件移位导致与之相连的框梁的安装困难；梁柱连接时吻合困难。

监理采取的对应控制方法：(1)加强过程控制，在垂直度测量时考虑风力、温差、温度及焊接变形等因素的影响，要求施工单位落实钢柱垂直度实时测量工法，落实焊接工艺要求，采取事中两次测量报验手段；(2)在零部件加工阶段，进行外观检查测量；(3)制定钢柱长度调整层进行消除；(4)规范操作，使用在检测有效期内的仪器；(5)强化验收，确保预埋件位置准确；(6)应保证零部件加工阶段的加工精度，控制运输过程中的变形，必要时首选对梁柱连接板进行在限定范围内的加工调整(可减小调整的工作量)。

3.3 现场钢结构焊接分项施工中易出现的问题

现场钢结构焊接分项施工中容易出现的问题有：焊接变形；梁上栓钉焊脚不饱满、偏焊；焊缝内部质量缺陷。

监理采取的对应控制方法：(1)要求严格按照焊接专项施工方案的程序进行操作，及时测量、及时纠正；(2)在现场外观检查中发现存在质量缺陷时，进行锤击检查(弯曲15°，焊缝处无开裂、焊肉无异常现象可判为合格)，如检查不合格，要求在原位的稍偏位置补焊栓钉；(3)前期重点审核施工方案、核查焊接操作人员资格证书，事中检查厚板是否有坡口、低温天气钢板是否经过预热、避免仰焊等工艺措施的落实情况，终端把关进行焊缝无损探伤检验。

3.4 紧固件连接分项施工中易出现的问题

紧固件连接分项施工中容易出现的问题主要有：连接板表面除锈、喷砂处理不到位或有遗漏；螺栓穿腹板和连接板时螺栓孔不能对照，造成穿螺栓困难或者穿入后螺杆外露丝牙长度少于 2 牙；一次性进行拧紧。

监理采取的对应控制方法：(1)构件加工阶段进行量测检查；(2)在构件加工阶段确保加工精度、钢柱及核心筒垂直度控制，消除偏差，避免产生对接偏移；(3)检查初拧扭矩记录。

3.5 压型金属板分项施工中易出现的问题

压型金属板分项施工中容易出现的问题主要有：构件变形；接缝漏浆；临边板端挡板缺失。

对应控制方法：(1)进场外观检查；(2)控制构件变形，保证平面平整度；(3)外观检查和验收。

3.6 钢结构涂料分项施工中易出现的问题

钢结构涂料分项施工中容易出现的问题主要有：资料报验工作滞后；刷漆工序的漆膜厚度达标，但喷涂遍数不够；防火涂料空鼓、干裂；表面平整度及漆膜不够。

监理采取的对应控制方法：(1)进场前应提交合格证书、认证证书、检测报告，并进行复试；(2)禁止人为增加漆料稠度，要求喷涂分层并设置事中检查点；(3)根据操作技术规程及工艺要求进行施工，在低温天气条件下要求停止作业，事后进行防火涂料层外观检查、厚度测量和空鼓敲击检查；(4)外观平整度检查，漆膜厚度检查。

3.7 钢柱垂直度质量控制要点

超高层钢柱垂直度控制是一个控制要点和难点。本工程主楼每节钢柱跨越 2 层(裙楼)或 3 层(主楼)高度，每节钢柱的长度均在 10 m 以上。为了做好垂直度控制，监理在钢管柱初步就位后应立即介入进行第一次垂直度校核，检查垂直度应符合设计及规范要求；检查钢柱上端连接杆的固定是否牢固，确保钢柱在施工中应能承受外力冲击(如后续钢梁安装时的扰动等)而不产生偏移。以上工作就绪后进行焊接固定。焊接过程应考虑温度变化等影响因素，遵循分段对称焊接等工艺要求，消除焊接残余应力造成的偏移(实践中因焊接造成的柱端偏移尺寸应达到厘米级)。

在钢柱焊接过程中，项目监理部对现场焊接质量进行全方位、全过程控制：(1)对进场每批原材、半成品及焊材进行检查验收；(2)在低温天气条件下，焊接前应进行钢材预热；(3)采用不间断分段对称焊；(4)焊接过程中，严格遵循焊接方案和纠偏方案的要求，进行两次复测，及时纠偏。总之，垂直度控制贯穿于整个钢柱安装过程；监理应勤于检查，及时介入。通过上述要点控制，单节钢柱垂直度偏移尺寸控制在 10 mm 以内；总体垂直度偏移控制在(H/2 500+10)且小于 50 mm 的规范限值内。

3.8 连接分项工程质量控制要点

(1)本工程构件连接根据性质分为螺栓连接和焊接两种。(2)钢柱与钢柱、钢柱与钢框梁上下翼缘、连接板生根、桁架拉杆与筒体连接、钢柱及桁架柱与基础之间的连接均采用焊接。影响焊接质量的因素很多(如工艺因素、设计因素、焊接条件、材料等)，为了确保施工质量，监理对施工过程中的每一道工序环节要“过目”“过问”，实施全方位、全过程的质量管理控制。(3)钢柱与框梁腹板、主梁与次梁、钢框梁与核心筒的连接均采用摩擦型高强螺栓连接。该连接方式的作用是用于永久性连接，仅限单次使用。在工作中，监理除了对连接副原材料的选用、螺孔加工、连接面抗滑移的处理情况进行检查外，还应重点对扭剪型高强螺栓的初拧(50% 终拧值)和终拧扭矩值进行核查，两次紧固操作应在 24 h 之内完成。随着各项质量控制要点的逐点落实，最终该分项工程的施工质量得到了有效保证。

4 采取有效的钢结构质量控制措施

4.1 资格把关审查制度

高素质的专业施工队伍对工程质量起到至关重要的作用，一支精干、高素质的施工管理队伍是质量控制的前提与基础。多次的施工经验和本工程实践均证明了这一观点的正确性。监理对钢结构专业施工队伍的企业资质、人员资格、施工组织机构进行了严格审查并提出了合理化建议。“钢结构金奖”是钢结构工程施工质量的目标(高起点、高标准)，要达到这样的质量标准，需要监理对单位资质/人员资格进行严格审查(严要求)。这是监理采取的一项至关重要的质量控制措施。

4.2 钢结构施工质量专题会议制度

钢结构施工工序繁多且大多与其他专业工序交叉，现场问题的解决往往很难一蹴而就。因此，除每周定期召开的监理会议外，监理部还确定了钢结构施工质量专题会议制度。通过专题会议，各参建方对出现的问题进行原因分析并找出问题的解决办法，同时形成书面文件，最终督促进行落实。如：钢构件因运输或搁置不当而变形后，现场的纠正应根据不同钢构件的板厚，选用不同的火焰加热的基本参数和加热方法；为了保证钢框梁和核心筒连接定位的准确，提前进行标高限位(预先设置标高限位角钢)，钢梁安装时先“活搁”在角钢之上，然后通过钢锤敲击钢梁(调节水平位置)，定位工作完成后进行最终固定；为了确保钢柱垂直度的可控，在专题会议上明确每节钢柱安装时均要实行两次测量报验和两次验收制度，通过过程控制及时发现并消除施工中的偏差；等等。诸如此类问题，通过专题质量会议解决现场问题，不但有效而且高效。

4.3 各参建方联合检查验收制度

联合检查验收制度可以使各参建方对钢构施工工序质量作出客观性的评价，及时找出问题的原因并及时加以解决。如：钢构件进场后，监理部组织建设方、设计、总包、钢构安装单位在现场共同进行检查验收；核心筒内设型钢、预埋件及钢筋不但密集而且相互交叉，如何保证安装位置准确，是个较为棘手的问题，为此监理部多次组织各参建方现场进行了协商，协商确定各专业先后安装的时间顺序，再提出各作业队相互配合的重点，最终再进行联合验收、共同把关，最终确保了措施有效、质量可控。

5 结 语

目前，该工程钢结构施工及验收工作已经全部结束。投入使用的原材质量合格率达到 100%，钢柱垂直度偏移值控制在设计及规范限值内，构件连接施工质量检测合格率达到 100%，分项分部工程验收合格率达到 100%。同时，该工程主体钢结构施工质量被评定为国家钢结构行业质量最高奖“钢结构金奖”。取得的这些成果表明：监理方对钢结构质量控制的工作实践是成功的，采取的工作手段、方法和措施是有效的，总结的经验是可靠的。

在超高层建筑钢结构施工质量控制工作中，监理所采取的工作手段、方法、措施虽然存在较多的相似性，但不同单位同类型工程之间肯定也存在一定的差异性。因此，在实践工作中，监理在借鉴类似工程管理经验的同时，还要根据本工程特点，展开有针对性的质量控制工作。只有善于借鉴、总结、运用、处理问题，才能在工作中做到游刃有余，从而达到收效显著的质量控制目的。