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确保超高层组合结构劲性钢柱高精度安装——降低梁钢筋采用焊接直螺纹套筒与钢柱连接时的施工难度发布人：王巧南中建八局大连公司大连时代广场QC小组二00七年一月中建八局2006年度QC成果发布会一、工程简介（1）大连时代广场为香港九著名上市公司九龙仓集团投资兴建的超高层建筑，该工程地下3层、地上47层，总建筑高度198m，是目前东北地区最高的型钢砼组合结构，总建筑面积17.3万m2。工程建成后将成为大连的标志性建筑之一。本工程总体质量目标是“确保省优，争创国优”，同时主体结构质量确保获得“辽宁省优质主体结构”。工程效果图一、工程简介（2）A座塔楼47层，自地下3层～地上43层为型钢混凝土组合结构；竖向结构全部内置H型钢柱，转换层内还有型钢混凝土梁；钢柱及钢梁翼缘板采用焊接连接，腹板采用扭剪型高强螺栓连接；钢柱翼缘板厚度为36mm，腹板为20mm厚。劲性钢柱与钢梁节点劲性钢柱施工现场二、小组概况本小组成立于2006年7月15日，由具有较强的QC理论基础和施工经验的成员组成，小组成员均为施工中的技术骨干，都接受过40小时以上的TQC教育。小组简介见QC小组简介表（见表1）。小组成员组成情况表表一制图人：王巧南制图日期：2006年7月15日小组名称确保超高层组合结构劲性钢柱高精度安装QC活动小组组建日期2006.7.15小组类型攻关型注册号人数9活动时间2006.8.5-2007.1.31平均年龄32小组成员序号姓名性别年龄组内分工文化程度职称TQC学时1周可璋男34项目组织专科工程师902王巧南男30技术质量负责本科工程师1203王泽福男74技术顾问本科教授级高工1204王永红男30生产调度本科工程师605王伟男28现场实施本科助工606周德男30现场实施本科助工507王大为男56资料收集本科助工508石志刚男34现场实施本科助工509林庆鑫男26现场实施本科工程师50小组活动情况表表二2、本课题小组活动计划制图人：王巧南制图日期：2006年7月15日二、小组概况三、选题理由选题理由理由一：本工程是目前东北地区最高的型钢混凝土组合结构；型钢混凝土结构是目前重点推广的建筑业新技术之一，且处于摸索完善阶段，有进行科技创新和QC攻关的需要和价值理由二：本工程梁钢筋不采用与钢牛腿焊接或在钢柱上开孔连接，而采用焊接直螺纹套筒与钢柱进行连接。而这种做法在国内罕见，没有现成的施工经验可借鉴理由三：由于特殊的设计导致劲性钢柱要求安装精度远高于钢结构验收规范要求，施工难度很大；常规钢柱方法安装精度低、速度慢、钢筋损耗严重，且工期拖延将面临巨额罚款理由四：本工程为大连市重点工程，社会影响大，质量目标高：拟获“辽宁省优质主体结构”工程和“国优”；该工程为辽宁省建筑业新技术应用示范工程，必须在组合结构施工技术上有所创新。课题：确保超高层组合结构劲性钢柱高精度安装制图人：王巧南制图日期：2006年7月15日选题理由（1）该工程地下3层、地上47层，总建筑高度198m，，是目前东北地区最高的型钢砼组合结构。随着我国经济的发展，型钢混凝土组合结构以其承载力大、刚度大、抗震及防火性能好、结构局部和整体稳定性好、节约钢材等优点，被建设部列为重点推广的建筑业新技术之一。目前，在推广应用型钢混凝土组合结构过程中，设计尤其节点设计及施工环节仍有大量的问题未得到解决，组合结构的设计及施工技术仍处在不断地摸索和完善的阶段，有进行科技创新及QC攻关的需要和价值，展示中建八局的施工技术创新和攻关能力。选题理由（2）本工程由于梁内配筋量大，且均为HRB400Φ32钢筋，若采用第一种方法，则由于开孔数量太多，对钢柱削弱太大且无法补强；若采用第二种方法，则由于钢筋为三级钢且为粗钢筋，焊接质量很难保证，且设计单位坚决不同意采用上述两种方法。本工程钢筋采用焊接直螺纹套筒与钢柱进行连接（如下图）。而这种做法在国内罕见，没有现成的施工经验可借鉴。拍摄人：王大为选题理由（3）由于梁钢筋通过焊接套筒与劲性钢柱连接：钢筋下料长度若大于两个钢柱之间的理论距离，会导致钢筋无法上去；钢筋下料长度若小于两个钢柱之间理论距离，则会导致套筒处钢筋外露丝扣太多而不符合规范要求。经分析可知：本工程梁钢筋的累计最大允许下料误差为－2×3.4mm，而不是验收规范允许的－2×10mm，梁钢筋下料不得有正误差。若钢柱出现水平方向的偏转或垂直度偏差较大，将导致上一层梁钢筋无法施工或质量不符合规范要求。钢柱安装的垂直度最大不得超过3.4/6600，即垂直度千分之零点五（规范要求千分之一）；同时根据计算可得，钢柱水平偏转角度不得超过2度（如下图所示）。如此的高精度安装已远远超过了国家验收规范及我局企业技术标准的要求。由于上述高精度安装的要求，施工难度很大、施工速度慢（11天/层）、梁钢筋损耗严重（20％）工期非常紧张，工期每滞后一天，业主将罚款23万元/天选题理由（3）——附图mm≧3.4钢柱安装精度对梁钢筋施工的影响：制图人：王巧南制图日期：2006年7月20日选题理由（4）大连时代广场为香港著名上市公司九龙仓集团投资兴建的超高层建筑，总建筑面积17.3万m2。工程为大连市重点工程，工程的知名度及社会影响大，建成后将成为大连的标志性建筑之一。本工程总体质量目标是“确保省优，争创国优”，主体结构质量确保获得“辽宁省优质主体结构”。该工程为“辽宁省建筑业新技术应用示范工程”，同时业主监理、大连市建委及当地众多知名施工企业对我局能否解决劲性钢柱如此高精度安装的施工难题非常关注，因此必须在型钢混凝土组合结构施工技术上有所创新。四、现状分析由上述分析可知，影响钢筋施工速度及质量的主要因素是由于组合结构的劲性钢柱安装精度不满足要求。对于影响钢柱安装精度的质量缺陷，QC小组在王巧南的主持下于2006年7月20日对中建二局承建的大连国贸大厦及我局施工过的长春广电中心等型钢混凝土组合结构工程进行了现场调查和资料收集，共统计检查55处。经分类统计并进行分析，存在如下问题：头脑风暴法分析问题才能解决问题现状分析——帕累托图排列图影响劲性钢柱安装精度的因素如下：从排列图中可以看出，影响钢结构安装质量的主要问题是：(1)垂直度偏差大(2)水平偏转角度超标。制图人：王巧南制图日期：2006年7月20日钢柱型号钢柱数量第一节(-3F~-2F)第二节(-2F~-1F)第三节(-1F~0F)单位：(个)东西方向南北方向东西方向南北方向东西方向南北方向KZZ11×31mm0mm7mm1mm1mm2mmKZZ21×33mm3mm1mm5mm9mm2mmSRC12×31mm4mm0mm3mm2mm8mmSRC22×35mm0mm0mm2mm0mm0mmSRC38×30mm1mm5mm4mm0mm0mmSRC42×312mm0mm3mm3mm5mm1mmSRC52×30mm0mm3mm1mm3mm4mmGDZ14×33mm5mm6mm2mm0mm0mmGDZ24×32mm2mm0mm0mm1mm2mmXG8×35mm5mm1mm2mm2mm3mm合格率95%(75%)95%(85%)90%(80%)平均合格率93%（80%）注：(1)括号中的合格率是根据本工程梁钢筋施工时要求的3.4mm精度所计算出的合格率；(2)表中的偏差值是该型号所有钢柱垂直度偏差的平均值。劲性钢柱垂直度偏差测量成果表表2钢柱型号钢柱数量第一节(-3F~-2F)第二节(-2F~-1F)第三节(-1F~0F)单位：(个)东西方向南北方向东西方向南北方向东西方向南北方向KZZ11×3002232KZZ21×32.530122SRC12×31.51.5113.51.5SRC22×3020.501.53SRC38×3012011SRC42×30.510.500.50.5SRC52×3214320.5GDZ14×33.501543GDZ24×3141011.5XG8×30721.50.50合格率80％90％75％平均合格率81.6%注：(1)验收规范未对劲性钢柱水平偏转的允许范围作出具体的规定；(2)表中的偏差值是该型号所有钢柱垂直度偏差的平均值。劲性钢柱偏转角度偏差测量成果表表3(单位：度)制表人：王巧南制表日期：2006年7月20日从上述调查表的数据得出：在QC小组活动前，钢管柱垂直度偏差超标率平均为20%左右。也就是说有20％的梁钢筋需要在现场量出钢柱之间的实际距离后重新下料后方可继续施工；再加上这种梁钢筋与钢柱的连接方法国内罕见，此前从未施工过，没有现成的施工经验可借鉴，导致施工速度很慢，地下室平均速度为30d/层、地上标准层为11天/层。既造成材料浪费又严重影响工期。综上所述，劲性钢柱的垂直度及水平偏转偏差远达不到梁钢筋进行正常施工所需的精度。应通过QC攻关来提高安装精度。五、活动目标及可行性分析通过QC小组成员的调查研究,结合本工程劲性钢柱的制作安装条件，QC小组进行详细研究，共同分析研究并确定了本次QC活动的具体目标：QC活动目标劲性钢柱安装垂直度偏差≤3.4mm劲性钢柱水平偏转角度≤2度降低钢筋施工难度减少人力及物力浪费；强化质量管理，实现平均7d/层进度目标活动目标确定制图人：王巧南制图日期：2006年7月25日五、活动目标及可行性分析可行性分析我们小组成员具有良好的攻关能力和技术素质，有攻克施工难题的信心；我们拥有劲性型钢柱制作、焊接、吊装的实战经验和健全的质量保证体系，在钢结构焊接方面有一定的技术优势；本工程社会影响大，QC小组小组活动得到公司领导的支持；更换了安装精度达不到本工程要求的劳务分包，引进施工水平、管理能力强的另一家钢结构I级资质专业分包承担制作及安装任务；质量目标为省优质主体结构及“国家优质工程”，必须保证施工质量。五、活动目标及可行性分析目标可行性分析:目标可以实现公司领导非常重视本项目的创优工作,QC小组成员理论及实践能力较强，具有多次QC攻关及科技创新经验。我单位此前有劲性型钢柱施工经验，拥有高效、可靠的质量保证体系，展现八局创新能力超高层钢结构安装影响因素多,情况复杂;合同工期紧,拖延一天罚款23万元,须保证工期本工程拟创“辽宁省优质主体结构工程”，质量目标为创“国家优质工程”。制图人：王巧南制图日期：2006年7月25日六.影响目标因素分析2006年6月、7月两次召开QC小组扩大会议（见下图），邀请土建及钢结构劳务分包单位的专业工长及经验丰富的焊接技师和铆工掺加，采用头脑风暴法集思广益，将施工中遇到问题逐一摆出，并查找原因。根据用”5M1E”的原则,利用因果分析图列出如下图：QC小组扩大会议拍摄人：王大为六.影响目标因素分析QC小组综合讨论影响目标的主要方面如下：针对因果分析图中的17项结果，2006年8月5日小组召开的全体会议,确认偏差大的要因，结果如下：制图人：王巧南制图日期：2006年7月25日序号因素末端原因论证分析要因1.人管理人员检查验收不认真有的环节未安排专人监督,发现问题未跟踪证,只要明确专人负责各个环节的全过程的督,并根据监督效果进行奖罚即可否2.工人不按要求施工岗位职责没落实,施工队长要监督,及时纠正和协调各工序产生问题否3.工人未培训交底通过理论考核后，不重视实操技能考核,只要对操作技能进行指导,能满足要求否4.交底针对性差理论太多,工人接受能力差,要言简意赅,多列条目和数字否5.机违章作业起重指挥疏忽有影响,很小否6.起重机故障较少发生否7.吊装机械故障定期检查吊钩\钢丝绳,发生几率小否8.焊机故障焊机的电压、电流对焊缝质量影响较大，并直接影响钢柱的垂直度及水平偏转的程度，只要做好设备的检查，发生概率小否9.料钢柱未逐个检查进场检验不彻底,现场过多依赖加工厂,质量信息未及时反馈,要明确责任,必须执行构件进场验收。钢柱加工制作时的误差对本工程要求的精度影响很大是10.钢柱安装方向未标识或标识不准确尽管安装方向标识不正确将对安装精度造成比较严重的影响，但只要加强钢柱出厂时的检查验收，完全可以进行有效控制。否要因确认表表4-1未完待续制图人：王巧南制图日期：2006年