基于监管视角的钢结构施工安全和质量管理要点研究.pdf

第 23 卷 第 1 期2024 年 1 月中国建筑金属结构CHINA CONSTRUCTION METAL STRUCTUREVol23 No1Jan20241800 引言钢材具有优异强度、抗震变形能力强以及可焊接性能等优点，钢结构安装具有施工场地小、速度快、标准化程度高等优势，在房屋和市政工程中各种钢结构形式的使用日益广泛。钢结构施工技术难度大，各类施工安全风险叠加，针对钢结构施工的技术难点，行业内专家和技术人员从不同角度探讨了钢结构施工安全和质量控制要点。周楚荣1通过对钢结构施工关键技术的分析，从施工角度总结了钢结构施工安全管理的要点。王名文2以上海某项目为钢结构设计施工为切入点，从设计角度提出钢结构施工质量控制措施。程忆加等3对某医院大跨度钢结构连廊设计及施工方案进行优化，监测数据显示连廊变形符合规范要求，确保了医院使用功能。近年来各类钢结构工程质量安全事故时有发生，造成重大人员伤亡和财产损失，各级建设行业主管部门和质量安全监督机构要树立钢结构工程风险意识，掌握钢结构施工质量安全监管要点。本文基于监管视角，围绕钢结构工程实践，结合近年钢结构典型事故原因分析，总结了钢结构施工安全和质量管理要点，以期能够提升钢结构监管标准化水平，促进钢结构产业健康向上发展。1 钢结构施工资质管理为进一步优化建设工程企业资质设置，住房和城乡建设部出台建设工程企业资质管理制度改革方案，对原专业承包资质进行了精简，将原 36 类专业承包资质精简为 18 类，其中钢结构工程专业承包资质并入建筑工程总承包资质。随着钢结构的应用日益普遍，深圳市住房和建设局对钢结构工程承接的企业资质也做出规定，建筑工程施工总承包一级（限钢结构主体工程）资质企业可承担以钢结构为主体的各类建筑工程的施工，包括：排架、框架、筒体、刚架结构中的柱、梁、支撑为钢构件的工程（包括钢结构住宅等）和轻钢龙骨房屋；大跨度拱、桁架、网架、网壳、悬索、索网及其组合形成结构建筑中钢结构覆盖建筑面积不小于其单体建筑面积 70%的工程；钢结构立体停车库等全钢结构的建筑物等。钢结构工程承包的施工单位应具备与施工内容相应的总承包或专业分包资质，并严格在资质等级许可的范围内承接业务和施工。建设行业主管部门和监督机构在履行建筑市场管理和质量安全监督职责中，应准确把握项目钢结构施工的资质要求，将施工或分包单位资质审查作为钢结构施工质量安全监管的首要任务，应不定期排查辖区项目钢结构施工企业资质情况，加大对转包、违法分包、资质挂靠等违法行为的查处和曝光，确保钢结构施工质量安全的制度保障，维护当地建设市场秩序。2 钢结构设计文件管理钢结构施工图的内容和深度应满足建筑工程设计文件编制深度规定要求，工程以钢结构为主或包含较多的钢结构时，应编制钢结构设计总说明，跨度较大的钢构件或结构应明确预反拱数值。钢结构安装属于危大工程，设计单位应在设计文件中注明涉及钢结构的重点部位和环节，对钢结构施工的安全和文明施工提出建议意见，设计单位结构工程师在图纸会审和技术交底环节对技术难点向本项目各参建单位提示本项目钢结构施工质量安全方面需要重点关注的事项。3 钢结构施工安全近年来，深圳市到全国范围钢结构施工安全事故时有发生，造成重大人员伤亡和财产损失，监督机构应加强钢结构施工安全管理，遏制各类事故发生。3.1 钢结构施工安全专项方案钢结构安全施工专项方案编制深度应符合危险性较大的分部分项工程专项施工方案编制指南钢结构安装工程部分要求，监督机构应加强对钢结构施工专项方案合规性的前置审核，对于需要专家论证的应重点关注评审专家人数是否符合要求，专家单位是否与项目存在关联，专家专业领域是否与钢结构施工紧密相关，建设、勘察或设计、施工、监理单位参会人员是否符合要求，专项施工方案论证结论为“修改后通过”的整改完成情形。监督机构应将严格按照方案监督，并将现场实际施工与安全专项方案的相符性贯穿钢结构监督全过程。建设行业作者简介：蒋镇繁（1986-），男，硕士研究生，工程师，研究方向：多高层钢结构；钢结构抗震。基于监管视角的钢结构施工安全和质量管理要点研究蒋镇繁（深圳市福田区建设工程质量安全中心，广东 深圳 518000）摘 要：为进一步提升钢结构施工安全和质量管理水平，减少各类事故发生，本文基于监管视角，围绕钢结构工程实践，结合近年钢结构典型事故原因分析，从危大工程方案、起重吊装、高空作业、承载方面总结了钢结构施工安全的重难点，从原材料、连接和安装、施工监测、检测和验收方面总结了钢结构施工质量方面的要点，同时对钢结构监管工作机制建设提出了建议。研究表明：钢结构监管应强化风险意识，把握钢结构施工的安全和质量关键要素，并与钢结构日常监管工作融合，防范各类事故发生，提升钢结构施工安全和质量水平。关键词：监管视角；钢结构施工；安全和质量监管中图分类号：TU758.11 文献标识码：ADOI：10.20080/ki.ISSN1671-3362.2024.01.058181第 1 期中国建筑金属结构主管部门可采取抽查的方式对钢结构施工安全专项方案编写质量进行专门审核。3.2 钢结构吊装安全3.2.1 常规吊装钢结构吊装区域应设置安全警戒线，非作业人员严禁入内。吊装物吊离地面 0.2 0.3m 时，应对吊装物体、周边环境、是否有司索工指挥等进行全面检查，严格遵守吊装安全“十不吊”准则，确认绝对安全后再正式起吊。施工现场应设置可靠风速测试装置，当风速达到 10m/s 时，宜停止吊装作业；当风速达到 15m/s 时，不得吊装作业4。在城市中心人员密集区吊装施工中，尽量在施工红线范围内周转，避免在道路或居民区悬停，减少对周边居民的影响。3.2.2 非常规吊装在钢结构连廊、屋盖、大跨度桁架等重型结构安装中，常规吊装起重量往往无法满足需求，液压整体同步提升在各类重型结构的安装中越来越广泛使用。液压整体同步提升技术难度大，涉及专业多、历时周期长，在提升前日常安全监管中，应重点加强施工专项方案、提升支架、钢丝绳使用次数、液压设备安全、同步控制系统、提升操作人员证件的合格性检查，在正式提升、卸载等关键节点前建议监督机构到项目现场进行提升前监督告知，重点检查提升前技术准备、项目主要管理人员在岗、提升气象条件、应急保障等各项准备情况。3.3 钢结构安装安全2019 年 10 月，某大厦 27 层钢梁校正穿螺栓过程中，作业人员未按要求将安全带系挂在可靠固定位置，并违反钢梁节点夹板安装及冲钉校正工序，先取出螺母，再打冲钉校正孔位，最后安装夹板，穿螺栓固定，在取出螺母后，在冲钉校正过程中产生振动导致随钢梁滑落坠落。现场情况如图 1（a）、（b）所示。2022 年 2 月，某大厦因钢梁与钢柱连接节点临时固定措施不符合方案要求导致钢梁坠落，现场情况如图 1（c）、（d）所示5。（a）事故大楼全貌 （b）事故钢梁位置（c）事故钢梁螺栓固定 （d）事故钢梁位置图 1 部分钢梁安装坠落事故现场图钢结构安装人员高空作业、移动时必须佩戴双钩全身式坠落悬挂类安全带，并将安全带系挂在稳定可靠部位，上下钢柱爬梯时应确保安全带一钩挂设于防坠器，一钩随人员上下同步挂设于爬梯踏棍上；楼层钢梁吊装完毕后，必须连续设置立杆式双安全绳防护，并及时满铺水平安全网，钢结构安装所需的平面安全通道必须连续搭设；钢梁临时连接措施应使用“耳板+双夹板”或“码板+连接板”形式，不得采用临时码板形式固定，构件焊接安装牢固前，应确保临时连接措施的螺栓满穿，校正过程中不得拆除临时连接螺栓6。严禁在钢结构构件上私自焊接挂点用于吊装、吊挂等临时用途，如幕墙、装修等分包单位施工临时需要，应采用可靠受力构造形式，并经设计或施工单位技术人员验算符合安全要求，且应避免在钢梁受拉翼缘厚度方向焊接挂点或起吊点。严禁未经设计允许在钢结构构件上进行开孔、削边、打磨等削弱截面行为。3.4 钢结构承载安全近年，钢结构屋面结构坍塌事故偶有发生，2021 年 11 月，某钢结构框架突发倒塌，事故直接原因是施工中将屋面构造20mm 厚水泥砂浆找平层改为 50mm 厚细石混凝土，且浇筑细石混凝土超厚，造成钢梁跨中拼接点高强螺栓滑丝、钢梁铰接支座锚栓剪切和拉弯破坏，导致两幅屋面钢梁坍塌7。部分小型、临时钢结构屋面往往采用门式刚架、摇摆柱、H 型钢梁、桁架、网架等轻型结构，如果侧向约束设置不足，在超过设计荷载的突发短期荷载作用下极易发生无征兆的突然失稳破坏。因此，对于屋面轻钢结构，应按规范设置侧向支撑，形成稳固抗侧力体系并具有一定的变形能力，施工中应严格控制施工荷载符合设计要求，严禁违规超载堆放。3.5 钢结构拆除安全2019 年 7 月，某体育中心未按照拆除专项方案拆除施工，安排人员进入坍塌范围进行氧气切割，并将原卷扬机牵引改为炮机牵引，施工过程中钢结构屋面结构突然整体倒塌8。拆除工程施工单位应取得与拟拆除物的建设性质、规模相适应的资质证书（原爆破与拆除工程专业承包资质并入建筑工程总承包资质）及安全生产许可证9。钢结构拆除作业必须严格按照专项方案进行拆除，从上至下逐层拆除，并应分段进行，先拆除非承重结构，再拆除承重结构。对于大型结构或工程局部拆除时，应设置临时支撑结构。深圳市体育中心二区改造局部悬挑钢结构网架拆除时，通过有限元软件对拆除过程进行了分析计算，使用了塔吊标准节作为临时支撑胎架柱，钢网架切除机器人进行拆除作业，并对拆除过程进行实时监测，确保了拆除过程安全。4 钢结构施工质量目前钢结构施工质量整体有所提升，但钢结构安装技术难度大，成本高，一旦因质量缺陷造成返工，将会带来财产损失和工期延误，如果发生严重事故，甚至会造成重大人员伤亡。4.1 钢材及构配件原质量所有钢构件进场必须提供出厂合格证明，包括原材料、焊接质量自检合格等内容，并报经监理单位验收合格后方能使用。建议推广二维码合格证铭牌，可溯源至生产环节全过程信息。项目建设、施工、监理单位应现场考察钢结构制造加工厂家，了解厂家生产能力、质量管理情况，复杂、重要钢构件监理单位应派驻工程师现场监造。建设行业主管部门和监督机构应了182中国建筑金属结构2024 年解掌握周边钢结构构件厂的主要产品质量情况，定期发布钢材型材和构件质量检测情况。4.2 钢结构连接质量由于钢板轧制过程中受力方向不同，钢板厚度方向力学性能远不及轧制方向。因此，各类钢板焊接接头设计中，当板材达到一定厚度，厚度方向抗撕裂性能应满足规范要求，应采取减少板材厚度方向承受较大水平的焊接收缩应力的焊接构造设计，避免焊缝密集和双向、三向相交。对于首次使用的钢材、焊材、焊接方法，应组织焊接工艺评定。焊接作业人员应持有建设行业主管部门认可的特种作业证明进行焊接作业，并严格在证书许可作业范围内施焊。摩擦型高强螺栓依靠螺栓预压力提供抗剪和抗拉承载力，紧固面接触面积、平整程度对于连接质量至关重要。实际施工过程中往往因加工、安装误差等原因导致螺杆无法自由穿过螺栓孔，现场该孔可用铰刀进行修整，修整后最大孔径、修孔数量不应超过规范要求，严禁采用热熔化切割等方式强行扩孔10。如发现扩孔方式、孔径、数量不符合规范要求，应联系设计单位出具处理方案。4.3 钢结构安装稳定2021年7月，某轻型门式刚架结构库房在施工过程中倒塌，现场如图2所示。事故直接原因为钢柱未安装檩条、支撑、隅撑，仅安装部分纵向系杆，且未及时浇筑柱脚二次混凝土，未能形成稳定刚架体系11。2023 年 8 月，某钢框架结构办公楼施工过程中 H 型钢柱弱轴（建筑长边方向）方向未设置侧向支撑，突然整体倒塌。施工过程中，若钢结构竖向受力构件约束刚度不足，极易发生整体失稳并传导扩散导致全部结构倒塌，尤其在一些小型、临时性的钢结构施工过程中。住房和城乡建设部也将“钢结构、网架安装用支撑结构未按设计要求设置防倾覆装置”判定为重大事故隐患12。钢结构中最常用的 H 型钢强轴和弱轴方向刚度相差显著，应设置临时或永久支撑措施以确保各构件的整体和局部稳定，在施工和使用中形成稳固可靠的竖向、水平传力体系。钢结构竖向受力构件应通过设置柱间支撑或稳定缆绳，形成能承受自重、风雪荷载、施工荷载、吊装冲击等作用的空间结构稳定体系后再扩展安装。（a）门式刚架柱安装（b）倒塌现场全貌（c）地脚螺栓破坏图 2 某轻钢结构厂房整体倒塌现场4.4 钢结构施工监测对大跨度（悬挑）空间结构、竖向受力构件向外倾斜、高耸结构、索网等柔度较大、形态复杂的钢结构工程，应按设计要求委托第三方进行施工期间力学指标监测，保证施工过程安全，确保结构最终形态符合设计要求。深圳证券交易所运营中心抬升裙楼距地面 36m，高度 24m，平面尺寸98m162m，东西向悬挑 36m，南北向悬挑 22m，悬挑部分重量9 400余吨，抬升裙楼设计为14榀巨型悬挑空间桁架结构，如图 7 所示。考虑到悬挑桁架跨度大，卸载过程受力状态转换，委托第三方研究团队对抬升裙楼钢结构桁架关键构件应力、变形进行监测，根据监测数据对抬升裙楼钢结构桁架进行实时安全评估，确保施工和投入运营期间安全13。对于大型的钢结构施工监测，应将现场监测系统与监管系统对接，实时共享监测数据，提升监管信息化水平，设置监测指标阈值，做到早发现、早预警、早处置。4.5 钢结构检测和验收管理监督机构应通过抽查检测机构资质、检测人员资格、检测行为、检测记录的方式加强对钢结构检测机构的监管，确保工程检测合规。主体结构、竣工验收监督过程中，应抽查钢结构检测机构的委托合同，非建设单位委托的检测机构出具的检测报告不得作为工程质量验收资料14。5 钢结构监管体系建设钢结构工程涉及面广众多，专业性强，各级监督机构应建立一套完备的钢结构质量安全监督工作制度，提升监管效能，确保钢结构施工安全和质量符合要求。（1）完善监督工作计划。质量安全监督工作计划应包括钢结构日常巡查（安全、质量、监督抽检）、危大工程方案和施工安全、关键节点验收（大型钢结构整体提升、卸载）、分部工程和竣工验收。建议监督机构内部定期对照监督记录检查监督行为，确保监督计划完成到位。（2）提升监管标准化水平。建议各级监督机构制定内部钢结构相关的质量安全监督细则等，常见安全隐患和质量通病台账并根据实践更新，使得监督工作有据可依，提升钢结构施工质量安全标准化管理水平。（3）注重监督人员专业建设。监督人员上岗考核、继续教育应加强钢结构专业方面的内容。监督机构定期通过专业讲座、例会，对最新相关规范标准涉及钢结构的相关内容进行宣贯。利用信息化监管平台，共享钢结构相关的典型案例、监督经验。6 结论本文聚焦钢结构施工重大安全隐患防范，围绕钢结构施工安全和质量提升，通过日常监督工作实践与近年钢结构典型事故原因相结合分析研究，总结钢结构施工安全和质量管理要点如下：（1）严把钢结构施工企业资质管理。把握建筑钢结构施工资质设置最新要求，确保钢结构施工企业资质符合要求，现场施工内容与资质范围相符。（2）重视钢结构设计管理。钢结构监管应向设计端前移，确保设计文件中钢结构设计深度符合要求，危大工程部位和注意事项得以明确，设计单位主要人员履职到位。183第 1 期中国建筑金属结构（3）强化钢结构施工安全监管。加强危大工程方案合规审核，盯紧起重吊装、高空安装作业、承载能力、拆除等方面重大安全风险源，确保钢结构作业人员安全。（4）加强钢结构施工质量监管。从原材料、焊接和高强度螺栓连接、安装稳定、施工监测、检测和验收等方面作为抓手，提升钢结构施工质量，减少质量缺陷和通病。（5）完善钢结构监管机制。通过完善监督计划、加强监督制度建设、提升监督人员专业素养等方式提升钢结构安全和质量监管标准化水平，提升监管效能。参考文献1 周楚荣.现代房建钢结构工程建设中的安装施工及其安全管理分析 J.中国建筑金属结构,2021,20(10):44-45.2 王名文.基于建筑钢结构设计的施工技术探究与质量控制措施 J.中国建筑金属结构,2023,22(04):17-20.3 程忆加,刘娜.医院大跨度钢结构连廊设计及施工技术 J.中国建筑金属结构,2023,22(10):4-6.4 SJG-46-2023,建设工程安全文明施工标准 S.5 南山区应急管理.西丽街道大疆天空之城大厦“10.3”一般高处坠落事故调查报告 R.深圳,2019.6 南山区应急管理.沙河街道天音大厦工程“227”一般高坠事故调查报告 R.深圳,2019.7 金华市应急管理局.金华经济技术开发区湖畔里项目“1123”较大坍塌事故调查报告 R.2022.8 深圳市应急管理局.深圳市体育中心改造提升拆除工程“78”较大坍塌事故调查报告 R.2019.9 深圳市住房和建设局.深圳市拆除工程技术指引 EB/OL.http:/ DBJ/T 15-170-2019,钢结构施工及质量验收规程 S.11 重庆市应急管理局.重庆市合川区金星玻璃制品有限公司 4 号库房“721”较大坍塌事故调查报告 R.2021.12 中华人民共和国住房和城乡建设部.房屋市政工程生产安全重大事故隐患判定标准(2022 版)EB/OL.https:/ 邓志勇,叶肖伟,倪一清,等.深圳证券交易所营运中心抬升裙楼施工阶段应力监测与分析 J.建筑结构学报.2013,34,(01):108-116.14 中华人民共和国住房和城乡建设部.建设工程质量检测管理办法 EB/OL.https:/ o R=（0.2546，0.5089，0.1976，0.0403，0）综合得分 F=900.2546+800.5089+700.1976+600.0403+500=79.873.3 评价结果分析依据最大隶属度原则，其中 0.5089 最大，属于良好的范畴。因此，可以得到该绿色办公楼的工程项目管理综合评价为良好。其中，5 个一级指标的得分情况为 F4 F2 F1 F5 F3，综合得分 79.87。说明此次工程管理过程技术方面相对来说运用得还不错，但在生态控制方面得分最低，说明还有待加强该方面的管理质效。从综合得分看，离良好的分数要求还有略微差距。4 结论本文分析了绿色办公楼工程项目管理质效的评价方法，吸收了 ANP 和 Fuzzy 的优势，得到了定量的评价数据。主要通过：（1）根据工程项目管理特点构建了评价指标体系；（2）利用 ANP 建立评价模型，确定指标权重；（3）专家对实例工程进行打分得到评价隶属度，结合权重用 Fuzzy 法对质效进行综合评价。结果表明，使用该方法对绿色办公楼工程项目管理质效进行评价，可以便于分析绿色办公楼工程项目管理中存在的不足，以此提高类似绿色建筑的工程项目管理质效。参考文献1 吴罗丹.绿色建筑工程管理中存在的问题与对策研究 D.浙江工业大学,2019.2 彭文阁.建筑工程项目绿色建造水平评价研究 D.中南大学,2022.3 王博涵,王彦潮,仲美玲.基于 BIM 技术的绿色建筑设计方法研究 J.中国建筑金属结构,2020,19(08):88-89.4 洪霄伟.基于灰色模糊评估模型的绿色建筑运营效果评估 J.工程管理学报,2021,35(06):13-18.5 黄定轩,黄雪梅,卢锐.基于 Bayesian 网络结构学习的绿色建筑项目风险网络分析 J.土木工程与管理学报,2022,39(03):16-26.6 Chen Yongxia.Construction Engineering Management and its Assessment SystemBased on Green Building MethodsJ.Journal of Commercial Biotechnology,2017,23(2).7 赵永泉,蓝天,倪伟.工程项目管理绩效评价系统建设策略 J.四川建筑,2022,42(05):301-303.8 谭跃进,陈英武,罗鹏程.系统工程原理(第二版)M.北京:科学出版社,2017.（上接第179页）