大直径柱弧形厚重石材干挂施工质量控制(qc)-secret.doc

提高大直径柱弧形厚重石材干挂施工质量一、工程概况天然石材独特的风格、亮丽的外形，使建筑物更具雄浑感和艺术感；石材干挂不受施工环境约束，可有效解决水泥砂浆粘结对石材吐碱渗透的弊病，在外墙面装饰中优势明显。当今，对建筑物外墙装饰越来越关注，很多公共建筑外墙采用石材幕墙装饰，干挂石材的安全可靠性、使用耐久性是一个重要的议题，值得我们研究、探讨。泉州市*中心配套工程建筑面积21379 m2，高度23.45 m；本工程石材幕墙约17562 m；柱墩座采用英国红棕石材光面板；柱、墙面石材采用厚霞红石材毛面板。其中正立面大直径圆柱（直径1.4 m）计26根，采用弧形厚重板材干挂，面积达2260 m2。本工程的大直径圆柱石材安装有以下特点。项目施 工 难 点1弧形石材厚重，最大的：中部厚度78 mm、平面展开尺寸1100600 mm、重量95kg，搬运、就位难。2石材呈弧形且厚重，普通的干挂件难于满足要求。3大直径圆柱石材拼缝高低、宽窄问题多。4圆柱高、直径大，垂直度、平整度必须严格控制。我司尚未独立承担过大直径圆柱石材饰面的的施工任务，缺乏类似的施工经验，为保证顺利施工，工程项目部成立QC小组展开PDCA循环活动。二、小组简介QC小组简介 表 1小组名称成立时间重新注册日期课题类型注册编号活动时间活动频次小组人数QC教育时间合理化建议备注：序号姓 名职 称文化程度职 务小组职务组内分工1工程师本科项目经理组 长组织策划2助 工中专施 工 员副组长方案实施3高 工硕士主任工程师成 员QC指导4工程师本科安 全 员成 员安全监督5高 工专科质 检 员成 员质量检查控制6助 工本科资 料 员成 员资料管理、成果整理7工程师本科材 料 员成 员材料验收8技 工高中班 组 长成 员现场实施9高 工本科分公司经理顾 问决策指导10高 工本科主任工程师顾 问技术指导制表： 日期：2008年10月5日三、选题理由1、本工程的质量目标是争创福建省优质工程，外墙石材幕墙是整个工程观感的主要部位之一。2、干挂石材的安全可靠性、使用耐久性非常重要；本工程圆柱直径大，石材呈弧形，厚又重，且安装位置高。3、石材幕墙承受自重、风荷载、地震作用以及受温差变化作用的影响，对受力的金属配件 干挂件要求高。4、总结一套较为成熟的干挂弧形厚重石材施工工艺，向用户提供优质的产品和服务。提 高大 直径 柱弧 形厚 重石 材干 挂施 工质 量四、现状调查2008年10月9日18日，项目部组织QC小组主要成员会同建设、监理单位，一同到各地石材生产厂家和已竣工的类似石材幕墙的工程（有福建*、福建*石材等3家石材厂家，石狮*大厦、泉州*大厦等7幢工程）进行参观、学习、交流，了解石材幕墙质量控制难点和完工后存在的质量问题，对外观质量等进行调查分析，共检查490点，合格404点，如表2，合格点率82.4 %。位置下移 破 损 缺棱掉角 接缝宽窄不一类似工程干挂石材允许偏差调查表 表 2序号项 目（所有项目抽检频数均为10）超 标 数 量工 程 编 号合计1#2#3#4#5#6#7#1板材表面缺损4343654292幕墙垂直度020001033相邻板角错位1212202104幕墙表面平整度000101025阳角方正010000016接缝高低差201010047接缝宽度465647537合计（频数：1077490 点）86备注：1#：石狮*大厦；2#：泉州*大厦；3#：泉州市*大厦；4#：泉州市*大楼； 5#：泉州市*医技楼； 6#：泉州市*大楼；7#：泉州*大楼。制表：* 日期：2008年10月20日12根据调查、统计，将情况绘成质量问题汇统计表。干挂石材质量问题统计表 表 3根据统计表绘制质量问题排列图如下序号项 目频数（点）累计频数（点）累计频率（%）1接缝宽窄不一373743.02表面质量缺损296676.73相邻板角错位超标107688.44接缝高低差超标48093.05其 他686100合 计86图1 干挂石材质量问题排列图制表：* 日期：2008年10月21日制图：* 日期：2008年10月21日从排列图中可以看出：接缝宽窄不一、表面质量缺损占总频数的76.7%，为“关键的少数”，是干挂石材的主要质量问题。五、确定目标值根据现状调查及本工程的特点，小组制定以下目标值弧形厚重石材幕墙安装合格点率由82.4%提高到91.8%设定依据： 1、类似工程中干挂石材允许偏差不合格点率（1-82.4 %=）17.6%，“接缝宽窄不一”、“表面质量缺损” 两个主要问题占不合格点率的76.7%，如得以攻克、降为次要因素，将使干挂石材合格点率提高76.7%-(88.4%-76.7%)217.6%=9.4%,从而达到91.8%目标值。2、本工程的质量目标是争创优质工程，装饰装修分部必须达到优良标准，外墙装饰项目石材幕墙是整个装饰装修分部工程的关键部位，根据建筑工程施工质量评价标准的规定，在质量验收检验批中，一般项目允许偏差合格点率必须90%。六、原因分析2008年10月2331日， QC小组应用关联图对两个主要问题进行原因分析，从中找到8条末端因素。弧形石材断面尺寸偏薄传统验算考虑不全加工机械保 养 差施工方案针对性不强接缝宽窄不一表面质量缺损测量仪器未定期鉴定新材料员情况不 熟挂槽打胶不 饱 满拆 架 时发生碰撞铣槽定位偏移工人缺乏专项教育挂件刚度不足就位微调困难安 装不准确未 核 对槽位尺寸人工操作不精细挂件松动石材验收不 认 真机械老化雨天施工检测工具误差安装方法不对成品保护不 到 位增援职工情况不熟注：末端因素：制图：* 日期：2008年10月31日七、要因确认QC小组全体成员对上述8个末端因素逐一进行验证，具体如下表。要因验证表 表 4末端因素验证 一末端因素挂件刚度不足确认时间2008年11月69日确认地点现场、市场负责人确认方法调查分析标 准石材干挂挂件刚度及干挂体系稳定性满足要求要因确认石材厚重，弧形；最大的：最厚处断面78 mm，最薄处断面33mm，平面展开尺寸1100600 mm，重量95kg；如采用普通类型的钢销式干挂件，经验算挂件抗剪强度： =167.5 MPap=140 MPa，不符合要求，且大面积石材干挂中应用无成功经验；故须另外选用合适的干挂件。是否要因是末端因素验证 二末端因素加工机械保养差确认时间2008年11月8日确认地点石材加工厂负责人徐金豪确认方法现场调查标 准石材加工机械正常运转要因确认徐金豪及材料员孙宏，2008年11月8日到石材厂家生产车间检查该厂有明确的加工机械保养制度： 每天上班前及下班后，对机械进行全面检查，有故障及时排除； 每5天进行1次机械保养； 每生产1批石材（不超过500块），进行一次机械保养。并设有专职保养人员1名，工作认真负责。是否要因非末端因素验证 三末端因素石材现场验收不认真确认时间2008年11月11日确认地点施工现场负责人林一平确认方法现场调查标 准石材符合建筑装饰装修工程质量验收规范9.4.14及9.4.19要求要因确认本工程外墙石材品种繁、数量多，共27种、6783块；安排材料员孙宏，对进场的每车次石材的裂痕、划伤、擦伤、色差等质量缺陷逐一验收，不合格品勒令退场，并对石材品种、规格统一编号、标识。是否要因非末端因素验证 四末端因素传统验算考虑不全确认时间2008年11月1516日确认地点社会负责人确认方法调查分析标 准石材强度fsc=3.72 Mpa、sc=1.86 Mpa，满足加工及运输要求要因确认石材幕墙一般只考虑平面石材的抗弯、抗剪强度验算，断面尺寸满足计算（石材强度fsc=3.72 Mpa、sc=1.86 Mpa）及规范要求即可。2008年5月23日，泉州裕丰嘉园小区入口门厅装饰圆柱（直径1.1 m），起初采用花岗岩石材面料，经计算，厚度为25 mm，多次加工后无法成型，后经多方探讨、研究，最终采用外墙仿真石漆。本工程正立面大直径圆柱（直径1.4 m）采用弧型厚重石材，除了验算石材的抗弯、抗剪强度，还需还要考虑石材的加工环节。是否要因是末端因素验证 五末端因素施工方案针对性不强确认时间2008年11月1819日确认地点项目部负责人确认方法调查分析标 准编制的施工方案能够准确指导现场施工要因确认石材幕墙施工前，项目部傅志明于2008年11月18、19日两天，组织项目部管理人员及班组长、带班、班组技术骨干讨论传统方案的优缺点。传统方案中，采用人工搬运、就位、调整。本工程石材厚重，弧形；最大的：平面展开尺寸1100600 mm，重量95kg，且钢管外脚手架架宽900mm，架上操作空间小，采用传统方案的简单人工操作，安装、微调困难。需要制定针对性的施工方案。是否要因是末端因素验证 六末端因素测量仪器未定期鉴定确认时间2008年11月20日确认地点施工现场负责人林一平确认方法现场调查标 准现场使用的测量仪器精度符合要求要因确认1、1台经纬仪(TDJ2)于2008年9月11日送泉州市计量所检测，证书编号为CD-JC 12/07-0147。2、1台水准仪(S3)于2008年9月21日送泉州市计量所检测，证书编号为CD-JC 12/07-0128。是否要因非末端因素验证 七末端因素雨天施工确认时间2008年11月24日确认地点施工现场负责人阮楚确认方法现场调查标 准施工操作环境不湿滑要因确认2008年11月24日，工程项目部安排阮楚订阅天气预报信息，施工期间每天了解天气情况，在雨天来临前提前通知外墙石材干挂班组暂停施工。是否要因非末端因素验证 八末端因素工人缺乏专项教育确认时间2008年11月2528日确认地点施工现场负责人徐金豪确认方法现场调查标 准作业人员100%考核合格，质量意识落实到位要因确认1、2008年11月25日，项目部对班组长及操作工人计35人，认真细致地进行全面交底和专题讲座。2、2008年11月26日，小组对参与本工程石材挂槽打胶的6个工人进行了现场测试，所有工人均考核合格。姓名黄真宜梁志强王文文李松国胡宗明林溪贵成绩合格合格合格合格合格合格3、2008年11月27日，项目部组织学习、交流，明确质量责任和奖罚制度，严格执行，在拆架时派专人现场负责。4、2008年11月28日，项目部人员在日常巡检中，对已铣槽的10块石材进行核对，槽位位置准确。铣槽尺寸允许偏差巡查结果一览表序号槽宽偏差（0+0.5）槽长偏差（0+0.5）槽深偏差（-0.5+0.5）1+0.3+0.2+0.22+0.3+0.2-0.13+0.1+0.4+0.34+0.4+0.3+0.45+0.2+0.1-0.26+0.2+0.3-0.47+0.1+0.3-0.18+0.3+0.3+0.29+0.1+0.1+0.110+0.4+0.2-0.4是否要因非制表：* 日期：2008年11月30日八、制定对策要因确定后，QC小组遵循5W1H原则,制定以下对策表。 对 策 表 表 5序号主要原因对 策目 标措 施地点完成期限负责人1挂件刚度不足选择合理的干挂件在7度设防地区，保证石材幕墙整体刚度、稳定性1、比较分析各类挂件构造机理、性能等。2、选择强度高、整体性好的不锈钢挂件。施工现场2008年12月12日2传统验算考虑不全考虑各方因素，验算石材断面尺寸幕墙石材强度fsc=3.72 Mpa、sc=1.86Mpa，且便于加工运输1、抗弯、抗剪验算，选择合理石材厚度；2、结合加工机理，并考虑运输情况，选择弧型石材厚度；3、确定石材厚度。公司2008年12月13日3施工方案针对性不强方案细化，针对性要强石材破损率率为0，保证安装质量1、制定有针对性的施工方案，报公司技术质量部审批；2、施工前对石材进行统一编号；3、采用滑轮组依次吊装就位石材；4、严格按制定方案施工。施工现场2009年3月制表：* 日期：2008年12月3日九、实施对策根据制定的对策，QC小组全面展开进行实施。实施一：选择合理的干挂件2008年12月512日，QC小组副组长*组织班组长*及有实践经验的6位工人，到正在施工的*花园、*花园等工程，了解石材干挂挂件的选择事宜。2008年12月13日，相关人员在项目部办公室就石材干挂挂件问题进行研究，对比分析挂件类型，结合工程特点选择合理挂件。各式挂件对比分析表 表6序号干挂件类 型构造机理应力情况性能成本适用地区样 式结论1钢销式用销针、垫板，在板材边沿开孔连接应力较集中刚度差成本一般地震活跃地区禁用不适用2背拴式石材背部打孔，用背拴与幕墙框架龙骨连接，组成干挂体系背拴、骨架均匀承载，应力较集中，石材破坏时不易整体脱落承受载及抗震性能较好成本高，加工精度要求高使用较少，多用于高级装修及抗震等级高的地区不适用3通槽式石材相邻处开通槽，用不锈钢条或铝合金条挂件连接，与幕墙框架组成干挂系统加工后挂件受力较均匀，面板强度降低，易破坏施工方法较简单，承受荷载、抗震性能一般成本偏高较少使用不适用制表：陈伟昌日期：2008年12月12日4短槽式石材相邻面板采用不锈钢蝴蝶挂件或T型挂件连接，与幕墙框架组成干挂系统受力较好，加工后面板应力相对集中，石材破坏时不易整体脱落施工方法简单，承受荷载、抗震性能良好，成本适中适用于各个地区适用 结合本工程大直径圆柱石材饰面单块石材呈弧形、面积广、重量大的特点，考虑到安全性能、施工简便、质量控制、综合成本等综合因素，本工程石材饰面干挂件初步采用短槽式(托板)连接石材。随后，将本工程石材幕墙采用短槽式干挂件型式，以书面的形式报原设计单位（*大学建筑设计研究院）审批；最终，该方案获得认可（详右图（略）工作联系单，编号：外立面*），本工程中石材幕墙按认可的方案进行施工。实施小结一：选用短槽式干挂件，保证了 7度设防地区（*）石材幕墙的整体刚度、稳定性实施二：考虑各方因素，验算石材断面尺寸2008年12月713日， QC小组组长*到省*建装饰装修公司，与石材幕墙专业设计技术人员一道研究，确定弧型石材的厚度。依据一：根据挂件及石材类型，选取最大尺寸1100mm600 mm进行石材的抗弯和抗剪强度验算。通过验算，确定石材加工的理论厚度为30mm。垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEAk=EmaxGk/A=50.12618/(1100600)=0.00056 MPa其中： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数，取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.12； Gk：石材板块的重力荷载标准值(N)=0.031.10.62.6100001.2=618 N； A：幕墙平面面积(mm2)。石材板块荷载集度设计值组合采用Sw+0.5SE设计值组合：q=1.4wk+0.51.3qEak=1.40.002393+0.51.30.00056=0.003714 MPa其中：wk：作用于幕墙上的风荷载标准值（MPa），泉州沿海地区取0.002393。石材的计算边长 a短槽连接边边长：1100 mm； b无槽边边长：600 mm； a1：短槽中心到面板边侧距离180 mm； a0：计算短边边长(mm) ，a0=600 mm； b0：计算长边边长(mm)； a-2a1=740b=600， b0=740 mm。验 算短槽托板在石材中产生的剪应力校核校核依据：1sc=1.86Mpa1=qab/(n(t-c)s)=0.00371411006001.25/(2(30-6)80)=0.798 MPa1.86 MPa 石材抗剪强度能满足。其中： 1：短槽托板在石材中产生的剪应力设计值(MPa)；sc：石材的抗剪强度设计值(MPa)； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； a：短槽连接边边长(mm)； b：无短槽边边长(mm)； ：应力调整系数，取1.25； n：一个连接边上的短槽数量：2； t：石材厚度：30 mm； c：短槽槽口宽度：6 mm； s：单个槽底总长度：80 mm。石材强度校核校核依据：fsc=3.72 MPa应力设计值为：=6mqb02/t2=60.09180.0037147402/302=1.245 MPa3.72 MPa强度能满足要求。其中：石材中产生的弯曲应力设计值(MPa)；fsc：石材的抗弯强度设计值(MPa),花岗岩石材取3.72； m：四点支撑石材最大弯矩系数，按短边与长边的边长比0.550，查表得：0.0918； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； b0：计算长边边长(mm)； t：石材厚度：30mm。短槽托板剪应力校核校核依据：2p=140MPa；2=qab/(2nAp) =0.00371411006001.25/(2280)=9.58 MPa140 MPa 短槽托板抗剪强度能满足。其中：2：短槽托板的剪应力设计值(MPa)；p：短槽托板的抗剪强度设计值(MPa)； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； a：短槽连接边边长(mm)； b：无短槽边边长(mm)；：应力调整系数，取1.25； n：一个连接边上的短槽数量：2； Ap：短槽托板截面面积：80 mm2。图3 石材幕墙圆柱处节点大样图图4 模型简图依据二： 依据三：考虑弧形石材加工机理，如果石材采用进口线锯石材加工机械进行加工，成本约需增加180%，本工程弧形石材幕墙共2260 m2，需增加投资172.89万元；通常，石材采用弧形石材切割机两次切割。弧形石材切割机原理为转盘的转动带动曲柄连杆机构运动，曲柄连杆机构的运动带动旋转轴往复摇摆转动，旋转轴带动刀具作往复摇摆转动，从而在圆弧的切线方向产生较大的剪切力，厉害时会造成石材开裂。根据石材加工厂、单块弧形石材运输、吊装长期积累的经验，直径1.4 m、圆心角90o的弧形石材中部厚度78 mm。根据金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001)规定，毛面板厚度比光面板增加3 mm，本工程中采用的毛面板块理论厚度应该为33mm。经过验算，结合石材加工机理、运输吊装情况，最终选择合理的石材厚度进行加工；报送原设计单位（*大学建筑设计研究院）审批，并获得认可，详工作联系单（略）（编号：外立面*，同实施一）；本工程弧形板材外形酷似月牙形，最终确定两端厚度为33 mm，中间厚度为78 mm。实施小结二：幕墙石材强度fsc=3.72 Mpa、sc=1.86Mpa，且便于加工运输实施三：方案细化，针对性要强1、制定石材安装施工方案放 样安装骨架检查放线精度质量检查石材编号不锈钢挂件安装滑轮组吊装石材，就位、微调密封、清扫全面综合检查2008年12月13日，该方案报公司技术质量部审批，获得认可。2、2008年12月15日，对有关施工班组交底，在施工前必须对石材进行统一编号，按施工流程采用滑轮组吊装就位。至今，石材幕墙组工人一直按该办法吊装an就位石材。3、通过参考有关石材饰面的施工资料和以往的施工经验，经小组成员与班组讨论后，考虑本工程石材厚重、架上空间小的特点，传统人工操作不能方便的起吊并准确的安装，决定采用一个定滑轮固定，结合一个动滑轮起吊的滑轮组进行吊装最为实用。按照施工的先后顺序通过滑轮组进行吊装、就位。4、严格遵照制定的施工方案施工。实施小结三：全部共27种、6783块石材完好无损，保证了石材安装质量十、效果检查效果一：实现了课题设定的目标值2009年3月5日，QC小组成员对本工程施工完的石材饰面进行全面质量检查。安装完成的石材幕墙牢固稳定，安全可靠，庄重大方；对本工程干挂石材幕墙进行现场实测，主控项目全部符合要求，一般允许偏差项目：共检查490点，合格454点，如表7。本工程干挂石材一般项目允许偏差调查表 表 7序号项 目（所有项目抽检频数均为 10）超 标 数 量部 位 编 号合计柱1柱2柱3柱4柱5柱6柱71板材表面缺损101011262幕墙垂直度020010033相邻板角错位021120284幕墙表面平整度100001025阳角方正020010036接缝高低差211200287接缝宽度02020116合计（频数：1077490 点）36制表：* 日期：2009年3月5日 干挂石材主要质量问题“接缝宽窄不一”、“表面质量缺损”已经解决，本次活动成果是有效的。对策实施后，干挂石材一般项目合格率达到了92.7 %，实现了课题设定的目标，比预期目标值高出0.9%。效果二：收到良好的社会效益通过本次QC活动，本工程质量得到保证，特别是外墙石材幕墙质量可靠、造型优美、气势雄浑，受到建设单位等的好评。泉州市*中心迁建工程领导小组负责人，在2009年3月7日“泉州市*中心工程协调会”的发言中，对我司的施工质量给予充分肯定：“泉州市*中心配套工程，外立面弧形石材幕墙拼接工整，接缝严密，圆滑流畅，美观大方，体现出了*作为大型国有企业的综合实力”。效果三：QC小组团队精神获得提升通过这次QC活动，小组成员在质量意识、个人能力、QC知识、解决问题的信心、团队精神上都得到相应的提升。小组成员自我评价表 表 8项 目自我评价活动前得分活动后得分质量意识34个人能力45QC知识24解决问题的信心34团队精神3图 6 雷达图制图： 日期：2009年3月9日5制表：* 日期：2009年3月9日 十一、巩固措施 1、QC小组将活动中有关“提高大直径柱弧形厚重石材干挂施工质量”的资料加以搜集整理，编制弧形厚重石材干挂作业指导书（*，经过公司总工室审批，纳入公司第三层次的技术管理文件，用以指导今后类似工程的施工。2、QC小组活动过程中，通过外立面石材幕墙的施工实践，积累了较为成熟的经验，对我司于1999年完成的饰面石板材干挂施工工法【*】有所创新、发展，形成新的施工工法，并报送福建省建设厅审批。 3、在本工程的后续工程（干部周转房）石材幕墙施工中，严格按弧形厚重石材干挂作业指导书认真执行，幕墙安装合格点率达到93.1%，得到建设单位、监理单位等部门的肯定。十二、总结及今后打算1、在本次QC活动中，我们运用科学方法分析、解决问题，不断创新，攻克了弧形厚重石材干挂施工中的主要质量问题，但我们也认识到了没有工艺是十全十美的，只有不断的总结经验，从实践中积累更多的知识，理论与实践相结合，才能实现工程质量的提高。2、本QC成果在泉州市*中心配套工程中得到成功应用，QC小组成员工作热情得到极大鼓舞，我QC小组拟定的下一个课题是“消除屋面面层饰面砖非整砖铺贴”。