[qc成果]控制大跨度多层钢桁架整体提升合拢质量-secret.doc

控制大跨度多层钢桁架整体提升合拢质量

编制单位：苏州***建建筑集团有限公司
发 布 人：***
编制日期：二OO九年五月十二日

一、工程概况
***文化论坛国际会议中心由中央的论坛会址、西部的接待区、东部的景观区组成，建筑面积66000 m2，分地下二层，地上六层，六层以上为望湖阁部分，主要设多功能厅、600人报告厅、大会议厅、国际会议厅、会议室等。
此次提升的钢结构桁架位于整个论坛区中心部位，为三层单向桁架，共5榀主桁架，东西长54米，南宽45米，矢高8.1米，包括四层以上钢结构桁架以及望湖阁第一节钢柱，提升高度18.45m，提升总吨位约1088吨。
四层桁架位于5-9轴共五榀，五榀桁架之间由三层水平梁连接。其中6、7、8轴桁架在M-P范围内承担望湖阁重量，7轴桁架依靠两侧P-J轴桁架支撑。
单榀桁架形式

四层桁架立体图

四层桁架整体图
二、QC小组简介
小组名称
苏州二建建筑集团有限公司***论坛QC小组
注册日期
2008年7月
课题名称
控制大跨度多层钢桁架整体提升合拢质量
注册号
SZEJGJG2008-07
活动日期
2008年7月——2009年2月
课题类型
攻关型
序号
组内职务
姓名
性别
年龄
文化程度
职务
职称
1
组长

男
35
大专
主任工程师
工程师
2
副组长

男
32
大专
项目经理
工程师
3
组员

女
28
本科
技术科科长
助理工程师
4
组员

男
27
本科
项目工程师
助理工程师
5
组员

男
55
高中
质量员
工程师
6
组员

男
54
高中
车间主任
工程师
7
组员

男
26
本科
施工员
助理工程师
8
组员

男
38
初中
安装工人
工人
9
组员

男
33
高中
测量员
工人
10
组员

男
53
高中
提升工人
工人
11
组员

男
51
初中
制作工人
工人
制表人：*** 日期：2008.07
小组活动计划：
1. 2008年7月，小组组建成员，接受60学时TQC学习培训；
2. 2008年8月～2008年9月，计划（PLAN）阶段；
3. 2008年10月～2009年1月，实施（DO）、检查（CHECK）阶段；
4. 2009年2月，处理（ACTION）阶段。
小组活动计划表
内容
2008年
2009年
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
15
31
15
30
15
31
15
30
15
31
15
31
15
28
选题分析

设定目标

原因分析

要因确认

制定对策

对策实施

检查效果

总结

制表人：*** 日期：2008.07
三、选题理由
1. 由于施工工期比较紧，施工难度高，且业主要求必须保证施工质量，公司要求必须采取一切措施确保四层钢桁架整体提升顺利完成，施工质量成优。
2. 为保证四层钢桁架整体提升准确合拢，要求10个提升点，25个接口的偏差符合规范要求，错位偏差不超过3mm。
3. 钢桁架整体提升施工在公司承接的工程中是第一次，施工安全重于泰山，整体提升只许成功，不能有任何失误。
四、现状调查
我们小组成员对以前竣工的大跨度二层钢桁架安装工程的合拢质量一次通过进行调查分析，得到质量信息312点，其中缺陷的有39点，调查记录如下：
桁架合拢质量调查表
序号
工程名称
统计情况
达能饼干生产车间
苏大图书馆
陆慕中学体艺楼
时代广场屋面桁架
太仓大半泾地块连廊
合计
1
统计点数
34
68
52
82
76
312
2
问题数
5
8
7
10
9
39
3
合格率
85.3%
86.8%
86.5%
87.8%
88.2%
87.5%
制表人：*** 日期：2008.09
由上调查表可知，桁架的合拢质量一次通过的平均合格率仅为87.5％，本工程需要解决这个问题。
我QC小组于2008年9月2日召开专题会议，对缺陷点进行了讨论分析研究，收集整体提升工程的资料，数据进行分类整理，归为6类因素，统计如下：
影响桁架整体提升合拢质量的因素统计表
序号
影响桁架整体提升合拢质量的因素
频数
累计频数
频率(%)
累计频率(%)
1
大跨度钢桁架地面拼装偏差
15
16
42.8
42.8
2
整体提升同步性
13
28
37.1
79.9
3
劲型柱安装偏差
4
32
11.4
91.3
4
桁架拼装起拱值不够
2
34
5.8
97.1
5
其他
1
35
2.9
100
6
合计
35
100
制表人：*** 日期：2008.09
根据调查表，制成排列图：

从排列图中可以看出，“大跨度钢桁架地面拼装偏差”和“整体提升同步性”是影响桁架整体提升合拢质量的主要问题。
五、设定目标
2008年9月8日，小组召开会议，确定本次活动的目标为：
对大跨度钢桁架地面拼装偏差和整体提升同步性进行技术攻关，制定科学的施工方案，确保提高桁架合拢质量。具体目标值如下：钢桁架整体提升合拢质量一次通过的合格率达到96％，符合设计规范要求，桁架合拢接口偏差≤3mm，整体提升同步性≤10mm。
目标可行性分析：
1、该工程是我集团公司创优夺杯的重点工程之一。公司总工、技术科、生产车间和项目部全体工作人员群策群力，团结一致攻克难点，在施工前对施工方案进行分析研究，并进行了专家论证。我QC小组成员在一起工作多年，有着良好的团队合作精神、敬业精神，我们的施工队伍做钢结构吊装已有了20年以上的施工经验。
2、从排列图中可以看出主要影响桁架整体提升合拢质量的问题是“大跨度钢桁架地面拼装偏差”和“整体提升同步性”，占累计缺陷的79.9%，如果将其问题完全解决后合拢质量的实测合格率为97.5%，87.5%+（1-87.5%）*79.9%=97.5%。
结论：我QC小组成员经过讨论分析后，一致认为大家齐心合力完成制定的目标钢桁架整体提升合拢质量一次通过的合格率达到96％是可以实现的。
六、原因分析
2008年9月11日由QC小组组长朱江组织小组全体成员围绕课题展开讨论， 运用关联图展开原因分析：

七、要因确认
从分析图中可以看出，造成合拢点焊接接口准确性的末端因素共有10项，QC小组根据以上原因分析指定要因确认计划表，并根据检查情况进行要因确认。
要因分析确认表
序号
末端因素
确认内容
确认方式
负责人
结果
确认时间
1
技术准备工作未完全
下料前做好工程技术交底工作，严格控制构件的加工质量
调查查看

非要因
2008.8
2
加工设备老化
更换老化设备，对平时使用的设备勤加保养，加强设备检修频率
调查查看

非要因
2008.8
3
测量人员的技能差
测量人员均持证上岗，并在开工前进行详细的测量技术交底工作
现场查看

非要因
2008.9
4
质量监督巡查不到位
将本项目质量控制目标明确交底并进行每日质量巡检工作，做到现场有人施工就有人监督。
现场察看

非要因
2008.9
5
测量仪器精度不够
开工前将工程所用测量仪器送检达到规范要求后使用
现场察看

非要因
2008.9
6
桁架拼装轴线及标高控制不到位
由于是整体提升，桁架的拼装轴线标高与劲性柱轴线标高不一致的话，合拢时就会产生偏差，影响合拢接口的质量
分析论证

要因
2008.9
7
桁架现场焊接变形
厚板焊接作业的焊接变形对桁架的地面整体拼装影响较大，直接可以导致提升到位后合拢接口的误差
分析论证

要因
2008.9
8
整体提升设备检修保养不到位
由于200t千斤顶不常用，在工厂的保养及检修是设备正常使用的关键，如设备出现故障，对工程质量和安全都会有很大影响
调查查看

要因
2008.9
9
整体提升设备操作人员水平不够
项目部对整体提升人员进行详细的技术交底工作，并通过考试合格后方可上岗
调查查看

非要因
2008.9
10
整体提升当天天气情况
项目部关注准备提升阶段的天气情况，确认提升当天天气无雨，风力不大于5级
分析调查

非要因
2008.9
制表人：*** 时间：2008.09
经过我们对10条末端因素进行分析，总结出3个主要末端因素，分别是：1. 桁架拼装轴线及标高控制不到位；2. 桁架现场焊接变形；3. 整体提升设备检修保养不到位。
八、制定对策
针对上述3条主要原因，我QC小组按成员提出了对策，进行了讨论分析，制定了选择评价表。
对策评价选择表
序号
要因
对策
评价
有效性
可实施性
经济性
可靠性
综合得分
选择
1
桁架拼装轴线及标高控制不到位
桁架拼装按轴线顺序安装
△
○
○
△
8

桁架拼装按轴线对称拼装，从中间往两边依次安装
◎
○
△
◎
14
★
2
桁架现场焊接变形
按正常焊接工艺焊接桁架
△
○
◎
△
10

定制针对每榀桁架的每个接头的焊接顺序
◎
○
△
◎
14
★
3
整体提升设备检修保养不到位
对设备进行全面保养并做一次满负载实验，提升前做联机调试
◎
◎
△
◎
16
★
对设备进行全面保养，提升前做联机调试
○
◎
○
△
12

注：◎ 5分 ○ 3分 △ 1分 制表人：*** 时间：2008.09
根据对策评价表，按5W1H原则制定了对策表：
对策表
序号
主要原因
对策
目标
措施
地点
负责人
时间
1
桁架拼装轴线及标高控制不到位
加强控制，严格按照安装测量工艺进行操作
轴线偏差≤3mm，标高≤5mm，
1、桁架现场拼装根据规范起拱1/1000用胎架抄平放置。
2、桁架拼装按轴线对称拼装，从中间往两边依次安装 采用先栓后焊的方式，形成整体
现场

2008.10
2
桁架现场焊接变形
严格按照焊接工艺评定及针对本工程的焊接方案进行操作
焊接后，轴线偏差≤3mm
1、根据拼装后测量的数据，论证定制针对每榀桁架的焊接顺序
2、及时给电焊工进行交底，保证焊接完成后轴线偏差最小。
现场

2008.11
3
整体提升设备检修保养不到位
严格按照整体提升论证方案实施
整体提升同步≤10mm
1、在设备出厂前对设备进行全面保养，并做一次满负载实验，方可运至现场做提升准备。
2、10个提升点20个千斤顶联机，电脑统一控制
3、提升每走一个行程，通过电脑进行微调，在桁架上挂尺，每走4个行程，用水准仪进行抄平
4、提升设备故障排除方法及安全保证措施
工厂
现场

2008.12
制表人：*** 时间：2008.09
九、对策实施
实施一：严格按照桁架安装测量工艺进行操作
大型桁架跨度45m、宽约54m、高度达8m、单根构件重10t以上，大型桁
架的拼装是本工程的重点，也是难点。地面拼装降低了拼装高度，容易保证精度。但控制难度仍然很大，如果拼装精度不高，提升以后很难和两侧的钢柱牛腿合拢。
1、桁架现场拼装根据规范起拱1/1000用胎架抄平放置
地面拼装前，对进场钢构件进行验收，并在构件上做好相应的安装标高及位置线。
桁架在地面拼装时，每个接口位置处设拼装台，为了保证拼装精度，利用［16a槽钢制作钢板凳做拼装台，钢板凳上放置不同厚度的钢板保证桁架的起拱值。拼装台用高精度的仪器（经纬仪、水准仪等）严格超平、放线。保证支架稳定，在拼装期间不发生变形。

桁架地面拼装测量
2、桁架拼装采用按轴线对称拼装，先栓后焊的方式，形成整体
我们把5榀钢桁架的弦杆分为上、中、下弦，按照由下向上，由中间向两侧，即由7轴向两侧的顺序进行拼装。
两榀桁架拼装完毕后，立刻安装桁架间的连系杆，使之形成稳定的整体。桁架拼装过程中，确保当天拼装的构件形成结构稳定体系。
桁架拼装完毕要先拧高强螺栓后焊接，焊接时先焊桁架主弦杆，后焊腹杆。焊接前测量桁架矢高，确保桁架与劲性柱牛腿矢高相同无偏差。
桁架在地面拼装和焊接过程中，使用高精度的测量仪器（DJ2电子经纬仪及C30II水准仪），配备高水平的测量人员监控桁架的变形情况，尤其是焊接前与焊接后预起拱的变化，发现异常，及时查找原因并采取有效措施进行调整。
桁架拼装完成后，对轴线及标高做了复测，数据如下：
桁架拼装完成后轴线偏差数据(mm)

5轴（mm）
6轴（mm）
7轴（mm）
8轴（mm）
9轴（mm）
P轴
桁架上弦
东偏1
西偏2
西偏1
东偏1
东偏2
桁架中弦
东偏1
西偏1
西偏2
东偏1
东偏2
桁架下弦
东偏2
西偏2
西偏2
东偏1.5
东偏1.5
J轴
桁架上弦
东偏2
西偏2
西偏2
东偏2.5
东偏2
桁架下弦
东偏2
西偏3
西偏1
东偏2
东偏1.5
桁架拼装完成后标高偏差数据(mm)

5轴（mm）
6轴（mm）
7轴（mm）
8轴（mm）
9轴（mm）
P轴
桁架上弦
+3
+2
+2
+2
-2
桁架中弦
+2
-2
+1
+3
+1
桁架下弦
+1
-1
+2
-1
+2
J轴
桁架上弦
-1
+2
+4
+2
+2
桁架下弦
+2
-1
-1
+2
+3
制表人：*** 时间：2008.12
实施效果：从上表数据中可以看出，桁架拼装轴线最大偏差在3mm内，标高误差控制在4mm内。
实施二：严格按照焊接工艺评定及针对本工程的焊接方案进行操作
本工程用钢量较大，多数为厚板焊接作业，焊接变形对桁架的地面整体拼装影响较大，直接可以导致提升到位后合拢接口误差较大。
1、根据拼装后测量的数据，论证定制针对每榀桁架的焊接顺序
现场技术负责人及时与现场测量人员进行沟通，针对拼装后的测量数据，利用焊缝本身的焊接收缩，来微调桁架拼装偏差，并消除焊后的收缩偏差。具体做如下工作：
1）焊接顺序与吊装顺序协调一致，并考虑焊接本身的技术问题，为减小收缩变形与应力，焊接顺序做到均衡对称。
2）待一榀桁架拼装完毕，高强螺栓终拧，钢桁架形成稳定的刚度单元后再
进行焊接作业。
3）为控制钢桁架主弦杆焊接变形，钢桁架主弦杆的安装节点焊接接头采用双人双机对称焊接，换人不停机，一次焊接完成。
4）采用双人双机焊接时，2人以均速对称焊接，打底3～4层，每层起、收弧处错开30～50㎜，成阶梯状。焊到转角处放慢速度，保持运条的匀速度，使焊缝饱满。
5）二次施焊按正常施焊工艺进行预热、后热和保温缓冷。预热和后热采用火焰加热。预热和后热在距焊口两侧不小于100mm范围内进行。
6）为避免焊缝急速冷却，产生很大的残余应力，厚度大于40mm板进行后热处理。后热结束，立即用石棉布包覆焊缝，缓冷至常温。
7） H型钢弦杆对接处焊接顺序

先在上下柱的翼缘上由两名焊工对称施焊至板厚的1/3时，转到腹板焊接至板厚的1/3，切去耳板，连续焊接翼缘至坡口填满再转至腹板焊满。每两层之间焊道的接头互相错开。
8）钢梁焊接顺序
柱梁节点上对称安装的两根梁同时焊接，待其焊缝冷却至常温后再焊另一端。同一根梁的梁的两端保证不同时焊接作业，先焊一端焊缝，等其冷却后，再焊另一端；
同一根梁节点的焊接做到先焊下翼缘，再焊上翼缘，上下两翼缘板焊缝的方向相反。
2、及时给电焊工进行交底，保证焊接完成后轴线偏差最小
现场技术负责人将测量数据汇总后，讨论得出针对每榀桁架的焊接顺序，制成小图，以书面的形式及时对电焊工进行交底工作，保证焊接完成后轴线偏差最小。
桁架焊接完成后，对轴线及标高做了复测，数据如下：
桁架焊接完成后轴线偏差数据(mm)

5轴（mm）
6轴（mm）
7轴（mm）
8轴（mm）
9轴（mm）
P轴
桁架上弦
东偏1.5
东偏1
西偏1
东偏1
东偏2
桁架中弦
东偏2
西偏1
西偏2
东偏1
东偏1
桁架下弦
东偏2
西偏1
西偏3
东偏1
东偏1.5
J轴
桁架上弦
东偏1
西偏2
西偏2
东偏2
东偏2
桁架下弦
东偏2
西偏2
西偏1
东偏2
东偏1.5

桁架焊接完成后标高偏差数据(mm)

5轴（mm）
6轴（mm）
7轴（mm）
8轴（mm）
9轴（mm）
P轴
桁架上弦
+2
+2
+1
+1.5
-2
桁架中弦
+2
-1
+1
+1.5
+1
桁架下弦
+1
-1
+2
-1
+2
J轴
桁架上弦
+1
+2
+2
+3
+2
桁架下弦
+2
-1
-1
+2
+2
制表人：*** 时间：2009.01
实施效果：从上表数据中可以看出，桁架焊接完成后轴线最大偏差在3mm内，标高误差控制在3mm内。
实施三：严格按照整体提升论证方案实施
整体提升施工工艺方法是本工程最大的难点之一。公司吸取国内其他工程的施工经验，针对本工程特点，提出了整体提升的施工方案，并对该施工方案进行了专家论证。
1、在设备出厂前对设备进行全面保养，并做一次满负载实验，运至现场做提升准备。
提升设备运抵现场之前，均在工厂进行保养和加载实验。

加载实验
2、10个提升点20个千斤顶联机，电脑统一控制
本次提升点布置计算，采用Midas/Gen进行建模，根据《钢结构设计规范》进行验算。在提升中将被提升结构的自重作为活荷载按照1.4系数组合，其他荷载组合按照《荷载规范》进行。
提升点布置

计算得出反力表，如下所示：
提升点
提升力（t）
配置千斤顶（t）
个数
安全系数
1
107.3
100
2
0.54
2
176.8
200
2
0.44
3
176.0
200
2
0.44
4
177.6
200
2
0.44
5
108.1
100
2
0.54
6
90.1
100
2
0.45
7
126.2
200
2
0.32
8
128.3
200
2
0.32
9
127.1
200
2
0.32
10
90.9
100
2
0.45
我们采用计算机液压同步整体提升技术，10个提升点20个千斤顶连接，电脑统一控制所有提升点的同步性。

千斤顶布置

传感器 提升计算机
3、提升每走一个行程，通过电脑进行微调，在桁架上挂尺，每走4个行程，用水准仪进行抄平
桁架拼装、焊接完毕，经检验合格后，进行试提升。桁架离开胎具30cm后，锁定所有千斤顶，停留一夜（12小时以上），观察桁架的变形情况。桁架起拱的变化和试提升前的结果对比，发现提升前后钢桁架的起拱及挠度变化均满足设计要求。
桁架每提升4个行程需要进行一次抄平作业，如误差超过10mm，立刻进行单机调试作业，使桁架在提升过程中保持在同一平面上。
在提升过程中，配合水准仪、经纬仪严密监测各提升点的位移、标高及受力情况，发现水平偏移或四个提升点不同步时，通过计算机控制系统及时进行调整。

整体提升桁架抄平作业
4、提升设备故障排除方法及安全保证措施
提升设备故障排除方法及安全措施如下：
（1）液压系统泄漏：更换相应的密封圈；
（2）控制阀卡涩：清洗控制阀，清洁油液；
（3）异常情况紧急报警：在每个吊点设置有紧急停机按钮，一旦出现异常情况，可以实现全系统停机；
（4）所有千斤顶经过保养清洗工作，并做耐压试验，确保提升期间千斤顶使用完好。
（5）提升所用的其他设备经过检查、标定。
（6）提升牛腿、吊耳、提升支架安装完毕使用前，成立验收小组进行全面检查验收，绝对不留安全隐患。
（7）整体提升期间，现场警戒线以内严禁非操作人员出入，每个提升点位均安排观测人员，并配好对讲机，发现异常情况及时报告。
（8）遇5级以上大风及雨天要停止提升，并采取固定措施。
本次整体提升高度共18.45m，提升同步性测量数据如下：
钢桁架整体提升同步测量数据
序号
提升高度

5轴
6轴
7轴
8轴
9轴
1
行至1.2m
P轴
71.5
70
70
70
70.5
J轴
71
70
71.5
71
70.5
2
行至2.4m
P轴
35
35
30
35
30
J轴
30
30
40
35
30
3
行至3.6m
P轴
55
55
60
60
50
J轴
55
55
60
60
50
4
行至5.1m
P轴
48
52
58
58
50
J轴
48
42
52
55
48
5
行至6.3m
P轴
55
50
50
48
55
J轴
50
40
48
50
45
6
行至7.5m
P轴
35
40
37
42
39
J轴
33
34
38
41
35
7
行至9.7m
P轴
71
76
66
72
68
J轴
71
77
67
73
70
8
行至11.2m
P轴
65
60
62
67
58
J轴
65
61
62
60
58
9
行至12.7m
P轴
45
37
39
46
38
J轴
40
38
45
44
39
10
行至14.2m
P轴
88
87
86
85
84
J轴
85
78
79
83
82
11
行至15.7m
P轴
50
52
49
53
45
J轴
50
55
53
52
50
12
行至17.2m
P轴
44
50
53
45
52
J轴
45
54
52
46
51
制表人：*** 日期：2009.01
实施效果：从上表中可以看出，提升同步性误差控制在10mm之内，提升过程无异常情况。
十、效果检查
1、目标效果
对策实施完成后，在监理单位验收前，小组成员对桁架整体提升10个合拢点25的焊缝接口的偏差进行了验收，数据如下：
四层桁架合拢点偏差数据

制图人：*** 日期：2009.01
从上图中可以看出，桁架整体提升10个合拢点25的合拢接口偏差均≤3mm。，合拢质量一次合格。
目标完成情况柱状图（合格率）

制图人：*** 日期：2009.01
结论：通过实施本次QC活动的措施和对策，钢桁架整体提升合拢质量一次通过的合格率达到100％，并符合设计规范要求，桁架合拢接口偏差≤3mm，钢桁架合拢质量一次成优。
2、经济效益
通过本次QC活动，我们也取得了一定的经济效益，钢桁架合拢时间比业主要求的工期进度提前了10天。人工费节约了：51（人）*120元/工日*10工日＝61200元；机械台班（2台50t吊车）：3500元/台班*10工日*2台＝70000元；材料费（焊接材料）：8980元；小组开展活动经费：3530元。本次 QC活动共节约了成本：136650元。

3、无形效益
小组成员通过本次QC活动，不仅加强了小组质量控制意识，同时也提高了技术水平。***论坛国际会议中心四层钢桁架整体提升合拢接口点偏差的准确性，保证了工程的顺利实施，加快了施工进度，受到了监理及业主的好评。
通过本次活动，小组的理论水平、管理能力、队伍的团体精神都得到了增强， 见自我评价表：
项 目
自我评价
活动前
活动后
质量意识
84
98
个人能力
81
94
QC知识
76
89
解决问题能力
70
87
团队精神
80
96
制表人：*** 日期：2009.01

制图人：*** 日期：2009.01
本次QC活动成果，在2009年度江苏省和苏州市工程建设优秀QC小组发布会上荣获一等奖。

十一、巩固措施
为使小组活动成果得到巩固和推广普及，制定以下巩固措施：
1、 坚持QC小组活动，推广QC活动影响力；
2、 在公司组织技术交流会上交流施工经验，并撰写了论文《1088t大跨度钢桁架整体提升施工技术研究与应用实践》；
3、 我们小组将此次QC活动编写成了《控制大跨度多层钢桁架合拢质量作业指导书》（编号SZEJZYZDS08-2009）并递交公司审批，下发项目部推广。

十二、下一步打算
本QC小组将继续探索，不断总结，提高新技术运用能力。下一步我们小组的活动课题是《控制异性钢管桁架吊装质量》，我们将持续改进，解决施工疑问，施工难点，使我们的施工工程质量更上一个台阶。