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1、 超高层建筑斜向型钢混凝土组合柱施工技术攻关 一、工程概况 深圳****大厦工程地下3层，地上部分建筑面积105213平方米，由A、B二栋塔楼组成。A栋写字楼39层，建筑高度178.55m，框架-筒体结构；B栋酒店30层，建筑高度116.15m，框架-剪力墙结构。工程被建设部立项为全国第六批新技术应用示范工程，质量目标为“鲁班奖”。 ****大厦主体结构平面图 A栋一层为大堂和商业展示厅，七层、十七层、三十层为避难层兼设备层，其余层为办公，首层层高为10.0m、二层为6.0m、标准层为4.2m、避难层为6.0m，结构形式为框架-核心筒结构，周边框架柱地下二层～十一层为型钢混
2、凝土柱，由于外墙立面的变化，周边型钢混凝土柱从四层楼面标高开始逐层向外倾斜，到七层楼面标高恢复直立状态，斜柱顶端最大位移1605㎜，向外倾斜7度。平面变化如下图： 三层柱定位图 七层柱定位图 二、QC小组简介 1、小组简况： 小组名称 TQC教育时间 成立时间 小组类型 小组注册号 课题注册号 小组注册时间 课题注册时间 2、小组成员： 序 号 姓 名 年龄 性别 学历 职 称 职 务 组内职务 组内分工 1 35 男 硕士
3、 高级工程师 副总工程师 组长 组织策划 2 35 男 本科 工程师 项目总工 副组长 组织实施 3 36 男 本科 工程师 项目工程师 副组长 实施执行 4 25 男 本科 工程师 技术主管 组员 活动总结 5 48 男 大专 工程师 项目副经理 组员 人员组织 6 41 男 大专 高级工程师 质检科长 组员 质量检查 7 38 男 本科 工程师 测量组长 组员 测量放线 8 27 男 大专 助理工程师 施工员 组员 测量放线 9 26
4、男 大专 助理工程师 资料员 组员 资料收集 10 40 男 高中 技术员 木工班长 组员 施工操作 11 42 男 高中 技术员 钢筋班长 组员 施工操作 制表人： 日期：2006.10.10 三、选题及选题理由 工程目标为鲁班奖和全国新技术应用示范工程，技术质量标准高，必须通过QC小组活动攻克技术难题。。 超高层建筑斜向型钢混凝土组合柱施工技术攻关 型钢混凝土组合斜柱施工难度大，技术要求高，斜柱结构的质量直接关系到上层结构定位的准确性
5、关系到的主体结构的成型质量。 通过组织本课题的QC质量活动和技术攻关，提高施工技术水平，总结施工工法，为今后的施工积累经验。 四、现状调查 在型钢混凝土斜柱施工之前，本QC小组对我公司施工的****中心大厦和国际商会中心工程中的类似结构进行了实地考察并测量、检测，并调阅工程资料和施工记录，检查型钢混凝土斜柱40根，合计测160个点，合格145点，合格率为90.6％。不合格15点，归纳为斜柱定位不准确、局部混凝土不密实、斜柱混凝土露筋、混凝土胀模4个问题，其中斜柱定位准确度实测40点，合格29点，合格率72.5％。根据调查情况作出缺陷频数统计表。 缺陷频数统计表
6、 序号 存在问题 测点 不合格点 频率（%） 累计频率（%） 调查人 时 间 1 斜柱定位不准确 40 11 73.3 73.3 2006.10.15～20 2 混凝土不密实 40 2 13.3 86.6 3 斜柱混凝土露筋 40 1 6.7 93.3 4 混凝土胀模 40 1 6.7 100 合计 160 15 100 制表人；**** 日期；2006.10.20 根据缺陷频数统计表绘制质量问题排列图
7、由排列图可以看出，影响预应力梁环状橡胶垫铰支座质量的主要问题是：斜柱定位不准确，其累计频率达73.3%，属A类因素，是要解决的主要对象。 75.5% 86.6% 93.3% 11 2 1 1 累积频率（%） 频数(点)N=15 100% 50% 25% 编制人：**** 日期：2006.10.22 五、确定目标及可行性论证 1、确定目标：(1)斜柱定位准确度实测合格率达到100％； (2)确保型钢混凝土斜柱实测合格率达到98％。 2、
8、可行性论证： 斜柱定位是影响斜柱整体质量的关键问题，100％解决此问题就能大幅提高斜柱总体合格率。而鲁班奖目标又对质量标准提出了更高的要求，必须把斜柱施工成精品构件，确定合格率98％的高标准是恰当的。 通过对世贸中心和商会中心工程施工情况的调查、研究，可以获取一定的施工经验，并针对不足进行改进。 目 标可以实 现 本项目班子曾完成过鲁班奖工程，施工经验丰富，技术水平高，质量意识强，具备攻克技术难题的能力。 六、原因分析 由缺陷质量问题排列图可知，影响型钢混凝土斜柱质量的主要问题为定位不准确。针对此问题，QC小组全体成员运用鱼刺图进行细
9、致深入的原因分析，并确定了9个末端因素。 雨季天气影响 控制点投 测不到位 人 测量仪器精度不准 没有定 期校核 机 环 建筑物结构变形 现场机械和人 员操作影响 校核人员不认真 控制点校核不到位 斜柱定位不准确 未采取措施抵消结构变形影响 未制定奖罚措施 质量意识不到位 测量人员 业务不熟练 未对投测人员 进行专门培训 转换方法不当 垂直度控制转换不准确 钢柱斜率控制不到位 料 未优化定位方法 柱模板斜率控制不到位 斜率控制方法不当 外立面测量斜率控制不到位
10、 钢柱钢板尺寸不准确 未制定斜柱 测量专项方案 法 因 果 图 制图：**** 时间：2006.10.30 七、要因确认 根据因果分析图，小组成员找到了9条末端因素，绘制了要因确认计划表： 要因分析计划表 环节 序号 末端因素 验证方式 确认内容 标 准 负责人 完成日期 人 1 质量意识不到位 问卷调查 管理体系和质量检验体系的认识和了解 合格率100% 2006.11.10 2 未制定奖罚措施 查看有关制度 查看是否建立奖罚制度 建立奖罚制度 2006.11.10 3
11、 未对投测人员进行专门培训 1、查阅培训档案；2、现场技能考核。 测量人员培训情况。 合格率100% 2006.11.10 机械 4 测量仪器未定期校核 检查合格证 测量仪器是否送专门机构检定并合格使用。 鉴定合格率100% 2006.11.5 材料 5 钢柱钢板尺寸不准确 现场测量 钢柱钢板尺寸是否准确 尺寸合格率100% 2006.11.5 方法 6 未针对斜柱制定测量定位专项方案 查看专项方案 是否针对斜柱制定测量定位专项方案。 应制定专项方案 2006.11.2 环境 7 未采取措施，抵消结构变形收缩影响 检查
12、施工交底和记录 检查施工交底和记录中针对建筑物变形收缩是否专门采取措施解决。 应采取相关措施 2006.11.5 8 现场机械施工和人员操作影响测量 现场调查和施工记录 现场机械施工和人员操作对测量的影响情况。 避免影响 2006.115 9 雨季天气影响 查看天气预报记录 通过天气预报，能否避开恶劣天气的影响。 施工避开恶劣天气 2006.11.5 制表人：**** 日 期：2006.11.10 根据要因确认计划表，小组成员针对9条末端因素，逐一进行要因确认。 末端因素一：质量意识不到位 验证时间 2006-11-10 验证人 验证
13、标准 合格率100% 验证情况 通过问卷调查方式，测量人员对管理体系和质量检验体系的认识和了解的程度都在87%以上；对质量意识较差的人员加强岗位责任心教育，再进行考核，考核合格的上岗，不合格的调离工作岗位；确保合格率达100%。 结论 非要因 末端因素二：未制定奖罚措施 验证时间 2006-11-10 验证人 验证标准 建立奖罚制度 验证情况 查看项目部的相关制度，并查看执行情况，未看到奖罚制度，但是其它制度都得到很好的执行，人员的出勤率和岗位坚守情况都很好。在这种情况下，为了更好的激励和督促员工，我们建立了奖罚制度。 结论 非要因 末端因素三：未对
14、投测人员进行专门培训 验证时间 2006-11-10 验证人 **** 验证标准 合格率100% 验证情况 查阅培训记录，没有查看到对投测人员的专项培训，并且在现场考核中，部分投测人员不能完全掌握测量技巧和方法，在这种情况下对测量结果就没有把握，就会极大的影响斜柱的定位效果。 结论 要因 末端因素四：测量仪器未定期校核 验证时间 2006-11-05 验证人 验证标准 鉴定合格率100% 验证情况 查看测量仪器说明书和鉴定合格证，其中有一台仪器不在有效期内，通过与其他在有效期内的仪器进行测量对比，发现不在有效期内那台测量仪器精度和有效性可以满足要求，
15、为了保险起见，也把这台仪器送去专业机构进行校正。 结论 非要因 末端因素五：钢柱钢板尺寸不准确 验证时间 2006-11-05 验证人 验证标准 尺寸合格率100% 验证情况 通过查看材料进场记录和材料抽检测量记录，先期进的钢柱钢板尺寸部分不符合要求，但是这些剩余材料都已经退场；后期加强了材料进场把关，对进场材料进行全数检测，不合格产品坚决退场。 结论 非要因 末端因素六：未针对斜柱制定测量定位专项方案 验证时间 2006-11-02 验证人 **** 验证标准 应制定专项方案 验证情况 对斜柱的安装，测量控制程序复杂，如果不能很好的布设控
16、制网并对斜柱斜率有效控制，将极大地影响斜柱的安装质量。查看施工组织设计和全部专项方案，没有看到有关 测量的详细的专项方案，只有在施工组织设计中简略的叙述。只有制定出有针对性测量方案，并有效实施，才能最大限度避免斜柱定位不准 结论 要因 末端因素七：未采取措施，抵消结构变形收缩影响 验证时间 2006-11-05 验证人 验证标准 应采取相关措施 验证情况 经过测量建筑物变形影响，一般网点和钢柱在混凝土浇筑后会向中部收缩可达1-3mm。检查施工交底和施工记录，没有发现针对建筑物变形收缩对测量的影响采取专项措施解决。而这一收缩尺寸极大的影响了斜柱率。 结论 要因
17、 末端因素八：现场机械施工和人员操作影响测量 验证时间 2006-11-05 验证人 验证标准 避免影响 验证情况 通过现场调查和查看施工记录，人员操作时，都避开了现场机械施工的高峰期，最大限度减小了对人员测量操作产生的不良影响。 结论 非要因 末端因素九：雨季天气影响 验证时间 2006-11-05 验证人 验证标准 施工避开恶劣天气 验证情况 查看有关天气预报的记录和施工记录，以往的施工时间都错开了恶劣天气，大大地减小了恶劣天气对施工质量的影响。 结论 非要因 结论：通过要因确认可以看出，造成预应力梁环状橡胶垫铰支座质量主要原因：
18、 未针对斜柱制定测量定位专项方案 未对投测人员进行专门培训 未采取措施抵消建筑物变形收缩影响 ～ 八、制定对策 根据以上因果图分析，小组进行了讨论研究，制定出相应的对策，见下表。 对策表 序号 要 因 对 策 目 标 措 施 地点 负责人 完成日期 1 未针对斜柱制定测量定位专项方案 编制斜柱测量定位专项方案并落实实施 制定出有针对性、能有效实施的测量方法，保证斜率100％准确。 1、编制斜柱测量定位专项方案； 2、重点对垂直控制网的布设和转换、外立面斜率的测量控制、柱模板斜率控制等方面进行实施。 现场
19、2006.12.20 2 未对投测人员进行专门培训 组织培训 投测准确率100％ 1、组织培训； 2、认真组织投测和校核。 现场 2006.11.20 3 未采取措施，抵消结构变形收缩影响 预留变形量 抵消收缩 加强测控，准确预留变形量。 现场 2006.12.30 制表人：**** 日期：2006.12.15 九、实施对策 由于工程质量目标明确，经教育职工积极性高，对策措施责任到人，由各项负责人负责再落实到各施工小组的各个施工阶段中。 实施一：编制斜柱测量定位
20、专项方案并落实实施，由吴碧桥、****等组织实施。 措施：针对斜钢柱的安装，我们总结了如下的测量控制程序来保证钢柱安装的准确：标准柱竖向投点控制网闭合，测量，排尺，放线→柱顶标高测量,定相对标高控制值→确定柱顶位移值→超偏处理→抄平结果与下节柱预检数据综合处理→安装钢柱，确定借位值进行粗校→分析测量数据→钢柱垂直度重校正→会审安装测量记录，指定施焊顺序，确定特殊部位处理方案→施焊，测量跟踪观测柱→焊接检验→验收→标准柱竖向投点控制的闭合→提供下节钢柱预控数据图。重点对垂直控制网的布设和转换、外立面斜率及钢柱的测量控制、柱模板斜率控制等方面进行实施。 1、垂直控制网的布设 1）地下室工程结
21、束后，用LEICA-ZL天顶垂准仪将地下室控制点投测至首层楼面，建立矩形控制网，作为主楼施工过程的竖直控制和施工放样的依据。矩形四边为控1、 控2、控3、控4分别与柱列线平行。 2)垂直控制网的转换 由于主楼3层向上开始逐层外扩，在到6层后，6层控制网已位于首层控制网之外，另外，为提高工效和防止误差累积，顾及仪器性能条件和消弱施工环境的影响，4～6层单独控制，当本段施工完毕，将此段四个控制点精确投至上一段的起始楼层，进行矩形控制网的检测及核正，确认控制点准确后，重新埋点。 2、外立面斜率及钢柱的测量控制： 1)由点控制面 控制好外围每一根柱的斜率，则这一列斜柱形成的外立面斜率就得到
22、了控制，****大厦混凝土柱中暗含钢柱，施工测量中需两次进行斜率及定位控制。 2)钢柱测量控制 ①始斜端测量定位 在三层楼面混凝土浇筑完成后，对钢柱始斜端的位置、标高进行逐个测量，记录钢柱在Ｘ、Ｙ方向上和设计的偏差、和标高偏差，确定偏移值，为超偏处理提供数据。 ②始端中线定位 在安装完成的始斜端柱头定位其各个面的几何中心线，即腹板和翼缘各个的平面中心线。确定相对标高控制线，做好明显的标志。 ③安装段中线定位 斜钢柱在工厂加工、检验、检测完成后，亦定位其各个面的几何中心线和相对标高控制线，做好明显的标志，作为和现场安装完成钢柱的对接控制线。如图(a)：
23、 (a) (b) (c) 钢柱定位安装图 ④现场平面定位 根据设定好的相对标高线和楼层混凝土面的实际标高，将上段柱的相对标高控制线处的斜钢柱截面投影到楼层混凝土面上，并找出各个面的几何中心点，作为斜柱安装的 控制点。见图(b) ⑤现场吊装就位 以上准备工作完成后，将斜钢柱吊装就位，用相对标高作为其粗略的控制线，用连接耳板和螺栓临时连接、并系好揽风钢丝绳。如图(c)： ⑥纠正偏移 首先纠正标高偏差，标高偏差是通过上下段柱的坡口焊缝宽度来调整的，标高调整到位后用铁削子临时固定焊缝。然后是X或Y轴位置调
24、整，方法是用经纬仪或线垂将相对标高控制线和各个面的几何中心线的交点与它们在楼层混凝土面上投影点对齐。X和Y方向的纠偏主要是通过千斤顶和揽风钢丝绳进行。 3、柱模板斜率控制 1)为了保证混凝土柱与箱形钢柱斜率的一致性，采用同一平面控制网，进行测量控制。 2)利用投影法控制柱模的斜率，在楼面柱模定位放线中，弹出倾斜后柱模顶端及中部每个边在楼面上的投影线。柱模就位时，用线锤分别测出柱顶及中部的投影是否与投影线一致，这样一根柱通过三点(柱顶，柱中，柱根)控制其斜率。 3)每次柱位放线后，用15KG线锤测出每两层柱模投影线的差值。通过外控的方法检查每次放线的准确性
25、如实测值大于±2mm，则必须重新放线。 效果验证：方案中制定出的测量方法在实施过程中有针对性、能有效实施，通过结构斜率等指标的检测、实测，斜率准确度达到100％。 斜向钢柱施工现场图 斜向型钢混凝土柱外观图 实施二：对投测人员进行专门培训，由吴碧桥、夏礼明等组织实施。 措施：组织培训，保证投测人员掌握斜柱控制点的投测及校核方法。 组织对测量组人员和QC小组成员进行斜向型钢混凝土柱定位测量专项培训，了解定位测量程序，掌握投测方法。 通过对讲机联络，用LEICA-ZL天顶垂准仪往上投点，进行两个测回0度一180
26、度，90度一270度，在自制的透明硬质塑料板上接受到四个点，二次投测无误后，取对角线交叉点即为投测点。 用15KG锤球吊点进行对比检查，锤球稳定后，将锤尖位置标好，此点与垂准仪投点之差少于3mm，认定原点投测无误。通常投点选择在夜间进行，既减少温度对仪器的影响，又避免机械施工和人为操作引起的振动。 效果验证：经复核验证，投测准确率达到100％。 实施三：采取措施，抵消结构变形收缩影响，由吴碧桥、王爱军等组织实施。 措施：预留变形量。 受建筑物变形影响，一般网点和钢柱在混凝土浇筑后会向中部收缩，所以在校正柱斜率时，设置一定的外伸1-3mm，用以抵消这部分收缩值。 由于钢柱是向
27、外倾斜7度的，在纠偏以及焊接完成后的施工过程中，如柱钢筋绑扎、混凝土浇筑不可避免地有竖向荷载施加在斜钢柱上，有加大其向外倾斜的趋势，而此时钢柱已经没有任何的拉接加固措施，通过4层斜柱的施工、综合5层楼面始斜端测量的结果，在5、6层斜柱的施工过程中我们对钢柱顶端的位置进行了微调，向内收了3㎜，经过后续楼层的施工，纠偏效果良好 效果验证：经检查，预留尺寸准确，能有效抵消结构变形。 十、效果检查 通过严格执行各项措施，经过三个实施后，对4～6层12根斜柱进行实物质量检查，共测144点，合格142点，合格率为98.6％。 质量复查表 序号 检查项目 测点 合格点 合格率（%）
28、调查人 时 间 1 斜柱定位不准确 36 36 100 2007.3.8 2 局部混凝土不密实 36 36 100 3 斜柱混凝土露筋 36 35 97.2 4 混凝土胀模 36 35 97.2 合计 144 142 98.6 制表人：**** 日 期：2007.3.8 90.6% 98% 98.6% 100% 100% 72.5% 斜柱定位准确度实测合格率活动效果比较图 型钢混凝土斜柱实测合格率活动效果比较图
29、 制图人：**** 制图时间：2007.3.8 结论：通过QC小组活动，斜柱定位准确度合格率从72.5%提高到100%，斜柱质量总体合格率从90.6%提高到98.6%，达到并超过了我们的活动目标。 十一、巩固措施 本QC小组通过技术攻关，使斜向型钢混凝土组合柱施工质量问题得到控制，为了进一步推广此QC活动成果，指导以后类似工程的施工，编制了《超高层建筑斜向型钢混凝土组合柱施工工法》，纳入企业工法标准予以推广，被评为深圳市市级工法****，正在申报国家级工法；经过技术查新，在国内还未见超高层建筑斜向型钢混凝土组合柱施工技术的相关报道。 本课题于***年3月荣获扬州市工程建设优秀QC小组成果一等奖，该技术成果获江苏省建筑施工优秀论文一等奖。 十二、总结与今后打算 1、小组成员在质量意识、解决问题能力、QC知识、团队精神等方面都有了进一步提高，并为今后更加有效开展QC小组活动打下了良好的基础。 2、通过本轮活动，解决了斜向型钢混凝土组合柱施工技术难题，斜向型钢混凝土组合柱施工质量得到了显著提高，在今后的施工中，我们将继续开展QC小组活动，提高队伍的素质，从而进一步提高工程的质量。我们的下一课题是《30m跨型钢混凝土组合梁施工技术攻关》。
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