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1、二提高大跨度多节点曲面钢桁架一提高大跨度多节点曲面钢桁架一次次拼拼装装合格率合格率汇报人：黄开贤 中中 建建 海海 峡峡 建建 设设 发发 展展 有有 限限 公公 司司CSCEC Strait Construction and Development Co.,Ltd 晋江市第二体育中心黄开贤QC小组Contents目录07要因确认02080309QC小组简介制定对策选题理由对策实施01工程概况04现状调查10效果检查05目标设定11项固措施06原因分析12总结及下一步打算01 晋江市第二体育中心项目将承办2020年世界中学生运动会开、闭幕式。包含体育馆、训练馆以及游泳馆，其中体育馆主体为框架-
2、剪力墙结构，装饰墙体为幕墙，屋盖为钢桁架。屋面主结构由内圈支座划分为室内部分和室外部分，支座内侧的室内部分屋面由12榀横向网格单元和10榀纵向网格单元双向正交布置构成，单元间距大部分为8.4m，局部达9.3m、11.7m和13.0m；支座上方沿T-X4轴环向布置1榀环向网格单元。内圈支座间横向网格单元（短向）最大跨度150m，纵向网格单元（长向）最大跨度195m，竖向呈微拱。屋面内圈支座外侧的室外部分屋面由58榀径向网格单元、单元间嵌补杆件以及屋面檐口部位的1道四边形立体钢网格组成。体育馆屋盖网格节点形式复杂，节点施焊空间狭小、接口多、焊接难度大等特点，如何确保此钢桁架加工制作精度、焊接质量符
3、合设计要求，以及满足现场安装精度要求，是本工程施工的重点之一。195m150m 因其施工难度大，对安装的工艺及安装精度控制提出了极高的要求，因此项目通过开展 QC 活动，对曲面钢桁架施工工艺开展 PDCA 循环提高大跨度多节点曲面钢桁架一次拼装合格率。02组长：林秋平活动顾问：黄雪枫副组长：黄开贤技术顾问：陈晓明黄文梅资金保障王培忠质量监督陈小舟王建基方案实施杨春生谢锦斌方案实施黄开贤实施、整理课题类型：攻关型课题注册号：CSCECSC:2019-010-004#小组名称：晋江第二体育中心 黄开贤QC小组03工期紧、体量大：钢结构体量6000余吨，施工工期仅105天。大跨度钢结构桁架的施工是工
4、程的重难点。期间需穿插工种最多达13种。体育馆能否为顺利完成将为2020年世界中学生运动奠定基础会。2、施工难度大:本工程钢结构为曲面结构，网格单元纵向最大跨度为195m，横向最大跨度为150m，内网格结构每个节点主次杆件在空间内角度均不相同，最多涉及9根杆件相贯焊接，结构形式有工字梁，箱型梁以及钢管梁，施工难度大。其拼装质量直接影响钢结构屋面曲面造型以及安全与使用功能。150m195m3、社会影响力大：本项目是晋江市目前体量最大的钢桁架屋面结构体系，且将作为2020年世界中学生运动会举办场地，拥有极大社会影响和关注度，代表着中建品质和中国制造的形象，质量要求至关重要。04调查一：平均合格率调
5、查调查一：平均合格率调查 2018年11月10日11月14日小组成员针对大跨度多节点曲面钢桁架安装施工质量情况，对厦门市三个相类似大跨度钢桁架工程的竣工资料进行调查如下：表4.1 钢结构拼装验收合格率统计表 项目厦门某超高层厦门某体育场馆厦门某生产车间合计验收总点数280260320860合格数236218268722一次验收合格率84.29%84%83.75%83.95%厦门某超高层84.29%厦门某体育馆84%厦门某生产车间83.75%制表人：陈小舟 审核人：林秋平 时间：2018.11.14图图4.1 大跨度多节点曲面钢桁架拼装一次验收合格率柱状图大跨度多节点曲面钢桁架拼装一次验收合格率
6、柱状图制图人：陈小舟 审核人：黄文梅 时间：2018.11.14结论：由上述图表我们可以看出：调查的三个项目的一次安装合格率为84.29%，84%，83.75%，平均合格率为83.95%，均存在后期大量整改现象，需大量返工，不但延误工期，而且会造成项目成本增加。为找出大跨度钢桁架易出现偏差的部位，小组采用分层法对这三个项目出现的不合格因素发生的位置和构件进行了分类统计。查找相关资料得知工程典型的构件有圆管构件、箱型构件和H型构件，小组成员对其中160个不同类型的构件不合格率进行统计，绘制了如下不同类型构件统计表以及饼分图。表表4.2 钢桁架不同类型构件拼装偏差不合格率统计表钢桁架不同类型构件拼
7、装偏差不合格率统计表杆件类型箱型构件H型构件圆型验收总点数160160160不合格数1162420合格率72.5%15.0%12.5%制表人：陈小舟 审核人：黄文梅 时间：2018.11.14图图4.2 不同类型杆件合格率统计图不同类型杆件合格率统计图制图人：陈小舟 审核人：黄文梅 时间：2018.11.14结论：由上述统计表以及饼分图可以得知影响大跨度多节点曲面钢桁架一次拼装合格率的不合格点主要分布在箱型钢梁。小组为了进一步了解箱型钢梁从生产到安装，哪个阶段是出现不合格点的关键环节，小组进行了各阶段的深入调查，并对现场拼装偏差、高空吊装偏差、厂家生产偏差、运输变形以及其他等施工过程出现的问题
8、进行了统计。频频数数N=160累累计计不合格不合格频频率率/%现场现场拼装偏差拼装偏差高空吊装偏差高空吊装偏差厂家生厂家生产产偏差偏差运运输变输变形形其他原因其他原因020406080100120140160100806040200100261810662.5%78.75%90%96.25%图图4.3 施工阶段不合格点排列图施工阶段不合格点排列图频数（条）累计不合格频率问题分布阶段统计表问题分布阶段统计表序号质量问题频数累计频数累积频率1现场拼装偏差787848.75%2厂家生产偏差7014892.5%3厂家生产偏差815697.5%4运输变形215898.75%5其他原因2160100%制表
9、人：陈小舟 审核人：黄开贤 时间：2018.11.14结论：从上排列图可以看出影响大跨度多节点曲面钢桁架一次拼装合格率的主要问题是现场拼装偏差。制图人：陈小舟 审核人：黄开贤 时间：2018.11.14 我们又再次对进行了分层分类统计分析，通过头脑风暴法和现场分析相结合，归纳出下面5大类问题。表4.3 大跨度多节点曲面钢桁架现场拼装问题统计表序号质量问题频数/条累计频数/条累积不合格频率1构件扭转偏差424242%2构件错位偏差408282%3焊缝变形偏差89090%4构件尺寸偏差69696%5其他原因4100100%合计 100100%制表人：黄开贤制表人：黄开贤 审核人：林秋平 时间时间：
10、20182018年年1111月月1515日日频数N=100累计不合格频率/%构件扭构件扭转转偏差偏差构件构件错错位偏差位偏差焊缝变焊缝变形形构件尺寸偏差构件尺寸偏差其他原因其他原因020406080100100806040200424086442%82%90%96%大跨度多节点曲面钢桁架现场拼装问题排列图大跨度多节点曲面钢桁架现场拼装问题排列图频率累计不合格频率制图：黄开贤 审核人：林秋平 时间：2018.11.15结论：从排列图可以看出，构件扭转偏差、构件错位偏差累计频率为82%，是影响影响大跨度多节点曲面钢桁架一次拼装合格率的症结所在。0583.95%94%QC小组经过多次讨论，决定将活动
11、目标设为：“提高大跨度多节点曲面钢桁架一次拼装合格率到94%”提升94%6%83.95%16.05%依据一：目标值分析从现状调查可知：“构件扭转偏差”及“构件错位偏差”占82%，根据二八定律及小组人员配备、技术力量、设备条件等条件分析，小组有能力解决这两项问题的80%，则根据测算，目标值可达到：82%+20%82%80%=95.28%94%依据二：公司支持 本项目是省市级重点工程，也是公司 2018 年度重点工程，建成后将作为2020年世界中学生运动会的主办场地，受到省、市各政府部门高度重视，因此，本项目也得到了来自公司在资金、技术力量及外部协调上给予大力支持，同时也制定了一系列奖罚措施，极大
12、调动了小组的积极性。依据三：具有相关工作经验及 QC 活动经验 本工程选择的施工分包单位具有丰富的施工经验，并且小组成员曾组织过多次 QC 活动，并获得福建省优秀工程建设质量管理小组等荣誉，有良好的团队精神和创新能力，攻关积极性强。依据四：与类似项目对比，目标可行 小组成员调查了本公司近年来所承建重点项目的钢结构桁架曲面拼装合格率，结果显示 2017年9月30日示2017年9月竣工的世界妈祖文化论坛永久性会址项目合格率达到93.8%，2018年7月竣工的莆田会展项目合格率已达 95.1%。基于此两个成功项目案例，再考虑到一些不可见因素，小组最终将目标定为94%。06小组成员通过“人、机、料、法
13、、环、测”等六个方面对可能影响的因素进行了讨论，并利用关联图进行了整理。图6.1 关联图制图：黄开贤 审核人：林秋平 时间：2018.11.1607焊接顺序不合理钢板焊接熔敷金属量大，焊接收缩变形产生的焊接应力对结构质量将造成不利因素，因此控制焊接应力、防止钢板在焊接时的冷裂纹及层状撕裂，将是主要的技术重点，在焊接施工前必须制定出合理的焊接顺序及方法，并严格按照制定的焊接顺序和方法进行现场焊接作业。01经试验结果可得，采用对称焊接施工，焊缝应力较小对结构精度影响较小。由此得出工人焊接顺序对焊接质量有着直接的关系。焊接对比分析表 咬边气孔接头不良综合结果按交底焊接无咬边现象无气孔接头良好优先选择
14、按习惯焊接1.2mm深无气孔1.5mm缺口不宜选择H型、箱型焊接顺序构件类型构件焊接顺序示意图备注H型构件 安排一名焊工，按ABC焊接顺序进行焊接。箱型构件 安排两名焊工对称焊接。要因 YES Essential Factor 制表人：黄开贤 时间：2018.11.20 制表人：黄开贤 时间：2018.11.20观测点设置不到位如图所示，因体育馆造型看台较多，现场穿插工序多，小组成员观察体育馆预先设定的12个环圈观测点，其中有三个观测点被木工材料覆盖，两个被砂浆覆盖，观测点难以完整保存。且体育馆看台成阶梯型，小组成员采用3D模型进行模拟测量，发现存在近1/5位置观测不到。影响程度分析：观测点的
15、设置对钢结构施工精度影响较大02制图人：王培忠 时间2018.11.25要因 YES Essential Factor胎架设置不合理03焊接对比分析表焊接对比分析表项目焊缝饱满焊接速度预制胎架组成型效果好快临时支撑组成型效果差慢制表人：黄开贤制表时间：2018.12.01要因 YES Essential Factor未制定奖罚措施1工人经验不足2非要因 NOT Essential Factor非要因 NOT Essential Factor砼结构施工尺寸偏差3钢梁对接不准确4非要因 NOT Essential Factor非要因 NOT Essential Factor非要因 NOT Esse
16、ntial Factor非要因 NOT Essential Factor仪器误差大5汽车吊站位困难6汽车起重力低7卡环绳扣固定点缺少8非要因 NOT Essential Factor非要因 NOT Essential Factor01 未制定奖罚制度02工人经验不足03砼结构施工尺寸偏差04钢梁对接不准确05仪器误差大06汽车吊站位困难07汽车起重力低08卡环、绳扣固定点缺少非要因08序号要因对策方案对策评估综合评分选定方案评估分析有效性可行性经济性可靠性1焊接顺序不合理方案一：采用原厂焊接大块桁架施工焊接效果好，运输成本高，运输过程容易变形8 方案二：福建区域找钢结构厂家减少运输成本，质量难
17、以保证8 方案三：将各杆件进行编号，技术人员对焊接变形进行验算，并制定合理焊接顺序操作方便，灵活度高，但易出现人员操作失误182观测点难以设置方案一：将点移至主体结构以外，环圈加密布置，增加测试人员外侧点测量均匀布置，测量精度高，增加观测人员工作量，且中部交接位置难以观测10 方案二：确定观测点位置以及数量，结合逆向施工技术，计算机模拟预拼装适用任意构件形式、精度高、效率高、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便、随时随地可对单一构件、多个构件进行测量16方案三：采用原本12个控制点，在观测不到之时进行点转移。所有点都可以观测到，精度不足，且前后次测量易出现差错10 3拼装胎架设置不合理方案一：搭设
18、落地满堂架，对各杆件进行支撑施工操作灵活，但花费工期长，造价成本高，且立杆支撑容易变形10 方案二：通过3D建模，确定胎架位置，每一根型钢梁设置四个拼装胎架，保证钢梁的拼装质量需要精确度高，成本低，稳定性强16 注：5分 3分 1分要因对策措施目标地点责任人完成时间1焊接顺序不合理制定合理的焊接顺序1、优化运输方案，分解大型钢梁，减少运输变形2、加设连接板，防止焊接变形3、优化焊接顺序，实行对称焊接，减少焊缝收缩变形焊接变形量控制符合规范，焊接合格率达到94%办公室黄开贤2018.12.102观测点难以设置增设三维观测点数量1、增设观测点，减少测量盲区，提升精度测量2、计算机辅助模拟拼装逆向施
19、工，提升精度3、计算机与监测点全程跟踪，减少测量误差安装误差控制在8mm范围内，焊接合格率达到94%施工现场李麟2018.12.103拼装胎架设置不合理优化胎架设计1、优化中区胎架马镫设计，提高整体提升精度2、增设提升区以外胎架，增强顶部焊接稳定性3、布置室外空间网格单元临时支撑胎架，增强四周杆件焊接精度标高和双侧弧度控制5mm范围内施工现场、办公室谢锦斌 锦 滨2018.12.10 表8.2对策表制表：黄开贤 审核人：林秋平 时间：2018.12.10 09实施措施一：制定合理的焊接顺序 1、优化运输方案，分解大型钢梁，减少运输变形我们对复杂的杆件节点以“合理拆分、细化坡口、单元组装、整体焊
20、接”的施工思路进行加工制作。“曲面”箱型钢梁最大截面为：H5005001825mm，最长长度约38米，分三段运输至现场进行拼装。项目部针对“曲面”箱型钢梁的拼装口的焊接顺序以及材料运输进行了讨论。会议决定将大跨度箱型钢梁进行分段运输进场，确保钢梁在运输途中由于材料挤压以及冲击造成的材料变形。图9.1运输讨论会议制图人：李麟时间2018.12.21实施措施一：制定合理的焊接顺序 2、加设连接板，防止焊接变形曲面大钢梁地面拼装定位后，在箱体里面加设一块40020016mm连接板，对接处连接板实行间断围焊一圈，焊角高度12mm。以防上焊接过程中变形，如图所示。连接板实施措施一：制定合理的焊接顺序 3
21、、优化焊接顺序，实行对称焊接，减少焊缝收缩变形 为保证钢梁的精度，先安排一名焊工焊接箱型梁底部平焊，完成后；再安排两名焊工同步对称焊接箱型梁两侧立焊，因箱型梁立焊焊缝长度达到1500mm，采用先焊接焊缝上部1/2，再焊接下部3/4的方法，能有效防止焊接收缩量过大引起变形；最后由一名焊工完成箱型梁上部盖板焊接。先焊底部平焊 两名焊工对称焊接和两名焊工对称焊接和焊接顶部盖板制表：黄开贤 时间：2018.12.21现场人员严格按照制定的焊接顺序进行施工，“曲面”型钢梁焊接完成后，采用全站仪进行复测，焊接变形引起的钢梁整体偏差控制在预定目标内。如下表所示。钢梁编号节点数节点合格数钢梁编号节点数节点合格
22、数T-1#钢梁1211T-4#钢梁1010T-2#钢梁88T-5#钢梁1211T-3#钢梁109T-6#钢梁88实施小结：表表9.1 钢梁合格数统计表钢梁合格数统计表制表人：黄开贤 审核人：李麟 时间：2018.12.22实施措施二：增设三维观测点数量 1、增设观测点，减少测量盲区，提升精度测量 现场看台位置沿体育馆环圈共布置了12个固定观测点，提升区域环圈共布置了12个校核点，外圈钢构拼装位置设置了12个固定观测点。满足现场观测需求。图9.4 观测点优化图制图人：李麟、王培忠 时间2018.12.212、计算机辅助模拟拼装逆向施工，提升精度 通过测量实际构件尺寸并通过软件自动生成3D模型的方
23、法。通过激光扫描，获得待测构件的点云数据，利用软件反求自动生成3D模型，采集完毕的控制点通过软件分析、处理后，自动生成三维模型。软件将生成的三维模型进行逆向工程，与原始数字模型进行拟合，形成色谱图以显示区分构件被测位置点精度偏差。实施措施二：三维观测点设置 3、计算机与监测点全程跟踪，减少测量误差利用软、硬件相结合对构件进行拼装且全过程自动高效分析偏差形成报表。现场实施监测过程采用计算机与监测点全程跟踪，对现场任意形式构件的检测点实施监控，将数据反馈至电脑，采用电脑数据指导现场施工。实施措施二：三维观测点设置现场人员严格按照制定的观测点进行施工，“曲面”型钢梁施工完成后，采用全站仪进行复测，将
24、现场投射点重新转入电脑进行校验，钢梁整体偏差控制在预定目标内。其中7#12#钢梁一次安装合格率如下表所示钢梁编号节点数节点合格数钢梁编号节点数节点合格数T-7#钢梁65T-10#钢梁77T-8#钢梁55T-11#钢梁44T-9#钢梁66T-12#钢梁77实施小结：表9.2 钢梁一次安装合格统计表制表人：黄开贤 审核人：陈晓明 时间：2019.1.51、优化中区胎架马镫设计，提高整体提升精度中部整体提升的曲面钢梁拼装每匹钢桁架共设置六组格构式支撑胎架进行施工格构式支撑胎架点位图实施措施三：优化胎架的设计 实施措施三：对拼装胎架详细的设计 2、增设提升区以外胎架，增强顶部焊接稳定性提升区外布置35
25、个临时支撑胎架，临时支撑胎架落点均在室内梁柱上，部分较高临时支撑胎架，顶部设置分配梁连接，从而使结构连成整体，保证结构稳定性及安全性；临时支撑胎架临时支撑胎架临时支撑胎架临时支撑胎架实施措施三：对拼装胎架详细的设计 3、布置室外空间网格单元临时支撑胎架，增强四周杆件焊接精度南侧布置10个临时支撑胎架，北侧布置15个临时支撑胎架，顶部设置分配梁连接，使其形成一个整体受力系统，并起到增加支撑稳定性的作用。实施后，QC小组检查最先拼装完成的九根节点曲面钢结构进行全站仪测量，标高误差控制5mm范围内,侧弯矢高、拱度按设计要求定位准确，固定牢固。如下表所示。钢梁编号焊前偏差值（mm）标高侧弯矢高拱度12
26、#钢梁12213#钢梁-23114#钢梁31215#钢梁44116#钢梁22317#钢梁-15118#钢梁25219#钢梁13120#钢梁221实施效果：表9.4 钢结构焊接效果统计表制表人：黄开贤 审核人：林秋平 时间：2018.11.2110直接效果1小组成员认真落实对策，从2019年1月10日至2019年2月25日对体育馆东侧T1、T2区“大跨度多节点曲面钢桁架进行现场检查，检查结果如下：表10.1 大跨度多节点曲面钢桁架安装检查表结论：大跨度多节点曲面钢桁架整体外观平滑顺直，节点拼装完成后偏差值大部分均控制在8mm内，一次安装合格率达到94.4%，达到活动预定目标。直接效果1对策实施前
27、对策实施目标对策实施后83.95%94.00%94.40%目标达成效益分析社会效益23体育馆提前一个月封顶，为项目节约了24.87万元。并且受到了业主以及社会各方的赞许。本次QC攻关活动对大跨度多节点曲面钢桁架施工积累了宝贵的生产经验，为今后大跨度多节点曲面钢桁架拼装提供了科学的依据。并且极大地推动了整个工程项目的工期，提前封顶，利于关键线路工期的压缩，对业主及参建各方均有非常积极的意义为顺利交付运动会场地奠定基础。在建设期间各方领导多次莅临项目检查，提出了诸多宝贵意见；给予项目建设高度评价，给项目管理团队一致的肯定。世界中学生运动会组委会美国代表团副团长尼尔斯霍金森参观晋江市第二体育中心中建
28、海峡晋江市第二体育中心项目举办检企共建暨“廉洁示范项目”福建省政府副省长杨贤金一行深入晋江市第二体育中心ppp项目调研指导制图人：杨春生 时间：2019.2.251101021、制定企业级工作作业指导书12通过开展本次QC活动，小组进行了进一步总结，主要有以下几方面：专业技术：小组成员应用BIM技术与CAD以及现场相结合，降低了现场错误率，精确地反映整个项目的施工过程和重要环节，使得方案制定、选择、论证方面，更加系统严密，工艺措施科学合理，可操作性强，效果理想，开拓创新技能显著提升。管理技术：QC小组活动严格按照PDCA程序进行。坚持数据、资料、图片的收集真实性、及时性、收集整理工作与活动同步
29、进行，确保活动有序开展。解决大跨度多节点曲面钢桁架验收合格率的问题，丰富了现场技术管理经验。综合素质：QC活动总结：本次QC活动的圆满成功，对QC团队的团队精神、质量意识、进取精神、创新思想、工作热情干劲和QC工具运用技巧等综合素质有了很好的检验，同时QC小组也积累了经验，特别是项目部的年轻技术人员进步很快。并制作了雷达图。综合素质提升表团队精神团队精神质量意识容质量意识容进取精神进取精神QCQC工具用运工具用运技巧技巧工作热情干劲工作热情干劲提升高空焊接提升高空焊接施工质量精度施工质量精度9.29.49.49.49.399.29.2创新思维创新思维下一课题序号建议内容建议人是否采纳1施工前要
30、去其他已经建成或在建的类似工程调查黄开贤采纳2将钢结构构件进行优化分解陈晓明采纳3采用Tekla Structures与BIM配合建立三维模型陈小舟采纳阶段活动内容负责人时间P选择课题林秋平2018.10.20QC小组的成立及人员分工黄开贤2018.10.22选题理由杨春生2019.10.25现状调查陈晓明2018.11.102018.11.14目标设定李麟2018.11.15原因分析谢锦斌锦斌2018.11.15D确定主要原因陈小舟2018.11.162018.12.03C制定对策黄开贤2018.11.192018.12.10A对策实施李麟2018.11.192019.2.25效果检查黄开贤2019.2.2511制定巩固措施谢锦斌锦斌2019.2.252019.3.2012总结与下一步打算陈晓明2018.3.152018.3.20合理化建议一览表小组活动一览表制表人：黄开贤 时间：2019.1.01制表人：黄开贤 时间：2019.3.15峡发布完毕敬请各位专家评委批评指正！晋江第二体育中心黄开贤QC小组