专家视角 | 装配式建筑产业链中的质量和安全问题及解决方案（系列二）
国家大力发展装配式建筑，以混凝土和钢结构体系居多。上一篇文章讨论了装配式混凝土构件的设计、生产、运输和安装过程中常见的质量和安全问题【专家视角 | 装配式建筑产业链中的质量和安全问题及解决方案（系列一）】，本文继续交流在装配式混凝土和钢结构建筑中存在的问题，为装配式行业的健康发展尽绵薄之力。
一、外墙挂板安装的质量安全隐患
2011年，主体结构为钢结构体系的一个博物馆设计使用了混凝土外墙挂板。有一块异形挂板的连接件数量应该是6个，安装时我去现场检查，发现少了3个，安全系数少了一半，随时有脱落危险。惊出一身冷汗，立即整改。分析原因是挂板背后操作空间有限，工人不容易伸手操作，也没上报。
解决办法：
深化设计师不能闭门造车，把问题留给现场工人。必须考虑工人的可操作性，能把手伸进去拧螺栓，能把焊条伸进去焊接。
图 | 外墙挂板安装节点示意图
二、钢结构主体设计不合理，计算错误
一大型钢结构公用建筑，安装完第二层混凝土外墙挂板（容重2.5吨/方）后，因为主体结构的刚度和承载力不足，造成了楼承板的开裂，结果只好购买型钢加固。如果想减轻主体结构的负担，可以设计使用GRC材质的外墙挂板作为围护结构，重量轻，只有60-120KG/m2，相当于给建筑穿丝绸。
装配式建筑结构的计算非常重要，关系到结构安全，生命安全。大家熟知的泉州钢结构倒塌，就是随意改造，不尊重科学的典型案例。
解决办法：
结构设计师的计算书必须经过评审、验算和确认，即质量管理体系要求的评审、验证和确认。目前设计师多采用计算软件，仍需要人工审核签认，防止出现严重的结构计算错误。
在质量管理体系的要求中，设计和开发活动的“变换方法进行计算”的活动是设计验证。依据GB/T19001-2016标准8.3.4条款，评审活动是为了评价设计和开发的结果满足要求的能力，验证活动是为了确保设计与开发的输出满足设计和开发输入要求，确认活动是为了确保产品和服务能够满足特定的使用要求或预期用途要求。
三、后植化学锚栓造假
外墙挂板的安装通常有两种方式：（1）主体结构上预埋钢板埋件；（2）后植化学锚栓，安装钢板埋件。
图 | 化学锚栓和胶剂
框架结构混凝土梁柱的配筋率通常很高，在梁柱上后植化学锚栓时，工人水钻打孔很容易打到主筋上，无法顺利施工，影响工效。工人有造假方法，可能把设计的四个锚栓，只打2个-3个。其他一个怎么办呢？用胶把化学锚栓的钢帽（螺栓头）粘到钢板埋件上，以假乱真。混凝土挂板很厚重的，如果是地震来了，或者有大的风荷载作用，脱落的危险隐患巨大。
10多年前，我们承接的外墙挂板项目，一直采购德国慧鱼和喜利得等大品牌化学锚栓，不敢使用杂牌，更不能以低价中标。当年一局发展的结构老专家周玉川对连接节点进行手算，严格把关，对于化锚选择严格控制。这些都传承给了身边的年轻技术人员。
解决办法：
技术员质量员可使用钢保仪测定下钢筋位置，标注出来（方法供参考）。相信办法总比困难多。
四、装配整体式剪力墙体系套筒灌浆的造假
这个不是新鲜事儿，假设灌浆失败，工人可以在出浆孔抹点灌浆料，然后塞紧。
解决办法：
加大构件生产质量控制和进场验收，防止进出浆孔堵塞。方法可采用蒸汽壶法和手电筒光照法。灌浆过程进行旁站监督，减少造假可能。可使用透明观察塑料管作为辅助工具。
图 | 套筒灌浆示意图
五、混凝土强度不满足设计要求，建筑炸毁
现浇混凝土结构中，经常爆出混凝土强度问题。2019年长沙的部分住宅楼和2020年青岛城阳的18栋楼因为混凝土问题炸掉或加固，损失惨重。
图 | 炸毁现场（图片来源于网络）
图 | 预制混凝土墙板损坏（原因未知，图片来源于网络）
预制混凝土构件生产采用的商品混凝土质量也应该引起大家重视。特别是目前原材料上涨，商品混凝土利润低的情况下。如果构件厂没有自己的搅拌站，依赖于外购商混，必须重视混凝土强度下限打擦边球的问题。
上图预制混凝土墙板破坏分析原因：
1、钢筋配筋不合理：构件配筋需要计算，挠度和刚度验算。如果配筋有问题，容易出现开裂、弯曲变形，无法抵抗外力。
2、混凝土强度问题：强度低，容易引起构件开裂和破坏，不能满足使用需求。
3、使用和维护有问题：外力撞击或野蛮装修剔凿，使用和维护违规，造成了构件严重破碎。
解决办法：
通常构件采购的商混质量和成本应高于现浇混凝土（砂石和减水剂要求高），优质优价比较符合市场规律。若价格与普通商混一致，那就存在较大强度风险，而且往往构件早期强度偏低，影响拆模周转和生产效率。
六、低温焊接不合格——
北方一大型运动场钢结构倒塌
图 | 事故现场，工人们在拆塌下的钢架
2010年8月，随着一重达150吨的罩棚被吊向空中，北方一大型运动场钢结构罩棚合龙。可12月15日凌晨1点35分，一声巨响，钢结构顶棚忽然坍塌了。项目总监说“出事的那天，气温从零下十几度骤降到了零下24度，这对钢结构会产生影响，因为材料的韧性和拉力都会衰减，导致钢材的脆性增大。” 约有170多米长范围的钢结构罩棚坍塌，难以计量的钢件砸向地面或者看台，破碎的座椅七零八落。至少造成了3000多万元损失。
由于看台钢结构罩棚部分焊缝存在严重质量缺陷，个别杆件接料不够规范，遇到骤冷的天气，钢结构罩棚出现较大伸缩而发生塌落。专家组认定，这是一起施工质量事故。
曾有专家指出，工期尤其是重点工程的工期，都是经科学方法严格测算出来的。随意压缩工期，将“提前完工”当政绩，颠覆的不仅是工程进度必须服从“质量第一”的常识，更为重大工程埋下了重重隐患。
解决办法：
钢结构焊接的焊缝质量应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2020和《钢结构焊接规范》GB50661-2011的规定。
《钢结构工程施工质量验收规范》
GB50205-2020（摘）
5.2 钢构件焊接工程
1 主控项目
5.2.1 焊接材料与母材的匹配应符合设计文件的要求及国家现行标准的规定。焊接材料在使用前，应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定进行烘焙和存放。
检查数量：全数检查。
检验方法：检查质量证明书和烘焙记录。
5.2.2 持证焊工必须在其焊工合格证书规定的认可范围内施焊，严禁无证焊工施焊。
检查数量：全数检查。
检验方法：检查焊工合格证及其认可范围、有效期。
5.2.3 施工单位应按现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661的规定进行焊接工艺评定，根据评定报告确定焊接工艺，编写焊接工艺规程并进行全过程质量控制。
《钢结构焊接规范》
GB50661-2011（摘）
7.5焊接环境
7.5.1焊条电弧焊和自保护药芯焊丝电弧焊，其焊接作业区最大风速不宜超过8m/s，气体保护电弧焊不宜超过2m/s，如果超出上述范围，应采取有效措施以保障焊接电弧区域不受影响。
7.5.2 当焊接作业处于下列情况之一时严禁焊接:
1）焊接作业区的相对湿度大于90%；
2）焊件表面潮温或暴露于雨、冰、雪中；
3）焊接作业条件不符合现行国家标准《焊接与切割安全》GB 9448的有关规定。
7.5.3 焊接环境温度低于0°C但不低于-10°C时，应采取加热或防护措施，应确保接头焊接处各方向不小于2倍板厚且不100mm范围内的母材温度，不低于20°C或规定的最低预热温度二者的较高值，且在焊接过程中不应低于这一温度。
7.5.4 焊接环境温度低于-10°C时，必须进行相应焊接环境下的工艺评定试验，并应在评定合格后再进行焊接，如果不符合上述规定，严禁焊接。
七、泉州钢结构倒塌
2020年3月7日，福建泉州一钢结构建筑倒塌。该坍塌建筑7层，楼高22米。2018年改造为酒店，加了夹层并浇筑混凝土。新冠肺炎疫情发生后，酒店被作为集中医学观察点，本次事故伤亡70多人，性质严重、影响恶劣。据初步调查，该项目未履行基本建设程序，无规划和施工许可，存在非法建设、违规改造等严重问题，特别是房屋业主发现房屋基础沉降和承重柱变形等重大事故前兆，仍然心存侥幸、继续违规冒险经营；地方相关职能部门监管不到位、导致安全关卡层层失效，最终酿成惨烈事故。
图 | 泉州钢结构坍塌事故现场
解决办法：
严格进行结构计算，建设和改造严格按照建设流程审批。
八、小结
装配式建筑的设计和应用是一种应用科学，科学上来不得半点马虎和虚伪。我们对装配式建筑的安全、质量和耐久性要有些敬畏感，责任感…..
希望不久的未来，能让大家买得安心，住得放心，真正践行大国工匠精神，实现装配式建筑行业的高质量发展，这还需我们一起努力加油！
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