某高层钢骨混凝土劲性柱综合施工技术

李约汉　丁菊芬　滕桃居　董宪强

(江苏徐州空军后勤学院五系营房教研室,221000)

[摘　要]　通过对钢骨混凝土劲性柱施工的分析,阐述了钢柱在吊装、焊接及高强螺栓连接各过程中所采取的施工技术

和措施,为以后的工程施工提供了宝贵的施工经验。

[关键词]　高层建筑;钢骨混凝土劲性柱;施工

[中图分类号]　T U758113　　　　[文献标识码]　B 　　　　[文章编号]　10012523X (2004)0920125203

COMPREHENSIVE CONSTRUCTION TECHNIQUE FOR STEE L FRAMED

REINFORCED CONCRETE COL UMN IN A HIGH 2RISE

Li Y ue 2han 　Ding Ju 2fen 　T eng T ao 2ju 　Dong X ian 2qiang

[Abstract ]　Based on the analysis of the constructuion of steel framed rein forced concrete column ,this paper elaborated the techniques

and measurements used in the process of hoisting 、welding and connection with high strength bolts ,and it w ould be very instructive in the construction of steel posts latterly.

[K eyw ords ]　High 2rise ;S teel framed rein forced concrete column ;C onstruction 收稿日期:2004-06-15

作者简介:李约汉(19742),男,河南扶沟人,1998年毕业于中国人民

后勤工程学院建筑系地下工程专业,工学学士,实验师,现主要从事地基基础及土木工程实验方面的工作。

1　工程概况

徐州国际商厦工程建成后是目前淮海地区最大的现代化大型商业服务中心。该工程位于徐州市中心四季绿茵的彭城广场北侧,该工程地下2层,地上44层,1～7层为裙楼,

8～44层两塔楼坐落于裙楼之上。建筑总高度17016m ,总建

筑面积133912108m 2

,该工程属一类超高层建筑,建成后将为徐州市的标志性建筑

。

图1　钢骨混凝土劲性柱截面

1—1Φ16遇梁钢骨时割断;2—1Φ16;3—20

Φ32;4—δ=25两塔楼设计分别由16根混凝土劲性柱传递荷载,混凝

土柱的强度等级为C60,柱中采用“十”字型钢柱与钢筋混凝

土共同承载(断面如图1)。钢柱层与层之间的连接采用高强螺栓连接方法。钢柱的制作委托上海宝旭工程设备厂加工后,运到施工工地安装施工。

2　施工重要部位及难点

本项目是徐州市重点工程,工程中使用的钢骨混凝土劲性柱也是新兴技术,工程经验少,所以在混凝土劲性柱的施工中,质量要求特别高。其施工重要部位和难点如下:

a )钢柱的焊接质量要求高,所有焊缝等级必须达到等强焊缝二级,钢柱层与层之间的高强螺栓连接也是影响工程质量的关键[1],所以钢柱的安装是施工的重要部位和难点。

b )由于场地窄小,钢柱的的吊装就位也是一个难点。3　钢柱制作

钢柱的制作委托上海宝旭工程设备厂加工,其加工制作工艺流程为:放样→下料配料→零部件校正→组对焊接→过程检验→焊接→清理焊接残余→变形检查校正→制孔→节点喷砂→检验→半成品入库(标号、发运)。

在钢柱加工制作时应注意以下几点:

a )柱制作必须进行结构放样工作,在平台上以图纸的几何尺寸为依据,按1∶1的比例放出大样,制作样板,通过放大样检查图纸问题,放样后再经过复查后方可下料制作,放样时要考虑切割余量及焊接收缩变形量。

b )下料时用自动气割逐行切割。在切割过程中对于16mm 以下钢板,板宽+1mm 做为下料宽度;16mm 以上钢

板,板宽+2mm 做为下料宽度;增加的宽度做为割缝火焰切割余量。

5

21第31卷第9期2004年9月

建　筑　技　术　开　发

Building T echnique Development

V ol.31,N o.9

Sep.2004

c )钢板的拼接、对接必须采用等强度连接,所有拼接焊缝不允许在同一截面上、焊缝截面错开必须大于300mm ,且拼接焊缝位置宜设在受力较小的部位,对按采用X 双面坡口,T 字按采用V 型坡口,坡口采用45度角并加引弧板施焊。

d )钢柱制作时,必须在平台上作临时胎具支架,以控制

其焊接变形。焊接采用自动焊,为减少焊接变形、焊接应力,应选择合理的焊接顺序,因为本工程的钢板厚度较大,为避免在焊接过程中出现无法纠正的变形,在施焊过程采用分段退焊法对称操作,并采用两次焊接成形工艺,减少变形量。同时对焊缝进行内部缺陷超声波探伤和外观缺陷检查,因本工程要求为二级焊缝,所以对焊缝用超声波探伤仪进行比例为20%的探伤。

e )部件(H 型钢)变形采用翼缘矫正机进行冷矫正,构件

变形校正采用火焰矫正,用烤将其矫正部位加热至600℃左右,冷却后观察,并用样板进行检查。

f )为确保螺孔的相对尺寸及精度,螺栓采用空芯磁座钻

钻孔及麻花钻配钻。

g )摩擦面采用石英砂喷砂处理,且保证抗滑移系数大于0145,处理好的摩擦面不得有飞边、毛刺、焊疤或污损。4　钢劲性柱吊装方案的选择

施工工地由于受场地窄小的,土建施工中安装的

QT 63、QT 80两台塔吊回转半径内的机械利用率仅为25%。

每件钢柱的重量为315t ,塔吊仅能作为钢柱垂直运输的工具。钢柱运到楼层面后,用特制人力推车运到柱子就位点,再用自制的独脚拔杆垂直吊装就位(如图2)。地下室底层钢柱安装考虑裙楼其他部位还未施工及独脚拔杆生根困难等情况,采用40t 汽车吊进行吊装就位

。

图2　独脚拔杆吊装柱示意

1—动滑轮;2—滑轮;3—定滑轮;4—柱子3t

5　钢柱的安装

钢柱现场组装采用塔吊及独脚拔杆配合吊装,接头在每层楼面上115m 左右,接头采用高强螺栓连接,翼板上下节用手工电弧焊作等强焊接。

a )钢柱运到工地后,首先检查是否与图纸及出厂合格证

书相符合,重点检查牛腿的标高,高强螺栓连接孔的位置及

接头处摩擦面的打磨处理是否符合要求,复核钢柱编号是否正确,全部检查合格后,才可进行下道工序。

b )每根第一节柱子安装的顺序是:测量基点的轴线、标

高位置→柱脚找平→吊装第一节钢柱并用地脚螺栓临时固定→用经纬仪校正柱身的垂直度、柱项标高→拧紧地脚螺拴并点焊丝口。本层32根柱子全部用40t 吊车沿周边配合就位施工。

c )从第二节柱子开始,根据柱子安装的先后顺序,利用

塔吊逐根把钢柱吊到楼层面上。利用塔吊安装独脚拔杆、把拔杆的连接板与下层钢柱接头的连接板用螺栓临时固定,并用四根<11钢丝绳拉好缆风绳。利用塔吊配合自制人力运输车把钢柱运到竖好的拔杆处,用卷扬机慢速起吊就位。安装人员用定位夹板把上、下两节柱子用螺栓临时固定。然后用经纬仪分别校正钢柱垂直度、柱顶标高,并用高强螺栓连接腹板。

高强螺栓采用大六角头螺桂,强度等级1019S 级,高强螺栓连接腹板施工时应注意以下几点:

1)高强螺栓购进工地后必须按规定送检测中心复核,合

格后才能使用。

2)运输、保管、施工中要轻搬轻放,防止损伤螺纹,防止

生锈和污染。当天安装剩余的必须妥善保管,在安装过程中不得碰损螺纹,以防止扭矩系数发生变化。

3)检查螺栓孔是否符合要求,孔边应无飞边、毛刺,摩擦

面应平整,无焊溅,无油污,处理后摩擦面的抗滑移系数应符合设计要求,安装前如有生锈处,应用钢丝刷出去摩擦面的浮锈。

4)不能用高强螺栓兼做临时安装螺栓,以防损伤螺纹引

起扭矩系数的变化。

5)计算高强螺栓的扭矩

计算公式:

T C =K ×P C ×D 　P C =P +ΔP

　　式中:T C ———终拧扭矩;K ———扭矩系数,根据实验数据取011258;P ———高强螺栓预拉力:按G B J1721988表7121222取值为225kN =225000N ;D ———高强螺栓直径24mm =01024m ;ΔΡ———预拉力损失值(kN ),取设计拉力的10%,即

2215kN =22500N 螺栓性能等级1019S

由计算得:

T C =011258×(225000+22500)×01024

=747125NM ,取750NM

　　初拧扭矩取终拧扭矩值50%～60%,本工程取400NM 。

6)高强螺栓的安装顺序:每节柱头上的高强螺栓都应从

螺栓群中部开始安装,逐个拧紧,无论初拧、终拧都从中部向

四周扩展,逐个拧紧,每拧后应做好标记,防止漏拧。

7)高强螺栓应能自由穿入孔内,当板层发生错孔时,用

绞刀扩孔时,铁屑不得掉入板层间,扩孔直径不得大于原孔径再加2mm 。

d )翼缘板接头的焊接

钢柱焊接等级二级,为保证质量要求,选择AX 52500型

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直流焊机,焊条采用E5016型。焊接翼缘板接头时应注意以下几点:

图3　V 型坡口

1—柱翼缘板

1)柱冀缘板接头焊缝为水平

焊缝,焊缝长112m ,设计为单面V 型坡口(如图3),焊脚高度K =32

+013=3213mm 。因焊缝较短,不

需分段,但需分三层施焊。每层焊完,用手提式电动磨光机对焊缝表面进行打磨处理后,再进行下遍焊接。

2)为防止焊后变形,采用两名

焊工在柱子两边对称位置同方向焊接,焊接时间、速度要同步进行。

3)焊后按二级焊缝标准进行

检查,如发现个别位置有疑点时,

要用磨光机把该点焊缝磨掉,重新补焊,直至合格后为止。

e )检查复核:每层钢柱安装完毕,质检人员会同监理人

员,应对安装过程进行检查验收。验收内容包括:平面位置

(轴线偏差)、垂直度、柱顶及牛腿标高;高强螺栓拧紧情况;

翼缘板焊接等。高强螺栓的检查,应用扭矩扳手进行复核;翼缘板的焊接还应进行焊缝探伤检查。全部项目经验收合格后方可进行下步钢筋绑扎模板混凝土的施工。

f )用塔吊协助拆除独脚拔杆,重复513～515项程序安装

下根柱子。

6　柱的钢筋混凝土施工

钢柱安装完毕后,按常规钢筋混凝土柱施工的方案进行绑扎、支模、浇筑混凝土施工。

7　结语

钢骨混凝土劲性柱能够适应现代工程结构大跨、高耸和　　　　　

重载的发展趋势,符合施工技术工业化的要求,因而越来越广泛地应用于高层和超高层、工业厂房以及桥梁等结构[2],并且已经在实践中取得良好的经济效益和建筑效果。通过对钢骨混凝土劲性柱的施工,我们熟悉并掌握了钢骨混凝土劲性柱的吊装、连接技术,积累了宝贵的施工经验,为以后的施工打下了基础[3]。

钢骨混凝土劲性柱是钢柱和钢筋混凝土柱的结合统一体,钢柱和钢筋混凝土柱的质量有一处达不到设计和规范要求,就会导致整个钢骨混凝土劲性柱质量不合格[4]。在钢骨混凝土劲性柱施工中要特别注意以下几方面:

a )钢柱安装时的吊装就位和连接。吊装的位置(误差)

要符合设计和规范要求;高强度螺栓连接,必须对构件摩擦

面进行加工处理,处理后的摩擦系数应符合设计要求;安装高强度螺栓必须进行初拧和终拧,并且当天安装的螺栓应在当天终拧完毕,其处露丝扣应为2扣至3扣。

b )钢柱焊接前,焊工应复查钢柱的组装质量和焊缝区的

处理情况,如不符合要求,应修整合格后方可施焊。

c )钢骨混凝土劲性柱钢筋混凝土部分的绑筋、支模、混

凝土浇注都要严格按照规范操作,特别是混凝土的强度等级一般比较高,很有可能单位工程中要用到多种强度等级的混凝土,施工时更要注意。

参考文献

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3　邵波,胡金旭.63m 高钢管混凝土柱综合施工技术.建筑施工,

2004,(1)

4　建筑工程质量控制与验收.北京:中国建筑工业出版社,2002

(上接第66页)

热点———空间桁架模型法并推导出易用的设计公式。空间桁架模型法的有效性和合理性正在被众多学者的研究证明,本文对典型算例的计算表明,可以节省材料。在总结国内外学界的理论、试验结果基础上,对承台设计提出了一些建议:

a )应用桁架模型法的前提是力流明确,对于复杂的实际

工程建议首先进行弹性分析以正确地建立模型;

b )厚承台底面钢筋宜集中布置在桩顶中心线左右的条

带内,以形成有效拉杆;

c )由于裂缝首先出现在承台中腹部,宜沿高度布置数道

水平分布钢筋网,以延迟初裂缝出现。

d )对于力流不明确的大型重要工程,宜采用合理的混凝

土本构关系和破坏准则,应用通用有限元软件对桩、承台、上部建筑的整体进行高精度非线性分析,以正确设计承台。

参考文献

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2　杨明远,傅其信.三桩承台承载力的试验研究.华南理工大学学

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3　梁书亭,蒋永生,李传毅.桩基承台和筏板的空间桁架设计方法

研究.东南大学学报,1998,28(6):1112116

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