勁性混凝土柱施工技術(shù)在某辦公大樓工程中的應(yīng)用

張德鵬

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450014）

1 工程概況

某辦公大樓勁性混凝土柱內(nèi)包鋼骨為400×400 mm的焊接矩形鋼管柱，鋼管壁厚30 mm。勁性混凝土柱總長(zhǎng)16.450 m，鋼柱的頂部植埋于上層混凝土梁中。鋼柱內(nèi)澆灌混凝土。鋼柱底部置于下部混凝土柱上，用預(yù)埋地腳螺栓連接固定。鋼柱與混凝土梁連接采用雙筋并股穿筋式連接。

2 鋼管柱的工廠加工制作

鋼柱總長(zhǎng)為16.45 m,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)吊裝能力及混凝土澆注工藝，每根鋼柱分為5節(jié)制作。

2.1 制作工藝流程

對(duì)原材料質(zhì)量復(fù)核→畫(huà)線(xiàn)→切割→鉆孔→開(kāi)坡口→組對(duì)→點(diǎn)焊成型→船型埋弧自動(dòng)焊→矯正→探傷→產(chǎn)品交檢。

主要施工方法及技術(shù)措施∶

2.2 鋼板下料

畫(huà)線(xiàn)應(yīng)做到幾何尺寸準(zhǔn)確,孔距準(zhǔn)確，下料后的零件尺寸準(zhǔn)確。采用數(shù)控切割機(jī)或半自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行。切割完成后，需清除材料邊緣氧化鐵。下料完成后檢驗(yàn)鋼板的平直度，不合格的應(yīng)及時(shí)進(jìn)行矯正，矯正方法主要采用火焰矯正法或捶擊法。采用熱矯正時(shí)，加熱溫度應(yīng)在600～800℃之間，最高不應(yīng)超過(guò)900℃。矯正后鋼材表面不得有明顯的凹痕或損傷，劃痕深度不得大于0.5 mm。

2.3 鉆孔

鋼柱與混凝土梁相交處，混凝土梁鋼筋雙筋并股穿過(guò)鋼柱,因此需在鋼柱的相應(yīng)位置開(kāi)橢圓孔。鉆孔采用配鉆法，即存在對(duì)穿孔的多塊鋼板，疊放在一起同時(shí)進(jìn)行鉆孔。不同方向的孔應(yīng)將位置上下錯(cuò)開(kāi)。

2.4 矩形鋼管的組立

組立胎架的制作∶

焊接胎架上應(yīng)設(shè)置防止焊接變形的裝置。各個(gè)胎架都須經(jīng)專(zhuān)職質(zhì)檢員檢驗(yàn)合格，并由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人認(rèn)可后方能投入使用。鋼柱拼完后的直線(xiàn)度偏差應(yīng)不大于長(zhǎng)度1/1 000，且不大于3 mm，腹板中心偏移不大于2 mm。鋼柱組立時(shí)應(yīng)點(diǎn)焊可靠,防止變形。

2.5 鋼柱施焊

本工程采用的鋼板厚度為30 mm，焊接時(shí)的預(yù)熱、定位焊，應(yīng)嚴(yán)格按焊接工藝要求規(guī)定執(zhí)行，并控制最大和最小層間溫度，接頭的焊接參數(shù)必須按對(duì)應(yīng)的焊接工藝卡進(jìn)行施焊。鋼柱焊接在焊接胎模上進(jìn)行，由兩名焊工采用二保焊同向焊接。為防止厚板的層狀撕裂，應(yīng)采用多層、多道的焊接方法，鋼板焊接前,應(yīng)對(duì)母材焊道中心線(xiàn)兩側(cè)各2倍板厚加30 mm區(qū)域內(nèi)進(jìn)行無(wú)損探傷檢查,母材及焊縫中不得有裂紋、夾層及分層等。

3 鋼柱的運(yùn)輸

矩形鋼管柱總長(zhǎng)為16.45 m,根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝條件及起重設(shè)備的吊裝能力，鋼柱制作時(shí)分為5節(jié)制作。構(gòu)件最大運(yùn)輸單元的重量約1.5 t，長(zhǎng)度約4 m，因此我們采用5 t汽車(chē)來(lái)運(yùn)輸。運(yùn)輸時(shí)在車(chē)內(nèi)用枕木墊平并綁牢，有效防止運(yùn)輸變形。現(xiàn)場(chǎng)用塔吊下車(chē)，然后用平板車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)。構(gòu)件運(yùn)輸順序與構(gòu)件安裝順序相同，以減少中轉(zhuǎn)程序，同時(shí)避免構(gòu)件擱置較多，占用較大的場(chǎng)地，增大防護(hù)及管理難度。

4 鋼柱的吊裝

鋼柱的吊裝采用塔吊與汽車(chē)吊相結(jié)合的方法進(jìn)行。

4.1 地腳螺栓預(yù)埋

1）軸線(xiàn)確定。底板鋼筋綁扎完畢。將軸線(xiàn)彈在底板鋼筋上,并確定柱插筋及地腳螺栓的位置，對(duì)底板筋做局部的間距調(diào)整,使螺栓能順利通過(guò)底板筋。

2）根據(jù)圖紙安裝柱插筋，并在底板內(nèi)部安裝3道箍筋。貼底板鋼筋再架設(shè)1道箍筋與底板鋼筋點(diǎn)焊，以確保柱插筋位置正確；然后放入地腳螺栓定位板。

3）地腳螺栓就位。將地腳螺栓插入柱中，并套好定位板,根據(jù)給出的軸線(xiàn)位置來(lái)確定螺栓位置。定位板外邊緊頂鋼筋內(nèi)側(cè)，用柱主筋來(lái)輔助固定地腳螺栓，然后加設(shè)3道柱箍(或定位筋)。同時(shí)給柱筋設(shè)拉結(jié)以控制鋼筋位置保持正確。

4）地腳螺栓標(biāo)高確定。地腳螺栓就位后，通過(guò)水準(zhǔn)儀確定螺栓外露長(zhǎng)度，在定位板底部加設(shè)井字托筋，井字托筋與柱主筋點(diǎn)焊，以此來(lái)確定螺栓標(biāo)高。

5）地腳螺栓的最終定位。螺栓位置初步確定后，經(jīng)緯儀找準(zhǔn)軸線(xiàn)，無(wú)誤后將在定位板上部加設(shè)井字蓋筋與柱主筋點(diǎn)焊，并將螺栓底部用4根鋼筋連成整體與樁頭鋼筋焊接?；炷翝仓皩⑸喜柯菟ńz扣抹黃油后包裹保護(hù)起來(lái)。

4.2 鋼柱的吊裝

鋼柱的吊裝應(yīng)優(yōu)先采用現(xiàn)場(chǎng)塔吊，由于施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地限制，需采用25 t汽車(chē)吊吊裝。

1）首節(jié)鋼柱安裝

鋼柱吊裝前鋼結(jié)構(gòu)施工單位與土建單位做好地腳螺栓交接工作。

下部混凝土柱達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上開(kāi)始進(jìn)行鋼柱吊裝。吊裝采用單點(diǎn)起吊（鋼柱的吊耳可利用鋼柱柱節(jié)連接的連接板）,把柱子根部用墊木墊高。在起吊過(guò)程中，起重機(jī)邊起鉤，邊回轉(zhuǎn)起重臂，直至把柱子吊起，底板插入預(yù)埋的地腳螺栓中。

吊裝到位后，測(cè)量標(biāo)高、垂直度。標(biāo)高可用地腳螺栓的螺母進(jìn)行調(diào)整，軸線(xiàn)及垂直度的調(diào)校用兩臺(tái)經(jīng)緯儀互成90度，從兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后固定地腳螺母，拉柱纜風(fēng)繩。

2）中間節(jié)安裝

吊裝前在柱頂懸掛4條纜風(fēng)繩,并以4個(gè)5 t倒鏈作調(diào)整用。吊裝時(shí)，將上節(jié)鋼柱柱底中心線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)下節(jié)鋼柱柱頂中心線(xiàn),就位后即固定纜風(fēng)繩，用2臺(tái)經(jīng)緯儀同時(shí)從兩個(gè)方向進(jìn)行校正。滿(mǎn)足要求后拉緊纜風(fēng)繩并鎖緊，同時(shí)緊固連接板，開(kāi)始焊接。

鋼柱安裝對(duì)接焊縫要求達(dá)到二級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)，為保證熔透焊質(zhì)量，應(yīng)臨時(shí)加墊片保證間隙。為減少焊接變形，采用2個(gè)焊工同時(shí)對(duì)稱(chēng)施焊。焊完經(jīng)外觀檢查及超聲波探傷檢查合格后方可進(jìn)行下道工序。

3）上部鋼柱安裝

用塔吊或吊車(chē)吊起置于下柱上端定位工藝板上，就位后對(duì)中、校正、施焊等工序均同前所述。

最后一節(jié)鋼柱吊裝、焊接完成后，和第三層結(jié)構(gòu)梁鋼筋固定。

4.3 吊裝過(guò)程中的測(cè)量控制措施

1）軸線(xiàn)控制

基礎(chǔ)節(jié)柱安裝就位后，用經(jīng)緯儀將軸線(xiàn)投射到柱上，調(diào)整地腳螺栓及纜風(fēng)繩，使之與柱的兩條垂直中心線(xiàn)吻合，緊固地腳螺栓并拉緊纜風(fēng)繩固定鋼柱。在澆筑柱混凝土?xí)r采用對(duì)稱(chēng)、逐層澆筑法，并隨時(shí)用經(jīng)緯儀觀測(cè)。以后各層均用此法進(jìn)行軸線(xiàn)的投射校正，軸線(xiàn)則通過(guò)樓內(nèi)軸線(xiàn)控制網(wǎng)用激光經(jīng)緯儀逐層傳遞。

2）標(biāo)高控制

除基礎(chǔ)節(jié)鋼柱外，上部每節(jié)鋼柱制作時(shí)，控制鋼柱尺寸為“負(fù)值”，即比原下料尺寸小5 mm，由此而產(chǎn)生的柱接頭之間的縫隙及標(biāo)高差，可在安裝時(shí)加鋼墊片進(jìn)行調(diào)整，但鋼墊片厚度不得大于5 mm。

3）垂直偏差控制

勁性鋼柱制作時(shí)，在翼緣板上刻出翼緣板中心線(xiàn)(即鋼柱中心線(xiàn))。安裝鋼柱時(shí)，上節(jié)鋼柱和下節(jié)鋼柱翼緣板上的中心線(xiàn)對(duì)齊并與軸線(xiàn)吻合，同時(shí)根據(jù)已安裝好的下節(jié)鋼柱和擬安裝的鋼柱可能出現(xiàn)的垂直偏差變換方向和數(shù)值，預(yù)留傾斜量，并在安裝焊接過(guò)程中將其抵消,以保證鋼柱垂直度符合要求。

5 混凝土澆筑

1）工程勁性混凝土澆筑采用外柱混凝土和鋼結(jié)構(gòu)柱同時(shí)分段進(jìn)行。

2）勁性柱混凝土澆筑方法基本同混凝土柱澆筑方法相同,澆筑前在底部鋪墊與混凝土配合比相同的砂漿。混凝土分層澆注，每層澆筑厚度為50 cm，振動(dòng)棒不得觸動(dòng)鋼筋，振動(dòng)棒插入點(diǎn)要均勻，防止多振或漏振。

3）鋼結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的混凝土柱分多次澆注，其中第一段鋼柱和-0.800層一起澆注，最后一段鋼柱和第三層結(jié)構(gòu)梁板一起澆注。每次澆注前按要求進(jìn)行施工縫的預(yù)留和剔鑿工作。

4）應(yīng)認(rèn)真控制混凝土的骨料粒徑和坍落度，一般粗骨料粒徑控制在25 mm以?xún)?nèi)，坍落度要求為180～200 mm 之間。

5）鋼柱內(nèi)的混凝土宜采用微膨脹混凝土。

6）勁性混凝土結(jié)構(gòu)外包的混凝土外殼，要滿(mǎn)足受力和耐火的雙重要求，澆筑時(shí)要保證其密實(shí)度，防止開(kāi)裂。

7）由于鋼骨的存在使得進(jìn)料口的空間變得非常狹小，澆筑混凝土?xí)r有部分空氣不易排出，為此要在一些部位預(yù)留排除空氣的孔洞和混凝土澆筑孔。

8）勁性混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑，應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定。

6 成品保護(hù)

1）鋼柱保護(hù)∶混凝土澆筑部位的鋼柱根部用塑料薄膜包裹覆蓋。2）柱子混凝土在拆除模板后及時(shí)澆水充分濕潤(rùn)用塑料薄膜封閉保護(hù)。

7 小結(jié)

本工程采用勁性混凝土結(jié)構(gòu)，通過(guò)采用所述技術(shù)措施，在規(guī)定工期內(nèi)，保質(zhì)保量的完成了該工程，解決了混凝土振搗不密實(shí)的難題，模板拆除后混凝土的實(shí)體質(zhì)量良好。