十字勁性鋼柱在高層建筑中的施工質(zhì)量控制

陳輝軍，姜建功，吳毅

（江蘇省建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210008）

1 質(zhì)量控制要點(diǎn)

二次調(diào)整的手段精確控制超長(zhǎng)十字鋼柱的垂直度，第一次采用水平尺對(duì)其垂直度進(jìn)行調(diào)整、第二次在經(jīng)緯儀的同步監(jiān)測(cè)下依靠攬風(fēng)繩進(jìn)行微調(diào)，保證其安裝精度。

針對(duì)多層大截面十字鋼柱的特點(diǎn)，在首層鋼柱安裝過(guò)程中通過(guò)澆筑混凝土強(qiáng)化鋼柱與承臺(tái)之間的一體化連接，保證足夠的承載力。

采用抗剪鍵與攬風(fēng)繩共同作用的臨時(shí)支撐系統(tǒng)，首層設(shè)置抗剪鍵使支撐系統(tǒng)簡(jiǎn)化，多層十字鋼柱的頂部和中部設(shè)置攬風(fēng)繩柔性約束，剛性和柔性組合約束系統(tǒng)共同保證鋼柱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性安全性。

十字鋼柱連接節(jié)點(diǎn)的精細(xì)化處理技術(shù)，第一層的焊道封住坡口內(nèi)母材與墊板的連接處，逐道逐層累焊至填滿坡口，進(jìn)行清除焊渣和飛濺物并修補(bǔ)任何焊接缺陷，焊后進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè)以保證安裝質(zhì)量并處理好與緊后工序的接口。十字鋼柱截面如圖1所示。

2 施工流程及質(zhì)量控制

圖1 多層大截面十字鋼柱截面圖

2.1 施工流程

多層大截面十字鋼柱的安裝通過(guò)鋼筋工、電焊工等工種施工技術(shù)人員密切合作完成，施工過(guò)程中涉及到的關(guān)鍵工序包括：鋼柱的吊裝、預(yù)埋、調(diào)整和焊接等，按照不同層數(shù)逐級(jí)累加，其詳細(xì)的全過(guò)程施工流程如圖2所示：

圖2 多層大截面十字鋼柱安裝施工流程

2.2 施工質(zhì)量控制

2.2.1 鋼柱進(jìn)場(chǎng)

鋼柱按現(xiàn)場(chǎng)吊裝的需要分批進(jìn)場(chǎng)，每批進(jìn)場(chǎng)的構(gòu)件的編號(hào)及數(shù)量提前3 d通知制作廠，現(xiàn)場(chǎng)鋼柱臨時(shí)堆放按平面布置的位置擺放在對(duì)應(yīng)樓地面堆場(chǎng)，構(gòu)件的堆放場(chǎng)地進(jìn)行平整并保證道路通暢。

構(gòu)件驗(yàn)收分兩步進(jìn)行，第一步進(jìn)行廠內(nèi)驗(yàn)收，構(gòu)件運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后再由現(xiàn)場(chǎng)專職質(zhì)量員組織驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收，實(shí)物驗(yàn)收包括構(gòu)件外觀尺寸、焊縫外觀質(zhì)量、構(gòu)件數(shù)量、栓釘數(shù)量及位置、孔位大小及位置、構(gòu)件截面尺等；資料驗(yàn)收包括原材材質(zhì)證明、出廠合格證、栓釘焊接檢驗(yàn)報(bào)告、焊接工藝評(píng)定報(bào)告、焊縫檢測(cè)報(bào)告等。

對(duì)于構(gòu)件存在的問(wèn)題在制造廠修正，進(jìn)行修正后后方可運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)施工。對(duì)于運(yùn)輸?shù)仍虺霈F(xiàn)的問(wèn)題，要求制造廠在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立緊急維修小組在最短的時(shí)間里將問(wèn)題解決以確保施工工期。

2.2.2 鋼柱吊裝

多層大截面十字鋼柱的吊裝按照所在的層數(shù)及高度不同，分段吊裝，在完成首層吊裝后，進(jìn)行后處理進(jìn)行二層鋼柱吊裝，直至完成多層鋼柱的吊裝到達(dá)指定的標(biāo)高，全過(guò)程吊裝的工藝流程安排如圖3所示。

圖3 全過(guò)程吊裝工藝流程

吊裝前檢查各個(gè)吊索用具確認(rèn)是否安全可靠,在鋼柱臨時(shí)連接耳板上掛好纜風(fēng)繩并固定好。

在鋼柱兩翼緣板上焊接Φ16圓鋼并以圓鋼為支撐點(diǎn)，掛好爬梯并固定。

檢查首節(jié)鋼柱柱腳基礎(chǔ)的就位軸線并在鋼柱的柱腳板上劃出鋼柱就位的定位線，同時(shí)在柱頭位置用紅色油漆標(biāo)出鋼柱垂直度控制標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)標(biāo)在鋼柱的一個(gè)翼緣側(cè)和一個(gè)腹板側(cè)。

在柱頭位置劃出鋼柱翼緣中心標(biāo)記先，以便上層鋼柱安裝的就位使用。

落實(shí)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，鋼柱吊裝機(jī)械利用現(xiàn)場(chǎng)的塔吊，吊裝采用單機(jī)起吊，起吊前在鋼柱柱腳位置墊好木板以免鋼柱在起吊過(guò)程中將柱損壞。鋼柱起吊時(shí)吊車應(yīng)邊起鉤，邊轉(zhuǎn)臂，使鋼柱垂直離地，如圖4所示。

圖4 大截面十字鋼柱起吊過(guò)程

就位調(diào)整及臨時(shí)固定，當(dāng)鋼柱吊至距其就位位置上方200 mm時(shí)使其穩(wěn)定，對(duì)準(zhǔn)定位軸線緩慢下落。落實(shí)后專用角尺檢查，調(diào)整鋼柱使鋼柱的定位線與基礎(chǔ)定位軸線重合，調(diào)整時(shí)需三人操作，一人移動(dòng)鋼柱，一人協(xié)助穩(wěn)定，另一人進(jìn)行檢測(cè)，就位誤差確保在3 mm以內(nèi)。

由于現(xiàn)場(chǎng)安裝支座標(biāo)高存在多種因素影響可能存在誤差，因此首節(jié)鋼柱標(biāo)高調(diào)整，提前落實(shí)專人進(jìn)行復(fù)測(cè)為車間加工提供調(diào)整數(shù)據(jù)，安裝時(shí)根據(jù)編號(hào)進(jìn)行。

鋼柱垂直度校正采用水平尺對(duì)鋼柱垂直度進(jìn)行初步調(diào)整，然后用兩臺(tái)經(jīng)緯儀從柱的兩個(gè)側(cè)面同時(shí)觀測(cè)，依靠纜風(fēng)繩進(jìn)行調(diào)整，其過(guò)程如圖5所示。

考慮鋼柱為每層一段，接頭焊接利用每層臨時(shí)操作臺(tái)進(jìn)行操作，垂直度調(diào)整到位后按要求進(jìn)行焊接。

圖5 首層大截面十字鋼柱垂直度監(jiān)控過(guò)程

首層以上鋼柱在吊裝前應(yīng)在柱頭位置劃出鋼柱柱頂安裝中心標(biāo)記線以便上層鋼柱安裝的就位使用，同時(shí)在鋼柱上設(shè)置拼接耳板，進(jìn)行上下柱臨時(shí)連接。

首層以上鋼柱起吊方法同首層鋼柱。

首層以上鋼柱就位采用臨時(shí)連接板，當(dāng)鋼柱就位后對(duì)齊安裝定位線，將連接板用安裝螺栓固定，如圖6所示。

首層以上鋼柱調(diào)整采用纜風(fēng)繩，調(diào)整前在下層鋼柱上的相應(yīng)位置焊接千斤頂支座，在上層鋼柱相應(yīng)位置上焊接耳板，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在成直角的兩個(gè)方向觀測(cè)，通過(guò)千斤頂調(diào)節(jié)鋼柱的偏差。

2.2.3 鋼柱垂直度與標(biāo)高的控制

大截面十字鋼柱的測(cè)量矯正過(guò)程如圖7所示。

圖6 螺栓連接的十字鋼柱節(jié)點(diǎn)視圖構(gòu)造

圖7 大截面十字鋼柱的測(cè)量與校正過(guò)程

鋼柱校正要求進(jìn)行焊接后最終結(jié)果的測(cè)量，焊接前可先用長(zhǎng)水平尺初步控制垂直度，待形成框架后進(jìn)行精確校正，焊接后應(yīng)進(jìn)行復(fù)測(cè)并以此作為下一步施工的依據(jù)。

高程基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)定及傳遞，要求高程的豎向傳遞采用鋼尺，通過(guò)預(yù)留孔洞向上量測(cè)。每層傳遞的高程都要進(jìn)行聯(lián)測(cè)，相對(duì)誤差應(yīng)<2 mm。

柱頂標(biāo)高的測(cè)定要求確定各層柱底標(biāo)高50 cm線及梁標(biāo)高的10 cm線，從柱頂返量確定，通過(guò)控制柱底標(biāo)高來(lái)控制柱頂及梁標(biāo)高。

2.2.4 首節(jié)鋼柱與承臺(tái)的連接固定

程中施工縫留設(shè)在型鋼柱柱腳端板至承臺(tái)底板的高度為500 mm處，而實(shí)際澆筑時(shí)混凝土實(shí)際厚度為其高度減少50 mm澆筑，留置50 mm厚度的空間以便安裝首節(jié)型鋼柱時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，便于灌漿料的施工，待安裝后方可用GSG高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料的施工。

在墊層澆完達(dá)到1.2 N/mm2后即可在其上彈線，彈出型鋼柱的安裝位置，在承臺(tái)底板鋼筋綁扎結(jié)束后，需根據(jù)已彈的墨線在鋼筋上做出相應(yīng)的記號(hào)，然后用5 mm厚鋼板做的定位對(duì)應(yīng)型鋼柱的位置，再把高強(qiáng)度螺栓穿進(jìn)定位架后與底板鋼筋焊接成一整體，并可用Φ20鋼筋與其焊接固定，同時(shí)插入Φ14～Φ16的鋼筋并對(duì)高強(qiáng)螺栓上端部做好相應(yīng)的保護(hù)以確保絲端的清潔。

根據(jù)原設(shè)計(jì)的混凝土標(biāo)號(hào)要求進(jìn)行澆筑，在澆筑混凝土收面時(shí)若室外氣溫較低或?yàn)樘崆鞍惭b大截面十字鋼柱，可適當(dāng)提高混凝土的標(biāo)號(hào)，安裝大截面十字鋼柱時(shí)要求確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上。

2.2.5 十字鋼柱的焊接固定

焊前檢查接頭坡口角度、鈍邊、間隙及錯(cuò)口量均應(yīng)符合要求，坡口內(nèi)和兩側(cè)之銹斑、油漆、油污、氧化皮等均應(yīng)清除干凈。焊墊板或引弧板，其表面應(yīng)清潔，要求與坡口相同，墊板與母材應(yīng)貼緊，引弧板與母材焊接應(yīng)牢固。

第一層的焊道應(yīng)封住坡口內(nèi)母材與墊板之連接處，然后逐道逐層累焊至填滿坡口，每道焊縫焊完后都必須清除焊渣及飛濺物，出現(xiàn)焊接缺陷應(yīng)及時(shí)磨去并修補(bǔ)。每道焊接層間溫度應(yīng)控制在50～80℃，溫度太低時(shí)應(yīng)重新預(yù)熱，太高時(shí)應(yīng)暫停焊接，焊接時(shí)不得在坡口外的母材上打火引弧。

柱與柱對(duì)接翼緣板熔透焊和腹板熔透焊，其焊口形式如圖8所示。

一個(gè)接口必須連續(xù)焊完，如不得已而中途停焊時(shí)，再焊以前應(yīng)重新按規(guī)定加熱，焊后冷卻到環(huán)境溫度時(shí)進(jìn)行外觀檢查和超聲波檢測(cè)。

圖8 鋼柱節(jié)點(diǎn)連接處焊接坡口形式

3 結(jié)語(yǔ)

以一個(gè)樓層的高度作為一節(jié)鋼柱的長(zhǎng)度，分樓層對(duì)接安裝，通過(guò)二次調(diào)整的手段精確控制超長(zhǎng)十字鋼柱的垂直度，保證了安裝精度。采用焊接組裝及設(shè)置臨時(shí)操作平臺(tái)的組合技術(shù)，解決了超長(zhǎng)十字鋼柱運(yùn)輸、就位的技術(shù)難題，較整體安裝做法大幅度地提高了安全系數(shù)及質(zhì)量合格率。

[1]GB50205-2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]GB50661-2001,鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].

[3]ZJQ 00-SG-017-2006,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].