型鋼混凝土柱施工技術(shù)

楊喬雄

（中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司）

型鋼混凝土柱施工技術(shù)

楊喬雄

（中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司）

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)型鋼混凝土柱的應(yīng)用，提高了建筑的實(shí)用性，且建筑的美觀性能和安全性能均得到保障，具有良好的抗震效果，施工效果較好，為類(lèi)似型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用提供了參考。

型鋼混凝土柱；施工技術(shù)

引言

高層建筑施工中，由于采用異形鋼骨柱施工，施工工藝較為復(fù)雜、施工周期較長(zhǎng)，對(duì)施工質(zhì)量要求較高，因此整個(gè)工程從施工方案的選擇到鋼構(gòu)件的加工和安裝等方面均嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案實(shí)施，確保了項(xiàng)目的順利開(kāi)展。

1　工程簡(jiǎn)介

本文所研究的對(duì)象是棕櫚灣一期一棟高層建筑，該建筑共有5層裙樓，主樓地上42層，層高162.86m，占地面積116751m2。其中，第1層樓高5.5m，自第6層開(kāi)始，每層樓層高3.76m。工程用勁性框架柱-核心筒作為主樓結(jié)構(gòu)，以異形柱和方形柱作為框架形式，異形鋼骨柱地下5～14層寬度為1.2m，第15～28層為1.1m，第29～41層為1m，整體為長(zhǎng)方形，除了長(zhǎng)邊展開(kāi)長(zhǎng)度為319m，短邊展開(kāi)長(zhǎng)度為219m之外，整個(gè)結(jié)構(gòu)的高度無(wú)任何變化。16層以下的混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到了C60，第17～30層為C50，第32層及以上的混凝土強(qiáng)度達(dá)到了C40，選用箍筋φ14@100和主筋56φ32的鋼筋配置。異形柱內(nèi)有三個(gè)鋼結(jié)構(gòu)骨架，這三個(gè)骨架整體呈三角形，每個(gè)骨架都由十字形柱拼接而成，并以Q345B的鋼板作為鋼骨腹板和翼緣，腹板厚度為20mm，翼緣厚度為28mm。圖1所示即鋼骨柱的平面位置。

圖1　鋼骨柱平面示意圖

2　工程特點(diǎn)

（1）考慮到該工程的位置在市中心，施工場(chǎng)地有限，且主樓中間遍布混凝土核心筒，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的外形較為特殊，故需盡可能多布置測(cè)量控制點(diǎn)，并且進(jìn)行聯(lián)測(cè)，以解決通視度低的問(wèn)題。此外，由于工程為高層建筑，必須針對(duì)不同的高度設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)部控制網(wǎng)，這意味著工程的作業(yè)難度將會(huì)很大，且工作量也很多。

（2）工程采用了厚度在35～40mm之間的鋼板來(lái)制作鋼結(jié)構(gòu)，需要頻繁的開(kāi)展焊接工作，加上吊裝單元長(zhǎng)度小，構(gòu)建質(zhì)量大，因而對(duì)工期的要求較高，如果要在短期內(nèi)完工的話，焊接的質(zhì)量和效率可能會(huì)大打折扣。

（3）工程的每一根鋼立柱都是獨(dú)立的，且沒(méi)有永久性的可靠連接位于樓層缺失處混凝土核心筒與鋼外筒之間，因此，如何使結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載、施工荷載的作用下保持高度穩(wěn)定性至關(guān)重要。

（4）由于基坑支撐的存在，進(jìn)入地下室施工階段時(shí)，必須將其對(duì)建筑物異形巨型鋼骨柱施工造成的影響考慮進(jìn)去，且長(zhǎng)方形外框架組合勁性柱的構(gòu)建尺寸較大，鋼骨外部尺寸隨著高度的變化而變化，在大堂及屋頂?shù)牟糠?，由于結(jié)構(gòu)很高，要順利澆筑鋼骨柱外包混凝土難度相當(dāng)大，這也是該工程的難點(diǎn)所在。

3　型鋼混凝土柱施工技術(shù)

3.1型鋼柱模板加固措施

本工程施工中考慮到塔式起重機(jī)的運(yùn)輸壓力，工序上柱和樓板同時(shí)施工的要求，型鋼柱模板采用了散拼支模，對(duì)拉螺桿固定的形式。由于型鋼混凝土柱截面積均較大，經(jīng)過(guò)計(jì)算測(cè)定要求，當(dāng)對(duì)拉螺桿無(wú)法避開(kāi)型鋼芯時(shí)，可以在鋼柱腹板上開(kāi)設(shè)預(yù)留孔，讓對(duì)拉螺桿通過(guò)；而在型鋼柱無(wú)法開(kāi)孔的部位，則可直接將鋼筋焊接在鋼柱上，間距加密并對(duì)模板進(jìn)行拉結(jié)固定。型鋼柱腹板上的螺桿預(yù)留孔，應(yīng)按施工方案設(shè)計(jì)要求，統(tǒng)一在加工廠開(kāi)設(shè)，并使模板上的預(yù)留孔與之相對(duì)應(yīng)，以提高模板的周轉(zhuǎn)使用率。

3.2型鋼芯的安裝連接

由于工程的層高較高，型鋼芯的斷面較小，本身的剛度不足，所以施工中采取分段吊裝，現(xiàn)場(chǎng)焊接的安裝方法。工程的型鋼芯是由Q345B鋼板制作的H型鋼芯，從地下室的底板開(kāi)始設(shè)置，型鋼柱腳采用端承式柱腳，在地下室底板預(yù)埋地腳螺栓和定位錨板，并采用用鋼板制作的安裝支架進(jìn)行固定，首節(jié)鋼芯吊升就位后，將型鋼芯底板穿入地腳螺栓，加上壓板，然后將螺栓擰緊，完成型鋼芯的首節(jié)安裝。兩節(jié)型鋼芯的連接，翼緣板采取等強(qiáng)度坡口對(duì)接焊的方式，焊縫的等級(jí)為Ⅰ級(jí)，腹板采取鋼板和高強(qiáng)螺栓連接。型鋼芯的拼接焊縫設(shè)置在樓層標(biāo)高1.200m處，安裝過(guò)程中利用安裝耳板和高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行協(xié)助型鋼芯就位，然后再進(jìn)行焊接。施工中為保證鋼芯的垂直度誤差小于（或等于）5mm，在樓層上使用激光經(jīng)緯儀及纜風(fēng)繩一同調(diào)整和控制型鋼芯的垂直度以，確保鋼芯的安裝連接質(zhì)量。

3.3型鋼混凝土柱與混凝土梁節(jié)點(diǎn)處的鋼筋處理

在型鋼混凝土柱與混凝土梁節(jié)點(diǎn)處，由于該處鋼筋密集，加上型鋼芯的存在，令到該處的鋼筋，特別是梁的縱筋和箍筋綁扎困難。針對(duì)這些情況，可以采取以下幾種方法解決：①繞開(kāi)型鋼芯?；炷量蚣芰航遣康目v筋可以正常地從柱鋼筋和型鋼芯之間穿過(guò)節(jié)點(diǎn)，或者以1：6打彎后繞開(kāi)型鋼芯，在型鋼芯外側(cè)滿(mǎn)足錨固長(zhǎng)度或穿過(guò)。②預(yù)留穿筋孔。在梁柱節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)梁縱筋遇到型鋼芯腹板時(shí)，因?yàn)樾弯撔靖拱宀皇侵饕芰?gòu)件，所以可采用在型鋼腹板上預(yù)留穿筋孔洞的方法，使梁縱筋可直接穿過(guò)型鋼腹板進(jìn)行安裝。預(yù)留穿筋孔的孔徑要利于梁筋穿過(guò)，但又不能過(guò)于削弱型鋼腹板，一般預(yù)留的穿筋孔的孔徑比梁筋直徑大3～ 5mm為宜。而且預(yù)留穿筋孔應(yīng)在型鋼加工廠進(jìn)行，不能在施工現(xiàn)場(chǎng)直接采用火焰切割開(kāi)孔。③預(yù)焊鋼板托座。在梁柱節(jié)點(diǎn)中，會(huì)有梁縱筋遇到型鋼芯翼緣板，而作為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的主要抗彎受力構(gòu)件，翼緣板又不允許在上面開(kāi)孔，在這種情況下，可采用在翼緣上預(yù)焊鋼板托座，梁縱筋再焊接在托座上的方法進(jìn)行處理。施工中根據(jù)混凝土梁縱筋的排布要求，確定翼緣鋼板托座的對(duì)應(yīng)位置，然后按設(shè)計(jì)要求的托座鋼板的厚度、寬度、長(zhǎng)度在加工廠與型鋼翼緣板焊接，并在型鋼翼緣板后增設(shè)牛腿或者加勁板。④另外，由于型鋼芯的存在，令梁柱節(jié)點(diǎn)處的箍筋無(wú)法整根穿過(guò)型鋼芯時(shí)，可以使用將箍筋分段，分別安裝就位后再焊接連接的方法進(jìn)行施工。但是不得將箍筋直接與型鋼芯焊接，避免改變節(jié)點(diǎn)處的受力方式。

圖2　型鋼連接大樣圖

3.4混凝土澆筑方案

本工程型鋼混凝土柱采用C60標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行澆筑，針對(duì)C60高標(biāo)號(hào)混凝土黏稠度高，抓底嚴(yán)重，初凝快及坍落度不穩(wěn)定的特點(diǎn)，在施工中優(yōu)化了混凝土的配合比，并使用細(xì)骨料混凝土，令混凝土具有良好的流動(dòng)性、勻質(zhì)性和擴(kuò)展度，利于混凝土的泵送。型鋼混凝土柱的混凝土澆筑與一般鋼筋混凝土柱的施工類(lèi)似，但是因?yàn)橹鶅?nèi)有密集的鋼筋和型鋼芯，而且型鋼柱通常較高，造成型鋼混凝土柱的混凝土澆筑和振搗較為困難?；炷猎跐仓埃扔盟畬?duì)柱模板內(nèi)進(jìn)行沖洗，確保型鋼、鋼筋和模板表面濕潤(rùn)干凈。施工中按500mm為一層分層進(jìn)行澆筑，同時(shí)輔以φ30振搗棒進(jìn)行上下振搗，逐點(diǎn)移動(dòng)，根據(jù)所配混凝土的性能，振動(dòng)時(shí)間每處控制在20～30s。另外，在型鋼芯底部和梁柱節(jié)點(diǎn)等不易填滿(mǎn)部位，必須加強(qiáng)澆筑及搗實(shí)。

4　結(jié)束語(yǔ)

該技術(shù)解決了傳統(tǒng)柱施工后存在的螺桿孔，且螺桿孔處也會(huì)存在起砂、漏漿等質(zhì)量缺陷，推進(jìn)了綠色環(huán)保、質(zhì)量可靠的大截面矩形柱施工的發(fā)展，促進(jìn)了型鋼混凝土柱綜合施工技術(shù)在建筑領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，使整個(gè)體系模板周轉(zhuǎn)次數(shù)明顯增加，節(jié)省了施工過(guò)程中模板的損耗，提高了模板的利用率。型鋼混凝土柱養(yǎng)護(hù)采用“無(wú)水養(yǎng)護(hù)”，提高了后期柱混凝土表面的觀感質(zhì)量，減少了水資源的浪費(fèi)，能滿(mǎn)足施工綠色、環(huán)保的要求。

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TU755

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