超高層十字形型鋼柱安裝技術(shù)研究

鄭生中 李 文 楊執(zhí)理 畢雪明 鄧 鑫

中國(guó)建筑第五工程局有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410004

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和綜合國(guó)力的不斷提升，建筑的形態(tài)越來(lái)越多樣化，不同的建筑結(jié)構(gòu)形式也因此應(yīng)運(yùn)而生，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)就是其中的一種。型鋼混凝土（Steel Reinforce Concrete，以下簡(jiǎn)稱 SRC）結(jié)構(gòu)是將型鋼、鋼筋、混凝土組合在一起，在型鋼周圍布置鋼筋，并澆筑混凝土的結(jié)構(gòu)。十字形型鋼混凝土柱為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)常用形式，主要用于高層建筑和超高層建筑。

1 工程簡(jiǎn)要概況

項(xiàng)目位于江西省贛江新區(qū)儒樂(lè)湖新城板塊中建廣場(chǎng)項(xiàng)目基地處，地塊總用地面積12987.30㎡，總建筑面積83937.29㎡。本項(xiàng)目地下2層，地上32層，建筑高度135.1m，屬于超高層。項(xiàng)目型鋼柱分布在中建A辦公樓-1～7F，每層共有17根，主樓采用勁性鋼骨柱框架-核心筒結(jié)構(gòu)，型鋼柱截面形式為十字型型鋼柱，材質(zhì)為Q345B。型鋼混凝土柱每層高4.2m，采用型鋼型號(hào)為BT282×200×36×40mm和BH600×200×36×40mm，型鋼柱與混凝土梁節(jié)點(diǎn)處的連接形式采用連接板焊接和腹板穿孔相結(jié)合的方式。每層型鋼柱分布圖如下所示：

2 施工前期深化設(shè)計(jì)

在施工前期，項(xiàng)目采用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)院圖紙采用TEKLA軟件對(duì)十字形型鋼柱和梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，利用3dMAX等軟件三維模型動(dòng)態(tài)展示模擬，避免后期不必要的返工。梁柱節(jié)點(diǎn)深化圖如下圖所示：

圖1 梁柱節(jié)點(diǎn)深化圖

圖2 型鋼柱施工動(dòng)畫圖

3 十字形型鋼柱的安裝施工

3.1 施工工藝流程

圖3 工藝流程圖

3.2 操作控制點(diǎn)

3.2.1 型鋼柱的測(cè)量定位

安裝前，施工員需架設(shè)經(jīng)緯儀或全站儀彈線標(biāo)示出型鋼柱的十字軸線，可以準(zhǔn)確的安裝定位好型鋼柱，防止現(xiàn)場(chǎng)型鋼柱安裝偏位。

3.2.2 型鋼柱的吊裝前檢查和核對(duì)

在建筑的施工過(guò)程中，型鋼柱是直接在工廠或者施工現(xiàn)場(chǎng)制作，而其制作質(zhì)量的優(yōu)劣會(huì)影響到整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的受力情況，技術(shù)人員或現(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的型鋼柱進(jìn)行復(fù)核，檢查型鋼柱的運(yùn)輸過(guò)程中的變形耗損情況和其外形尺寸，如發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)重不符或存在較大的質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)將材料退回工廠處理。

3.2.3 型鋼柱的吊裝

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的起重機(jī)械吊運(yùn)驗(yàn)收通過(guò)的型鋼柱至施工作業(yè)部位。預(yù)留岀一定的調(diào)整空間，以便后續(xù)的型鋼柱校核等施工。

3.2.4 型鋼柱的臨時(shí)固定

對(duì)吊裝好的型鋼柱進(jìn)行垂直度的校核，如沒(méi)有垂直度的偏差就采用連接鋼板夾緊耳板，并在兩端采用螺栓臨時(shí)固定。在進(jìn)行型鋼柱的校正時(shí)，根據(jù)需要松開(kāi)一些螺栓，校正后及時(shí)擰緊。

3.2.5 型鋼柱的校正

在過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員用經(jīng)緯儀測(cè)量每根型鋼柱垂直度和十字軸線，若未出現(xiàn)偏差，則校正結(jié)束。

3.2.6 型鋼柱固定

型鋼柱校正完成后，連接板和耳板需加強(qiáng)固定，并在翼緣板相對(duì)面連接“U”字形鋼板固定，而后將該接縫部位清理干凈。

3.2.7 型鋼柱焊接

本項(xiàng)目型鋼柱焊接采用CO2氣體保護(hù)焊。首先必須先清除焊縫兩側(cè)的污染物。焊接襯板應(yīng)布置在接頭的內(nèi)側(cè)。在焊接過(guò)程中應(yīng)保證施焊對(duì)稱，盡量減小焊接引起的變形和應(yīng)力。焊接完成后應(yīng)對(duì)焊縫外觀進(jìn)行檢查。其中焊縫外形尺寸應(yīng)該保證均勻，焊縫之間、焊縫和母材之間應(yīng)平滑，焊縫表面不應(yīng)有弧坑、裂紋等，焊縫表面和熱影響區(qū)不得有未融合、夾渣、和焊瘤等質(zhì)量缺陷。焊接完成后項(xiàng)目進(jìn)行了超聲波探傷檢測(cè)試驗(yàn)，結(jié)果滿足規(guī)范要求。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)焊接、探傷檢測(cè)圖

3.2.8 復(fù)核、記錄

項(xiàng)目技術(shù)人員對(duì)安裝完的型鋼柱垂直度等技術(shù)指標(biāo)再次進(jìn)行復(fù)核，并針對(duì)首次安裝完成的型鋼柱邀請(qǐng)公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、監(jiān)理和甲方參與驗(yàn)收，如發(fā)現(xiàn)不合格需整改合格后方可進(jìn)行下步工序。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收復(fù)核圖

3.2.9 型鋼柱與混凝土梁節(jié)點(diǎn)處的連接

3.2.9.1穿筋孔連接

型鋼柱和混凝土梁有多種連接形式，本項(xiàng)目型鋼柱與混凝土梁節(jié)點(diǎn)處的連接形式采用連接板焊接和腹板穿孔相結(jié)合的方式。

a連接板焊接：采用雙面焊，梁縱筋焊于型鋼柱牛腿、加勁肋上側(cè)，當(dāng)有雙排筋時(shí)，第二排筋焊于鋼牛腿或加勁肋下側(cè)。

b腹板穿孔形式：梁筋與型鋼柱節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目采用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，先在工廠預(yù)制，采用型鋼柱腹板開(kāi)穿筋孔。

圖6 梁柱節(jié)點(diǎn)連接圖

3.2.9.2 焊接連接

梁鋼筋與型鋼柱搭接板焊接時(shí)，現(xiàn)玚采用雙面焊接，應(yīng)保證焊縫長(zhǎng)度不小于6d(d為鋼筋直徑)，焊縫高度應(yīng)大于（1/2）d，焊縫觀感需飽滿圓滑過(guò)渡。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)焊接圖

4 總結(jié)

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)例，總結(jié)十字形型鋼混凝土柱安裝施工技術(shù)要點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

（1）在施工前期，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)十字形型鋼柱和梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，利用三維模型動(dòng)態(tài)展示模擬，可提前規(guī)避鋼筋碰撞問(wèn)題，并生動(dòng)形象展示型鋼柱施工的整個(gè)流程。

（2）按照十字形型鋼柱安裝施工流程可有序、高效的進(jìn)行施工管控，保障施工的順利進(jìn)行。

目前中建廣場(chǎng)項(xiàng)目中建A辦公樓十字形型鋼柱安裝施工已完成，使用良好，上述安裝施工技術(shù)要點(diǎn)可為今后的十字形型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的施工提供參考借鑒。