型鋼混凝土柱結(jié)構施工工法前言隨著建設技術的發(fā)展和建筑功能要求的增多，大空間、多種變化的建筑型式對結(jié)構承載和抗震設計提出了更高要求。型鋼砼結(jié)構是目前較為先進的結(jié)構體系，它將鋼結(jié)構強度高、延性好和混凝土結(jié)構剛度好、單價低的優(yōu)點結(jié)合起來，能有效提高承載力、減小構件斷面尺寸、提高抗震延性，滿足建筑功能的要求。型鋼砼結(jié)構涉及到常規(guī)土建和鋼結(jié)構兩個專業(yè)的緊密結(jié)合，實際施工中在穿筋、柱截面細部尺寸、專業(yè)施工的銜接等方面都會產(chǎn)生問題。由于其施工難點和常遇的質(zhì)量問題，實際工程中曾有過類似的經(jīng)驗教訓。1特點建筑物中柱或剪力墻暗柱內(nèi)設置型鋼柱，型鋼柱外為鋼筋混凝土，承載力和抗震延性均較好。其余梁、板等均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構。施工中常規(guī)土建各專業(yè)工種與鋼結(jié)構協(xié)調(diào)部署的要求較高，尤其是在結(jié)構體量大、進度要求高、地下室人防等鋼筋密集部位的情況下，鋼柱與柱周主筋、箍筋，鋼柱與通過鋼柱的水平構件鋼筋關系成為保證施工順利進行的重點技術問題。結(jié)構中鋼柱的加入使得常規(guī)扎筋、支模等結(jié)構施工流程、工藝要求均須做出調(diào)整。否則，會造成諸如：柱腳無法預埋、鋼柱偏位、梁筋無法通過等多種問題，導致返工，嚴重影響進度。2適用范圍本工法適用于采用型鋼砼柱的現(xiàn)澆鋼筋（型鋼）砼結(jié)構，即柱或剪力墻暗柱采用型鋼砼柱，梁板為鋼筋砼。3工藝原理型鋼砼柱結(jié)構施工主要工藝原理是在常規(guī)鋼筋砼結(jié)構施工工藝基礎上，考慮鋼結(jié)構專業(yè)加入對工藝流程、各工種操作面的影響。重點是梁筋在梁柱節(jié)點部位的過渡、梁筋綁扎的工藝調(diào)整、型鋼砼柱混凝土振搗質(zhì)量控制。4工藝流程及操作要點4.1工藝流程圖4-1n層結(jié)構施工工藝流程4.2鋼結(jié)構的深化設計鋼結(jié)構工程專業(yè)性相對較強，與常規(guī)土建結(jié)構施工過程相比，深化設計的要求尤為突出。鋼結(jié)構的深化設計既要體現(xiàn)結(jié)構設計意圖，滿足相應要求，又要為制作和吊裝提供依據(jù)。實際施工中，應對每根鋼柱，逐個梁柱節(jié)點出翻樣圖，確定鋼筋連接板標高、穿筋孔洞數(shù)量、直徑與位置。經(jīng)設計方、土建方會簽，并經(jīng)監(jiān)理方確認后方能下料制作。深化設計過程中與土建施工的銜接應當引起重視，例如以下幾個問題：⑴鋼柱每段的制作長度問題在工廠制作條件和現(xiàn)場吊裝能力滿足的前提下，鋼柱的制作長度并非越長越好。應當綜合考慮到土建結(jié)構的施工段劃分，鋼柱的臨時固定、自穩(wěn)，以及鋼結(jié)構加工、運輸?shù)葐栴}。鋼柱一般按層分段，一層一段，上下層接頭位于樓面上1.2m處。⑵水平鋼筋穿孔的位置問題鋼筋砼梁與鋼柱連接節(jié)點中，鋼筋在鋼柱段的過渡是保證結(jié)構符合設計模型的重要問題?？紤]到梁筋延伸至梁柱節(jié)點處可能遇到鋼柱腹板、翼緣等不同部位，宜采用鋼柱穿孔通梁筋、梁筋與鋼柱連接板焊接和梁筋錨入柱內(nèi)等相結(jié)合的方式，既滿足了結(jié)構設計中連續(xù)梁的計算模式，又考慮到了現(xiàn)場施工難度和焊接的質(zhì)量。如圖4-1所示。圖4-2梁與鋼柱連接⑶鋼柱穿孔的孔徑問題鋼柱孔徑除要滿足鋼筋順利通過外，還需考慮接頭的型式，鐓粗直螺紋接頭由于需要對接頭擴大，使得經(jīng)過接頭加工的鋼筋無法穿越鋼柱孔洞，孔徑還應放大。4.3柱腳預埋柱腳預埋是鋼柱現(xiàn)場施工的第一步，柱腳預埋平面位置和標高的準確，直接影響今后鋼柱的施工，因此非常重要。柱腳位置一般在承臺、地梁交叉部位，此處鋼筋最為密集，并且有上、下排的主筋，有兩個豎向、一個水平向共三個方向的箍筋，不管采用哪種方式，都應注意鋼柱柱腳的預埋時機。柱腳預埋采用預埋螺栓支架的方式。施工中，先將柱腳螺栓支架與梁筋一起架空，待綁扎完成后整體同步下降就位。圖4-3柱腳螺栓支架4.4鋼柱吊裝、垂直度等控制4.4.1吊裝機械選擇考慮鋼柱的平面分布、高度以及施工周期，常規(guī)吊機難以滿足要求，故鋼柱吊裝主要還應依靠大噸位塔吊，結(jié)合平面駁運和把桿輔助。4.4.2鋼柱安裝鋼柱由廠內(nèi)制作加工好后運至現(xiàn)場，現(xiàn)場需考慮鋼柱堆場。鋼柱安裝前需再一次對各構件進行全面檢查，以免構件吊裝后而無法安裝。利用塔吊進行鋼結(jié)構吊裝就位工作。圖4-4型鋼柱吊裝現(xiàn)場⑴柱腳鋼柱安裝安裝前必須復測預埋錨栓的軸線位置、標高，經(jīng)復檢合格后進行首段型鋼柱安裝。安裝前，在每根型鋼柱基礎上設置4組墊鐵，校正時用墊板調(diào)整柱垂直度、標高，在縱橫控制軸線上各布設1臺經(jīng)緯儀控制垂直度，用水準儀控制標高。鋼柱安裝時，先將基礎清理干凈，并調(diào)整基礎標高，然后進行安裝。柱子安裝時，注意調(diào)整柱的垂直度，固定好柱腳螺栓。主要安裝流程包括：基礎放線、吊裝、校正、固定等。安裝前，用木工墨斗放好基礎平面的縱橫軸向基準線作為柱底板安裝的定位線。根據(jù)鋼柱的種類和高度確定綁扎點，并在柱底上部用麻繩綁好作為牽制溜繩的調(diào)整方向。吊裝前的準備工作就緒后，指揮者發(fā)出試吊信號，由塔吊將鋼柱進行試起吊，吊起一端高度為200～300mm時，發(fā)出停止信號，再對構件和各部位環(huán)節(jié)進行檢查，特別是各吊具的是否安全牢固可靠，無問題后再繼續(xù)進行。鋼柱吊至指定位置上空時，指揮者發(fā)出信號指揮塔吊緩慢下降，當柱底距離基礎位置40～100mm時，調(diào)整柱底與基礎兩基準線達到準確位置，指揮塔吊下降就位，并擰緊全部基礎螺栓螺母，臨時將柱子加固，達到安全方可摘除吊鉤。⑵上部鋼柱安裝根據(jù)柱子的種類和高度確定綁扎點，并應在柱底上部用麻繩綁好（為了避免吊起的柱子自由擺動）作為牽制溜繩的調(diào)整方向。吊裝前的準備工作就緒后，指揮者發(fā)出試吊信號，由塔吊將鋼柱進行試起吊，吊起一端高度為200-300mm時，發(fā)出停止信號，再對構件和各部位環(huán)節(jié)進行檢查，特別是各吊具的安全性及牢固性是否安全可靠，無問題后再繼續(xù)進行。經(jīng)調(diào)整好標高、軸線位置、垂直度后，擰緊耳板連接螺栓，點固四面翼板，點焊長度50～60mm，焊縫高為1/3鋼板厚度，點固后摘除吊鉤。上下鋼柱連接一般采用接頭耳板（如圖4-2），先將接頭耳板螺栓擰緊臨時固定，再進行施焊，鋼柱接頭焊縫完成后，再將耳板割除。圖4-5鋼柱耳板⑶型鋼柱的焊接焊接順序:腹板與翼板立縫→翼板→腹板。每根柱由2名焊工采用對稱同步等速焊接，為減少焊縫中擴散氫氣量，防止冷裂縫和熱影響區(qū)延遲裂紋的發(fā)生，應在坡口尖端部，用超低氫型焊條打底2～4層，然后再用低氫型焊條施焊。焊接采用手工電弧焊，方法為多道橫向焊，每個方向焊接3～4道后，換一個方向焊接，并隨時觀測垂直度有無變化。如發(fā)現(xiàn)鋼柱向某個方向發(fā)生偏差時，立即停止該方向的焊接，再在相對方向多焊幾層，待糾偏調(diào)直后，再開始同步對稱焊接。焊接前，必須首先對焊縫周圍鋼板預熱至100～150℃。冬雨季施工時，應采用擋風防雨措施。上下柱平縫必須一次焊完，以免在焊縫處出現(xiàn)裂縫。柱與柱的焊接接頭，應經(jīng)試驗后測出焊縫收縮值，反饋到鋼構件制作廠，作為加工參考依據(jù)(一般收縮量為2～3mm)。上下柱的連接耳板，要在焊肉達到母材厚度1/3時才允許割除。連接板的割除應距母材表面10～15mm，并要求均勻平整。引弧板、滅弧板必須割除，以免裂縫向內(nèi)延展。焊接后熱處理可以消除殘余應力，同時還可以溢出殘留氫。具體做法是在焊縫區(qū)板厚的2～3倍范圍內(nèi)，用氣焊槍均勻加熱到150～200℃，時間控制在30min以內(nèi)，焊縫預熱后，應用絲棉被覆蓋，使焊縫區(qū)緩慢冷卻到常溫。使用超聲波探傷儀檢查焊縫質(zhì)量，經(jīng)檢查合格的焊縫，可以進行下道工序；對不合格的焊縫應清除修補。修補用碳氫弧氣刨將焊縫缺陷除掉，然后再重新施焊。一條焊縫修補不得超過兩次，否則要更換母材。4.4.3鋼柱校正鋼柱校正一般包括平面位置、標高、垂直度三個內(nèi)容。鋼柱垂直度采用經(jīng)緯儀進行，校正時還要注意風力和溫度的影響。校正可采用無纜繩校正法。此法施工簡單，易于吊裝就位和確保安裝精度，可使焊前垂直度與要求標高、錯邊達到誤差為零。具體校正過程如下::①利用塔機將型鋼柱吊裝到下節(jié)柱柱頂正上方，中心錯位小于2cm后就位安裝，絕不允許型鋼柱強行就位。然后，直接穿上連接板的高強度螺栓，此時螺栓暫不擰緊，在上、下2根型鋼柱的連接板的間隙中打入楔鐵，通過擊打楔鐵的深度來校正型鋼柱的垂直度；②用2臺經(jīng)緯儀分別在型鋼柱相互垂直的兩個方向，對型鋼柱進行初步校正，在校正到誤差10mm左右時松下吊鉤；③在柱接口上下各焊1塊臨時支撐鐵塊作為受力支點，用2臺千斤頂在兩個方向繼續(xù)進行微調(diào)校正，最后校正到垂直度與要求標高、錯邊達到誤差為零；④校正后，將高強度螺栓緊固好，并用電焊將連接板焊實，即可進行焊接施工。柱腳鋼柱校正完成后進行二次灌漿，灌漿材料采用高強無收縮灌漿料。柱模立好后鋼柱軸線與模板軸線對準，然后在鋼柱與模板之間用鋼筋撐牢，將鋼筋一端點焊在鋼柱上，另一端點焊在主筋上，使鋼柱、鋼筋、模板形成整體，以防在混凝土澆搗過程中偏位。如下圖所示：圖4-6型鋼柱支模固定示意由于鋼柱固定后土建各道工序施工對鋼柱都會產(chǎn)生影響，因此，澆搗砼前應再次進行復核，如有偏位進行校正。4.5模板、鋼筋施工模板、鋼筋施工與常規(guī)土建施工方法基本相同，僅需根據(jù)鋼柱情況進行適當調(diào)整。一般鋼筋砼結(jié)構施工中木工支模時可以將梁板模板一次制作完成，梁筋綁扎可以采用支架吊起，待主筋、箍筋綁扎基本完成后再行放下入模。這種作業(yè)流程在型鋼柱砼結(jié)構中會產(chǎn)生問題。由于梁筋穿鋼柱，柱間長度一般在8m左右，梁筋無法吊起。此外，由于型鋼柱結(jié)構中梁配筋一般較密，梁入模綁扎勢必使得箍筋、扎絲等作業(yè)非常困難。因此，施工中宜要求梁側(cè)模、板模平面按梅花形跳格安裝，給每根梁留出一側(cè)用于綁扎，待綁扎完成后封閉該側(cè)模板。圖4-7梁柱節(jié)點穿筋4.6混凝土施工型鋼砼柱結(jié)構混凝土施工控制主要應注意避免柱偏位和脹模，同時要保證振搗密實。因此，梁板承重架宜與柱模板支架一起搭設，設置剪刀撐，以提高模板支撐體系整體剛度，防止柱在泵管等施工操作水平荷載影響下，因自重較大引起偏位。此外，由于鋼柱將柱截面相對分隔成幾個區(qū)域，應在每個區(qū)域內(nèi)采用加長振搗棒進行對稱振搗，保證混凝土密實。同時也要避免過振引起脹模。圖4-8型鋼砼柱成品4.7鋼柱與圍護結(jié)構的關系處理建筑物地下室結(jié)構若采用型鋼砼柱結(jié)構，必然牽涉到與圍護結(jié)構的關系。除常規(guī)設計要求外，應特別注意兩點：4.7.1鋼柱堆場一般鋼柱一層一段，重量每根約2t～6t，鋼柱尺寸較大，分量較重，現(xiàn)場堆場面積較大，堆載也較大。目前工程場地普遍不寬裕，一般都只能堆放在距坑邊較近的位置。這勢必對圍護結(jié)構坑邊15kPa堆載的常規(guī)要求有矛盾，應引起高度重視，避免堆載超過圍護設計允許值影響基坑安全。4.7.2支撐標高圍護結(jié)構設計中，支撐立柱位置一般會避開地下室柱、墻等重要受力構件。但支撐梁有可能與鋼柱相碰。這是因為支撐梁距樓面高度不高，一般在1m左右，而鋼柱上下層接頭位置一般考慮設置在樓面以上1.2m左右。因此深化設計時應注意參照圍護設計圖紙，圍護設計時也要注意避開鋼柱位置，避免施工安裝過程中此類問題的產(chǎn)生。5材料鋼柱材質(zhì)、焊劑以及常規(guī)土建材料等均按設計要求采用，并符合相應國家、行業(yè)標準規(guī)定。吊裝中普通螺栓采用Q235鋼制作，其熱處理、制作和技術要求應分別符合GB5780、GB41和GB95的規(guī)定。6機具設備序機具名稱規(guī)格、型號單位數(shù)量備注1塔吊SCM7022臺1局部采用汽車吊或或把桿輔助2單肢把桿支13H8-4D滑輪組14H3X1K8G（L）滑輪只65手拉葫蘆3T只46液壓千斤頂10噸只87鋼絲繩6×37φ155.5mmM4008鋼絲繩6×37φ100mmM2009白棕繩φ16mmM20010鋼管φ59×4mmL=1.55m支811起重撬棍支612電焊機BX1-330臺613手提面罩只614氧氣、乙炔瓶各215活動扳手把816扭矩扳手把217安全帶付1518安全帽只2319卷尺30米把220卷尺50米把221水準儀S1臺122經(jīng)緯儀臺2注：機具數(shù)量僅供參考，實際根據(jù)工程量大小等適當調(diào)整。7勞動組織及安全7.1勞動力組織序號名稱人數(shù)安排職責1工程負責人1全面負責本工程2施工員1負責工程施工3質(zhì)量員1現(xiàn)場質(zhì)量檢查4安全環(huán)保員1現(xiàn)場安全、環(huán)保檢檢查5資料員1現(xiàn)場資料管理6鋼結(jié)構安裝人員6鋼結(jié)構現(xiàn)場安裝7電焊工6現(xiàn)場焊接8起重工4負責現(xiàn)場吊裝9雜工（包括油漆工工）6包括油漆涂裝注：鋼筋工、木工、混凝土工等土建工種按常規(guī)土建結(jié)構需求配置。7.2安全保證吊桿組裝時，中心偏差不應大于總支承長度的1/500，在5m長度內(nèi)中心偏差和局部塑性變形不應大于20mm。吊桿的連接螺栓必須緊固可靠，吊桿的頭部及連接板不應有變形、脫焊、腐蝕、裂紋等現(xiàn)象。吊桿底部應用鋼絲繩緊固可靠，不能移動。重物長時間懸吊時，應加添其他安全措施。在吊裝過程中突然停電時應立即斷開總電源，松開制動器把重物緩慢放下。手拉葫蘆、滑輪、千斤頂之類的機具，其懸掛或支承點的支承能力應與該機具的起重能力相適應，嚴格禁止超噸使用。關于安全系數(shù)的規(guī)定：吊桿2～2.5倍；纜風繩3.5倍；起重吊裝鋼絲繩5倍；捆扎鋼絲繩6～8倍。吊掛鋼絲繩之間的夾角宜小于120°，以免吊掛繩受力過大。鋼絲繩所接觸的銳角外應加襯墊。施工現(xiàn)場用電應嚴格遵守《電氣安全技術》規(guī)定。用火嚴格按照《施工消防安全》要求執(zhí)行。搭設腳手架應嚴格執(zhí)行《施工腳手架安全規(guī)程》。施工作業(yè)人員必須持證上崗，符合《特種行業(yè)勞動安全規(guī)程》。參加吊裝的人員必須熟知起吊方案及各項技術要求，明確自己的崗位責任制。指揮者應把吊裝的指揮信號向作業(yè)人員交底，必須做到信號明確，人人熟悉。指揮者應站在全體人員都能看到的位置上，同時指揮者也能清楚的看到吊裝全過程。如果作業(yè)者看不到指揮時，指揮者應通過助手傳遞指揮信號。利用現(xiàn)場構筑物懸掛或固定索具進行吊裝時，技術人員應先交待構筑物的最大負荷。被利用的構筑物表面，特別是銳用處，都應加墊好厚木板等保護物，以保證構筑物及連接索具不被磨損。鋼柱吊裝就位后應加臨時固定的支撐設備，以保證構件和人員設備的安全。吊鉤應在柱構件、支撐固定、校正、加焊后才準松鉤脫離。把桿吊裝的范圍與塔吊同時施工作業(yè)時其相間的距離應保持在20m以上。金屬構件在吊裝移動時，應立即停止一切焊接工作，以防止接地產(chǎn)生電弧，損壞鋼絲繩。如果有必須同時作業(yè)時，應在鋼絲繩與金屬構件之間加墊木板絕緣隔離。其余構件采用塔吊吊裝工作時，指揮者應和塔吊司機，預先統(tǒng)一思想、統(tǒng)一指揮信號和作業(yè)順利，并固定吊裝配合人員。8質(zhì)量要求型鋼砼柱結(jié)構目前是分別對鋼結(jié)構和土建進行相應的質(zhì)量驗收。鋼柱支承面、地腳螺栓應符合下表的規(guī)定。支承面、地腳螺栓（錨栓）位置的允許偏差（mm）項目允許偏差（mm）支承面標高±3.0水平度l/1000地腳螺栓（錨栓）螺栓中心偏移5.0預留孔中心偏移10.0地腳螺栓（錨栓）尺寸的允許偏差（mm）項目允許偏差（mm）螺栓（錨栓）露出出長度+30.00螺紋長度+30.00結(jié)合本工程特點與質(zhì)量管理工作需要，組建一支以項目經(jīng)理為主，具有責任性強、有管理水平、有能力、施工經(jīng)驗豐富的資質(zhì)合格的項目質(zhì)量管理班子，使項目經(jīng)理的責、權、利全面到位。加強公司對項目的考核力度和對工程質(zhì)量檢查力度，對項目部實行定期考核和檢查制度，并將考核結(jié)果納入年度考核內(nèi)容，對檢查中發(fā)現(xiàn)問題，不僅要提出整改意見，更應提出改進措施，使之質(zhì)量不斷提高。強化獎罰力度，使工程質(zhì)量與經(jīng)濟密切掛鉤。公司對項目部的各項指標實行目標管理，特別是工程質(zhì)量目標。公司內(nèi)部對工程質(zhì)量達到優(yōu)良等級實行獎勵，創(chuàng)出優(yōu)質(zhì)工程另行重獎，若不能達到目標，實行重罰，勉勵激發(fā)班組長和作業(yè)人員創(chuàng)優(yōu)奪杯的積極性。使各級人員既感到有壓力，又有動力，從而推動質(zhì)量管理的有力運行。建筑材料的質(zhì)量直接影響建筑物的好壞，使用優(yōu)質(zhì)的材料，是保證工程質(zhì)量的基礎。為此，應嚴格控制好原材料、半成品的質(zhì)量關：①全部材料由專職材料員采購，材料員驗收并有質(zhì)安部把關，確認質(zhì)量合格和現(xiàn)貨質(zhì)量，對到貨的材料核對其證書、數(shù)量、規(guī)格、品質(zhì)，鋼材的復驗按爐批號進行，不符合材料標準的不能使用。②對外加工的構件或半成品，進場時應簽收驗貨，詳細核對其品種、數(shù)量、規(guī)格、質(zhì)量要求，做到不合格的產(chǎn)品不進場。把好施工質(zhì)量關。深入開展“三工序管理”，做到檢查上工序，保證本工序，服務下工序，使全過程處于受控狀態(tài)，上道工序未經(jīng)檢查驗收不準進入下道工序。加強工程計量器具、工程技術資料的管理：①對所用的計量器具要定期送計量檢驗部門進行計量檢定，并保證在檢定有效期內(nèi)使用；②計量器具必須由專人保管、專人使用，他人不得隨意玩弄，