深圳某超高層商住樓鋼管柱施工技術(shù)

深圳某超高層商住樓鋼管柱施工技術(shù)【摘要】本人通過總結(jié)******廣場鋼結(jié)構(gòu)施工，重點(diǎn)介紹鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝、焊接、鋼管柱垂直度控制以及轉(zhuǎn)換層環(huán)形梁鋼筋的制作及綁扎、鋼管柱砼澆筑，以供今后總包承包制下對鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行質(zhì)量控制。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)焊接垂直度外連式加勁環(huán)板環(huán)形梁1工程概況深圳市******廣場是由深圳******建設(shè)有限公司開發(fā)超高層綜合商住樓。工程位于深圳***路和****路交匯處，總建筑面積139298m2，該工程地下三層，半地下一層，地上五棟：A、B、C棟各三十層，D棟二十五層，E棟四十八層。結(jié)構(gòu)為勁性混凝土框架、剪力墻結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)工程柱主要采用鋼板卷制直縫焊接鋼管混凝土柱，鋼管規(guī)格為：Φ1200×20、Φ1000×15、Φ500×12、Φ299×8（無縫鋼管）。鋼結(jié)構(gòu)工程梁采用BH鋼，規(guī)格為：BH390×300×10×16、BH450×200×9×14、BH350×175×7×11、BH200×100×5.5×8、BH450×400×9×14、BH700×300×13×24、BH450×150×9×14等。2鋼結(jié)構(gòu)工程特點(diǎn)1）鋼管柱在連接鋼梁位置節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，焊縫多，焊接量大且比較集中，容易產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和發(fā)生焊接變形，對加工制作中焊接工藝和操作控制提出較高的要求。

2）鋼梁與鋼柱連接位置接點(diǎn)比較復(fù)雜，且有角度和方向，鋼梁和鋼柱牛腿處全為群組孔的高強(qiáng)螺栓連接，對構(gòu)件的制孔精度和加工質(zhì)量及現(xiàn)場吊裝順序提出較高要求。

3）鋼管柱與混凝土框架梁的節(jié)點(diǎn)是通過繞鋼管一周設(shè)置鋼筋混凝土環(huán)梁，鋼筋混凝土制作綁扎難度大，需對其加強(qiáng)質(zhì)量控制。

4）鋼管柱現(xiàn)場拼接接頭多，因截面平整度要求高，對構(gòu)件加工質(zhì)量和現(xiàn)場安裝時吊裝精度要求高，施工工藝復(fù)雜，鋼管柱現(xiàn)場對接質(zhì)量又不易控制，外觀成品保護(hù)要求高，不允許出現(xiàn)損傷。

5）鋼管柱內(nèi)C60混凝土施工時對澆搗技術(shù)提出較高要求，確?；炷撩軐?shí)。E區(qū)核心筒內(nèi)φ299×8鋼管柱采用C100自密實(shí)高強(qiáng)混凝土澆筑。3鋼結(jié)構(gòu)制作3.1鋼管柱的制作

1）根據(jù)現(xiàn)場塔吊位置和起重性能，所有鋼構(gòu)件制作均不能超過4.5t，鋼管柱只能分層制作，接頭留在樓面上1m處。

2）采用Q345B鋼板，鋼板彎曲卷制成鋼管柱。鋼管坡口端應(yīng)于管軸線嚴(yán)格垂直，卷管方向與鋼板壓延方向一致，彎曲的外側(cè)不能有沖樣點(diǎn)和傷痕缺陷。

3）焊接后鋼管柱垂直變形采用液壓校直機(jī)矯正。

4）鋼管卷造的焊縫等級為一級，采用自動埋弧焊。

3.2H型鋼梁制作

1）鋼梁均采用Q345鋼板，焊接H型鋼梁組裝在專門的組裝胎架上進(jìn)行，每條焊縫四道成型，采用CO2氣體保護(hù)焊打底，埋弧自動焊填充、蓋面的方式進(jìn)行。

2）H型鋼梁用鉆床精制鉆孔，不得采用火焰切割開孔。

3）鋼梁焊縫等級為一級，當(dāng)焊接變形超過規(guī)定時，必須加以矯正，一般采用機(jī)械矯正。

3.3制作要求

1）鋼結(jié)構(gòu)加工時根據(jù)工藝要求預(yù)放焊接余量以及切割、刨邊和銑平加工余量。所有鋼板的對拼焊接縫以及鋼管直焊縫均要求設(shè)置引弧板，引弧板大小為100×100mm，材料與母材相同，焊完后割除并打磨。

2）栓釘焊接在成品制作完成，尺寸檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。

3）在完成焊接工作24小時后，對焊縫及熱影響區(qū)是否存在裂紋進(jìn)行復(fù)查，并進(jìn)行超聲波深傷檢測，對不合格的焊縫用碳弧氣刨法消除，對有裂紋的焊縫在裂紋兩端50mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理，再進(jìn)行補(bǔ)焊和檢查。

4）所有要求刷防銹漆的鋼構(gòu)件，在涂刷防銹漆前必須將表面毛刺、銹、油污漬清除干凈，刷紅丹油性防銹漆兩遍，鋼梁還要再刷純酚醛面漆二遍。4鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接4.1鋼結(jié)構(gòu)測量

本工程在鋼管柱安裝過程中，采用精度水準(zhǔn)儀控制標(biāo)高，精度水準(zhǔn)儀的生產(chǎn)廠家是瑞士萊卡，型號NA2，精度0.7mm，配上測微器PM3，精度可達(dá)到0.4mm，另外，軸線控制和安裝過程中垂直度控制用兩臺經(jīng)緯儀控制，北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的JZ光學(xué)經(jīng)緯儀，精度2〃。

4.2地腳螺栓的埋設(shè)

地腳螺栓和第一節(jié)鋼管柱直接錨入承臺，并找正后同時澆筑混凝土。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際查看，深1200mm的孔洞可以置放地腳螺栓。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在樁頂正確放出地腳螺栓的位置，經(jīng)核實(shí)無誤后，再放地腳螺栓。螺栓埋設(shè)時，將固定在特制的槽鋼架上，借用特制微調(diào)系統(tǒng)來調(diào)正地腳螺栓的垂直度和水平位置。地腳螺栓校正到控制線位置后，再調(diào)正螺栓標(biāo)高，絲扣長度，螺栓洞的行列方向、尺寸等，逐項(xiàng)檢查，校核無誤后，再使其固定牢固，用提高一級強(qiáng)度的細(xì)石砼填實(shí)。柱腳構(gòu)造見圖2。

4.3鋼管柱的安裝與焊接

因現(xiàn)場的鋼構(gòu)件均未超過4.5t，采用現(xiàn)場的塔吊直接吊裝，單節(jié)鋼管柱的吊點(diǎn)設(shè)在上端口四個耳板第一孔。起吊過程中應(yīng)避免同其它已安裝構(gòu)件相碰撞，吊索應(yīng)預(yù)留有效高度，第一節(jié)鋼住吊到位置后，利用起重臂回轉(zhuǎn)進(jìn)行初校，然后利用安置在互相垂直兩軸列線上的兩臺經(jīng)緯儀進(jìn)行校正。儀器和柱子的距離大于柱高1.5倍。先用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)柱底中心線，固定照準(zhǔn)部，再慢慢抬高望遠(yuǎn)鏡，檢查柱子上部的中心線和底部中心線是否一致，如有偏差可指揮吊裝人員調(diào)節(jié)，直到兩互相垂直方向均符合要求為止，垂直度允許偏差為±3mm，而在操作中±0.5mm控制。在鋼柱垂直度控制在允許范圍內(nèi)擰緊柱底地腳螺栓，起重臂方可松鉤，鋼柱接長時，鋼柱兩側(cè)裝有臨時固定用連接板，上節(jié)鋼柱對準(zhǔn)下節(jié)鋼柱柱頂中心線后，即用螺栓固定連接板臨時固定。

為了確保鋼管柱上的栓釘和鋼筋箍標(biāo)高的的準(zhǔn)確，必須對每層鋼管柱頂標(biāo)高進(jìn)行控制。每次在安裝鋼管柱前，均對鋼管柱柱頂實(shí)際標(biāo)高進(jìn)行測量，并做出相應(yīng)記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其標(biāo)高數(shù)大于±3mm時，即報有關(guān)質(zhì)量管理和協(xié)調(diào)人員，使工廠在上一層鋼柱加工時進(jìn)行必要的調(diào)整，以確保柱實(shí)際誤差控制在±5mm以內(nèi)。

當(dāng)上級鋼管柱的位移、垂直度、標(biāo)高的校正都符合規(guī)范要求后，正常情況下應(yīng)在柱的兩側(cè)同時采用兩人或多人對稱焊接，減少焊接變形和焊接應(yīng)力。先沿四周4等分進(jìn)行定位焊，點(diǎn)焊位置要避開連接板，定位焊縫長80~100mm，焊縫高度4~6mm，然后進(jìn)行打底焊、填充焊、蓋面焊。鋼管柱焊接過程中每層的引弧和收弧點(diǎn)要相互錯開80~100mm，防止重疊引收弧住缺陷的疊加。鋼管截面柱工地拼接及設(shè)置安裝耳板和水平加勁肋的構(gòu)造見圖3。

4.4型鋼梁的安裝與焊接

1）在各層鋼管柱與鋼梁及鋼梁與鋼梁現(xiàn)場連接節(jié)點(diǎn)處，搭設(shè)滿足施工的局部腳手架，鋼梁安裝平臺，并設(shè)置臨時支座，腳手架下面墊90×90木方，以防應(yīng)力集中損壞樓板。

2）型鋼梁加工及安裝時按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求起拱，調(diào)整臨時支座標(biāo)高與之相適應(yīng)。

3）型鋼梁由以先主梁后次梁，也按照先內(nèi)后外依次順序安裝，鋼柱每個節(jié)點(diǎn)周圍鋼梁安裝就位結(jié)束后，統(tǒng)一焊接。應(yīng)先腹板栓接，后翼緣焊接；先焊梁下翼緣，再焊梁上翼緣；不宜對一根梁的兩端同時施焊，先焊梁的一端，冷卻后再焊另一端。

4）焊接墊板：將制作廠提供的工藝墊板進(jìn)行切斷加工，使之在長度方向上兩邊各超出鋼梁梁端5mm（按照鋼梁的各種寬度規(guī)格在平臺上提前加工好）作為簡化的引弧板和熄弧板并點(diǎn)焊固定在坡口底部，要求與鋼梁翼緣的表面緊密貼實(shí)。當(dāng)坡口間隙在2~4mm之間時，可取消墊板采用雙面焊單面成型的工藝進(jìn)行焊接。

5）工藝要求：打底焊接采用φ3.2mm焊條，注意坡口根部要與墊板融合在一起；填充可改用大直徑焊條進(jìn)行多層多道焊，層間采用風(fēng)鏟消除焊渣和坡口內(nèi)飛濺；蓋面采用多道焊，焊條的擺動寬度不應(yīng)超過焊條直徑3倍，同時注意兩側(cè)與母材過渡平滑、焊縫寬窄一致。

6）引弧和收?。轰摿簝啥艘∈栈√帲竺繉雍附舆^程中引出到工藝墊板上，整條焊縫完成后，從側(cè)面對鋼梁兩端進(jìn)行立焊填補(bǔ)，要求焊縫兩端各引出5mm且焊縫均勻飽滿。

4.5安裝焊接注意點(diǎn)

1）焊接順序平面上從中間向四周擴(kuò)展。構(gòu)件安裝順序從中間向四周擴(kuò)展。

2）本次工程現(xiàn)場焊接主要為手工電弧焊，焊接形式主要有全熔透對接焊縫和角焊縫兩種，焊接位置有平焊、立焊、橫焊，焊接順序先梁口后柱口。

3）在焊接完24不時后應(yīng)檢查焊縫表面是否均勻、平滑、間斷或漏焊，并與基本金屬平緩連接，在進(jìn)行焊縫外觀檢查發(fā)現(xiàn)有裂紋起點(diǎn)時，可用磁粉探傷或著色滲透探傷進(jìn)行復(fù)查。所有全熔透對接焊縫，應(yīng)進(jìn)行100％超聲波探傷檢查，角焊縫為三級焊縫。

4）安裝焊接工作分層分區(qū)段進(jìn)行，焊接前由負(fù)責(zé)施工的工長對施工的區(qū)域內(nèi)鋼梁焊后鋼管整體垂直度和柱頂位移與焊前數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，總結(jié)該區(qū)焊接變形規(guī)律，且對鋼管柱焊接順序單獨(dú)提出方案，改變正常情況下柱對稱焊接方式，采用單根柱單側(cè)或多根柱單側(cè)焊接方式利用焊接變形減少或糾正鋼管柱垂偏和柱頂位移偏差。

4.6高強(qiáng)螺栓安裝

本工程采用的是鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈，螺栓原材料材質(zhì)20MnTiB鋼，屈服強(qiáng)度940N/mm2,性能等級10.9級。

高強(qiáng)螺栓安裝必須進(jìn)行試件抗滑移系數(shù)試驗(yàn)以及高強(qiáng)螺栓扭距的確定。高強(qiáng)螺栓連接處構(gòu)件摩擦面的處理辦法：鋼絲刷清浮銹或未處理的干凈軋制表面，其抗滑系數(shù)不小于0.35；噴砂（丸）或噴砂（丸）后生赤銹，其抗滑系數(shù)不小于0.55。

高強(qiáng)螺栓緊固順序由螺栓中心向四周擴(kuò)散方向進(jìn)行，以避免拼接鋼板中間起鼓而不能嚴(yán)密，從而失去部分摩擦力的作用。

大直徑的高強(qiáng)螺栓可以分2~3次擰緊，如三次即初擰、復(fù)擰和終擰。初擰用電動扳手?jǐn)Q緊螺栓，使連接面結(jié)合緊密；初擰力矩按終擰力的50%確定。復(fù)擰，增加復(fù)擰和終擰的原因是考慮到板厚和節(jié)點(diǎn)較大，故用手動和電動扭矩扳手?jǐn)Q緊。復(fù)擰力矩可按終擰力矩的50%確定，但必須做標(biāo)識。終擰，高強(qiáng)螺栓大六角螺栓采用扭矩法施擰，扭矩系數(shù)取0.13。

當(dāng)高強(qiáng)螺栓接頭各層鋼板，安裝發(fā)生錯孔時，允許用鉸刀擴(kuò)孔，嚴(yán)禁氣割擴(kuò)孔。

高強(qiáng)螺栓擰緊順序合理性能保證每個螺栓受力均勻，擰緊后應(yīng)在連接板縫，螺栓頭、螺母和墊板周圍涂快干防銹漆封閉。5鋼管柱與框架梁的連接5.1鋼管柱與H型鋼梁的剛性連接

鋼梁（主梁）上下翼緣通過外連成加勁環(huán)板與鋼管柱進(jìn)行連接，外連成加勁環(huán)板板厚等于所相連的各梁翼緣中最厚者，且不小于15mm。當(dāng)所相連的各梁下翼緣底不在同一平面內(nèi)，且高差不小于200mm時，應(yīng)分別設(shè)加勁環(huán)，否則可設(shè)同一加環(huán)，當(dāng)高差小于200mm且大于或等于20mm時，鋼梁加腋見圖4左。加強(qiáng)板板厚當(dāng)小于20mm時，加強(qiáng)環(huán)板加厚。

加強(qiáng)板板厚等于以其相連的鋼梁翼緣厚度。加勁肋板板厚等于所連接的鋼梁腹板板厚。該處無鋼梁時，加勁肋板厚為10。

加勁環(huán)板各塊間，加勁環(huán)板與鋼管柱的焊接，各鋼梁翼緣與加勁環(huán)板的焊接，加強(qiáng)板與鋼梁翼緣及加勁環(huán)板安裝時焊接工作量大，焊縫要求高，按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊縫的檢測。

主梁與鋼管柱的鉸接見圖4右。

5.2鋼管柱與鋼筋混凝土框架梁的連接

鋼管柱與鋼筋混凝土框架梁的連接，通過在繞鋼管設(shè)置一鋼筋混凝土環(huán)梁傳遞彎矩，在環(huán)梁中部和底部鋼管外表面貼焊四道環(huán)形鋼筋，用于傳遞剪力，框架梁錨于環(huán)梁內(nèi)，見圖5。

環(huán)梁的制作和節(jié)點(diǎn)處鋼筋綁扎難度較大，要進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)交底和質(zhì)量預(yù)控措施。

6鋼管柱混凝土的澆筑本工程除E區(qū)核心筒少量Φ299鋼管采用C100自密實(shí)高強(qiáng)砼，其余鋼管柱砼均為C60混凝土。

根據(jù)C60混凝土配合比設(shè)計(jì)要求，水泥采用中低化熱廣州****水泥廠生產(chǎn)的“***秀”牌P.Ⅱ42.5R水泥；砂為中粗砂，細(xì)度模數(shù)2.8,含泥量為1.5%；石子粒徑為5~40mm連續(xù)級配，含泥量為0.5%；粉煤灰采用****電廠生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰，且摻有一定量高效減水劑、MNF-SP，并低摻對塌落度及流動性有影響較小的山東壽光生產(chǎn)的UEA-D膨脹劑，水灰比為0.31,增強(qiáng)混凝土密實(shí)性能。混凝土并摻一定量的冰，降低砼入模溫度。

鋼管柱混凝土澆筑質(zhì)量關(guān)系到鋼管柱內(nèi)混凝土的強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求，因?yàn)楣軆?nèi)混凝土一經(jīng)隱蔽檢測就比較困難，必須嚴(yán)格按技術(shù)交底及操作程序施工。先用輸送泵將混凝土從鋼管柱上口灌入，并用內(nèi)部振搗器（加長插入式振搗棒）振搗，每次混凝土澆筑高度度不大2m，振搗時間不小于1min,以無氣泡泛出，混凝土表面不再明顯下降為準(zhǔn)。為防止鋼管拼接時灼傷鋼管內(nèi)的混凝土，第一段混凝土施工縫設(shè)在鋼管柱連接處下50cm,拼接第二段鋼管前，鑿除管內(nèi)混凝土浮漿，并沖洗干凈。

為防止混凝土輸送泵管振動對鋼管柱不利影響，在每根鋼管柱外圍搭設(shè)腳手架，使輸送泵管和鋼管柱完全分離。

由于澆筑混凝土室外溫度較高，因此用麻袋纏裹鋼管柱，澆水濕潤麻袋使其表面降溫，充分保證鋼管柱內(nèi)的混凝土的質(zhì)量。

鋼管柱內(nèi)的混凝土的質(zhì)量可以用敲擊鋼管的方法進(jìn)行初步檢查，若有異常，應(yīng)采用超聲波檢測。對不密實(shí)的部位，應(yīng)采用鉆孔法注