鋼梁-鋼管混凝土柱框架-核心筒結構的設計與施工

鋼梁-鋼管混凝土柱框架-核心筒結構的設計與施工

1.結構體系及布置海良廣場a型為鋼筋混凝土管柱結構，建筑面積3層，地上41層。建筑總高度為149.2m，總建筑面積為8.2m，混凝土主管堤的平面高度為21.65.21.65m。從地下一層起核心筒內(nèi)部設20根H型勁性鋼柱，外圍框架柱從地下一層起鋼筋混凝土柱內(nèi)埋置生根700×700×25鋼結構箱形柱，勁性鋼柱和箱形鋼柱底標高均為-5.00m。從地上一層起外框架柱全部采用鋼結構箱形柱，核心筒為H型勁性鋼柱，外框架梁為工字鋼梁，鋼材材質全部為Q345C。工程建成后為五星級酒店和公寓式寫字樓的綜合體，建成后將為西北地區(qū)第一高樓，為地標性建筑物。2.節(jié)點結構和安裝2.1箱形截面，柱腳節(jié)點2.1.1螺栓預埋、定位安裝(1）箱形截面柱柱腳與鋼筋混凝土柱采用剛性連接，施工時為控制好柱腳標高和箱形柱的安裝，需先在地下二層柱中預埋連接地腳螺栓。預埋螺栓的埋設精度直接影響到箱形柱結構的安裝質量，必須要采取必要的措施以防止地腳螺栓在混凝土澆筑過程中發(fā)生位移。(2）埋設前將每根鋼柱下的預埋螺栓用鋼板或型鋼定位固定，將螺栓與鋼板或與型鋼框形成一個穩(wěn)定的框架后進行整體埋設。螺栓預埋必須要在梁筋綁扎前將固定螺栓的框架整體安裝就位，就位后對地腳螺栓進行初校，初校后做臨時固定，然后綁扎梁筋，在梁筋綁扎完成后再對地腳螺栓進行精校。(3）首先根據(jù)原始軸線控制線及標高控制點對現(xiàn)場進行軸線和標高控制加密，然后根據(jù)控制線測放出每個埋件的中心交叉線和至少兩個標高控制點。在地腳螺栓以下柱混澆筑完成后，即可插入預埋工作，對埋件進行初校，根據(jù)軸線將預埋螺栓整體就位，將固定螺栓的整體支架的中心線與測量定位線相吻合，最后將預埋螺栓與預先預埋的鋼筋或型鋼作焊接固定，螺栓絲頭在混澆筑前要用塑料布包扎好，防止污染。2.1.2鋼柱就位書內(nèi)涵(1）鋼柱用塔吊吊裝到位后，首先將鋼柱柱腳底板穿入地腳螺栓，放在調(diào)節(jié)好的螺帽或標高墊鐵上，按標高控制線調(diào)節(jié)柱腳標高，將柱四邊中心線與按軸線控制線投放的柱中心線相吻合，再次復核標高無誤后穿上上口壓板，擰上螺帽將螺栓擰緊，即可完成鋼柱就位。(2）柱腳定位完成后及時將墊板、螺栓、螺帽與柱底鋼板或型鋼焊接牢固。(3）將柱腳鋼板下口與原結構混凝土之間的縫隙用CGM灌漿料充填密實。灌漿料強度等級應不小于C40。2.1.3圖1顯示了箱形截面柱的剛性柱節(jié)點的結構2.2鋼柱連接頭的特征工字形勁性鋼柱柱腳節(jié)點施工方法與箱形柱柱腳節(jié)點施工方法基本相同，工字形勁性鋼柱柱腳施工詳見圖2。2.3節(jié)點結構連接到箱式柱的上下節(jié)之間2.3.1板板及鋼柱的安裝(1）箱形鋼柱在吊裝前應在柱頭位置劃出鋼柱中心標記線，以便在上層鋼柱安裝就位時使用。同時將臨時連接板用臨時連接螺栓固定在鋼柱的連接耳板上，與鋼柱同時起吊。(2）鋼柱就位后，對齊安裝定位線，將上下柱上的連接耳板用連接板通過安裝螺栓做初擰。(3）鋼柱采用塔吊起吊安裝，用兩臺經(jīng)緯儀在成直角的兩個方向觀測，通過塔吊垂直起吊結合連接板安裝螺栓調(diào)節(jié)鋼柱的垂直和標高偏差，在位置和標高全部到位后將連接螺栓擰緊。2.3.2接頭焊接工藝(1）上下鋼柱的垂直、標高調(diào)整到位后可以進行接頭焊接。采用手工電弧焊或二氧化碳氣體保護焊，由兩名焊工在柱對面兩側同時對稱焊接，各焊道的接頭在上下層間要錯開。焊接要連續(xù)進行，每根柱接頭焊接完成后才能換班，中途不能休息停頓。(2）接頭焊完冷卻到常溫后進行外觀檢驗，如不符合標準要求應返修處理。焊完24h后按標準進行超聲波檢驗，超標缺陷應返修并重新通過檢驗。返修前必須由焊接工程師根據(jù)節(jié)點及缺陷情況制定返修方案，同一處上缺陷返修不允許超過兩次。2.3.3圖3顯示了箱式支柱上下段之間的連接節(jié)點結構2.4箱柱與工字鋼梁的剛性連接節(jié)點結構2.4.1安裝臨時螺栓(1）本工程高強螺栓全部采用扭剪型高強螺栓，螺栓長度的選擇：扭剪型高強螺栓的長度為螺栓頭根部至螺栓梅花卡頭切口處的長度。選用螺栓的長度應為緊固連接板厚度加上一個螺母和一個墊圈的厚度，并且緊固后要露出不少于兩扣螺紋的余長，一般螺栓長度選用按連接板厚加“表1”中的增加長度，并取5mm的整倍數(shù)。(2）接頭組裝連接處的鋼板或型鋼應平整，板邊、孔邊無毛刺；接頭處如有翹曲、變形的必須進行校正，并防止損傷摩擦面，保證摩擦面緊貼。裝配前檢查摩擦面，試件的摩擦系數(shù)是否達到設計要求，浮銹用鋼絲刷除掉，油污、油漆清除干凈。板疊接觸面間應平整，當接觸有間隙時，應按規(guī)定處理，詳見表2。(3）安裝臨時螺栓連接處采用臨時螺栓固定，其螺栓個數(shù)為接頭螺栓總數(shù)的1/3以上；并且每個接頭不少于兩個，沖釘穿入數(shù)量不宜多于臨時螺栓的30%。組裝時先用沖釘對準孔位，在適當位置插入臨時螺栓，用扳手擰緊。不準用高強螺栓兼作臨時螺栓，以防高強螺栓螺紋損傷。(4）安裝高強螺栓安裝高強螺栓時高強螺栓應自由穿入孔內(nèi)，不得強行敲打。扭剪型高強螺栓的墊圈安在螺母一側，墊圈孔有倒角的一側應和螺母接觸，不得裝反（大六角頭、高強螺栓的墊圈應安裝在螺栓頭一側和螺母一側，墊圈孔有倒角一側應和螺栓頭接觸，不得裝反）。螺栓不能自由穿入時，不得用氣割擴孔，要用絞刀絞孔，修孔時需使板層緊貼，以防鐵屑進入板縫；絞孔后要用砂輪機清除孔邊毛刺，并清除鐵屑。螺栓穿入方向應一致，穿入高強螺栓用扳手緊固后，再卸下臨時螺栓，以高強螺栓替換。不得在雨天安裝高強螺栓，且摩擦面應處于干燥狀態(tài)。(5）高強螺栓的緊固必須分兩次進行，第一次為初擰。初擰緊固到螺栓標準軸力（即設計預拉力）的60%～80%，初擰的扭矩值不得小于終擰扭矩值的30%。第二次緊固為終擰，終擰時扭剪型高強螺栓應將梅花卡頭擰掉。為使螺栓群中所有螺栓均勻受力，初擰、終擰都應按一定順序進行。一般應從螺栓群中間順序向外側進行緊固，從接頭剛度大的地方向不受約束的自由端進行，從螺栓群中心向四周擴散的方式進行。初擰扳手應是可以控制扭矩的，初擰完畢的螺栓，應做好標記以供確認。為防止漏擰，當天安裝的高強螺栓，當天應終擰完畢。終擰應采用專用的電動扳手，如個別作業(yè)有困難的地方，也可以采用手動扭矩扳手進行，終擰扭矩須按設計要求進行。用電動扳手時，螺栓尾部卡頭擰斷后即表明終擰完畢，檢查外露絲扣不得少于2扣。2.4.2連接節(jié)點結構：鋼梁翼板與箱柱連接節(jié)點結構工字鋼梁上下翼緣板與箱形柱焊接方法和要求同上下柱接頭節(jié)點。2.4.3圖4顯示了連接節(jié)點結構的格式2.5鋼梁連接結構與主缸動力h形柱的中心結構相連2.5.1與核心筒內(nèi)勁性鋼柱、內(nèi)筒內(nèi)勁性鋼柱接工字鋼梁吊裝時，一端與箱形柱采用剛性節(jié)點連接，另一端則與核心筒內(nèi)勁性鋼柱連接。與勁性鋼柱連接時先將工字鋼梁腹板與勁性柱焊接出的T形連接板用連接螺栓連接，將工字鋼梁做臨時固定。2.5.2圍焊外包、勁性柱與工字鋼梁整格(1）工字鋼梁腹板與連接板采用角焊縫進行三面圍焊，將工字鋼梁與勁性柱連成整體。(2）在連接板與工字鋼梁腹板焊接完成后，拆除臨時安裝螺栓，采用塞焊將螺栓孔填焊飽滿。2.5.3圖5顯示了連接節(jié)點結構的詳細圖2.6型鋼板的制作壓型鋼板與核心筒墻體有垂直相交的也有平行相交的，由于核心筒在結構施工時先于框架樓板結構施工，加之壓型鋼板為永久性模板，而且結構設計時設計師往往會充分利用壓型鋼板與混凝土板的結合，考慮壓型鋼板受力，以節(jié)約鋼筋用量，因此壓型鋼板下部與核心筒四周的連接就更為重要。本工程采用的是在壓型鋼板下口加一通長角鋼，角鋼與核心筒墻采用膨脹螺栓固定，再將壓型鋼板與角鋼熔焊。壓型鋼板與核心筒墻體連接節(jié)點構造詳見圖6。2.7柱角鋼和壓型鋼板支撐設計在鋪樓層壓型鋼板時，柱角部位會留有死角，為保證柱角部位壓型鋼板下口有足夠的支撐，需在柱角部位增加壓型鋼板支撐。本工程采用角鋼做柱角壓型鋼板支撐。壓型鋼板柱角支托節(jié)點構造詳見圖7。2.8壓板密