超高層十字形型鋼柱安裝技術研究

鄭生中 李 文 楊執理 畢雪明 鄧 鑫

中國建筑第五工程局有限公司 湖南 長沙 410004

0 引言

隨著我國經濟水平和綜合國力的不斷提升，建筑的形態越來越多樣化，不同的建筑結構形式也因此應運而生，型鋼混凝土結構就是其中的一種。型鋼混凝土（Steel Reinforce Concrete，以下簡稱 SRC）結構是將型鋼、鋼筋、混凝土組合在一起，在型鋼周圍布置鋼筋，并澆筑混凝土的結構。十字形型鋼混凝土柱為型鋼混凝土結構常用形式，主要用于高層建筑和超高層建筑。

1 工程簡要概況

項目位于江西省贛江新區儒樂湖新城板塊中建廣場項目基地處，地塊總用地面積12987.30㎡，總建筑面積83937.29㎡。本項目地下2層，地上32層，建筑高度135.1m，屬于超高層。項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-核心筒結構，型鋼柱截面形式為十字型型鋼柱，材質為Q345B。型鋼混凝土柱每層高4.2m，采用型鋼型號為BT282×200×36×40mm和BH600×200×36×40mm，型鋼柱與混凝土梁節點處的連接形式采用連接板焊接和腹板穿孔相結合的方式。每層型鋼柱分布圖如下所示：

2 施工前期深化設計

在施工前期，項目采用BIM技術進行深化設計。根據設計院圖紙采用TEKLA軟件對十字形型鋼柱和梁柱節點進行深化設計，利用3dMAX等軟件三維模型動態展示模擬，避免后期不必要的返工。梁柱節點深化圖如下圖所示：

圖1 梁柱節點深化圖

圖2 型鋼柱施工動畫圖

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

3.2.1 型鋼柱的測量定位

安裝前，施工員需架設經緯儀或全站儀彈線標示出型鋼柱的十字軸線，可以準確的安裝定位好型鋼柱，防止現場型鋼柱安裝偏位。

3.2.2 型鋼柱的吊裝前檢查和核對

在建筑的施工過程中，型鋼柱是直接在工廠或者施工現場制作，而其制作質量的優劣會影響到整個混凝土結構的受力情況，技術人員或現場管理人員應對進場的型鋼柱進行復核，檢查型鋼柱的運輸過程中的變形耗損情況和其外形尺寸，如發現與設計圖紙嚴重不符或存在較大的質量問題，應將材料退回工廠處理。

3.2.3 型鋼柱的吊裝

通過現場的起重機械吊運驗收通過的型鋼柱至施工作業部位。預留岀一定的調整空間，以便后續的型鋼柱校核等施工。

3.2.4 型鋼柱的臨時固定

對吊裝好的型鋼柱進行垂直度的校核，如沒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固定。在進行型鋼柱的校正時，根據需要松開一些螺栓，校正后及時擰緊。

3.2.5 型鋼柱的校正

在過程中現場測量人員用經緯儀測量每根型鋼柱垂直度和十字軸線，若未出現偏差，則校正結束。

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固定，并在翼緣板相對面連接“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

本項目型鋼柱焊接采用CO2氣體保護焊。首先必須先清除焊縫兩側的污染物。焊接襯板應布置在接頭的內側。在焊接過程中應保證施焊對稱，盡量減小焊接引起的變形和應力。焊接完成后應對焊縫外觀進行檢查。其中焊縫外形尺寸應該保證均勻，焊縫之間、焊縫和母材之間應平滑，焊縫表面不應有弧坑、裂紋等，焊縫表面和熱影響區不得有未融合、夾渣、和焊瘤等質量缺陷。焊接完成后項目進行了超聲波探傷檢測試驗，結果滿足規范要求。

圖4 現場焊接、探傷檢測圖

3.2.8 復核、記錄

項目技術人員對安裝完的型鋼柱垂直度等技術指標再次進行復核，并針對首次安裝完成的型鋼柱邀請公司相關領導、監理和甲方參與驗收，如發現不合格需整改合格后方可進行下步工序。

圖5 現場驗收復核圖

3.2.9 型鋼柱與混凝土梁節點處的連接

3.2.9.1穿筋孔連接

型鋼柱和混凝土梁有多種連接形式，本項目型鋼柱與混凝土梁節點處的連接形式采用連接板焊接和腹板穿孔相結合的方式。

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，當有雙排筋時，第二排筋焊于鋼牛腿或加勁肋下側。

b腹板穿孔形式：梁筋與型鋼柱節點項目采用BIM技術進行深化設計，先在工廠預制，采用型鋼柱腹板開穿筋孔。

圖6 梁柱節點連接圖

3.2.9.2 焊接連接

梁鋼筋與型鋼柱搭接板焊接時，現玚采用雙面焊接，應保證焊縫長度不小于6d(d為鋼筋直徑)，焊縫高度應大于（1/2）d，焊縫觀感需飽滿圓滑過渡。

圖7 現場焊接圖

4 總結

根據項目實例，總結十字形型鋼混凝土柱安裝施工技術要點有以下幾點：

（1）在施工前期，運用BIM技術對十字形型鋼柱和梁柱節點進行深化設計，利用三維模型動態展示模擬，可提前規避鋼筋碰撞問題，并生動形象展示型鋼柱施工的整個流程。

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

目前中建廣場項目中建A辦公樓十字形型鋼柱安裝施工已完成，使用良好，上述安裝施工技術要點可為今后的十字形型鋼混凝土結構的施工提供參考借鑒。