[12-11 16:59:19] 来源：http://www.tmgc8.com 建筑设计 阅读：3860次
王爱军、张传捷、戴苏敏
（江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司 518034）
[摘 要]：本文结合绿景纪元大厦工程实例论述了超高层建筑钢管混凝土叠合柱中的钢管的制作、焊接、安装和钢筋绑扎以及模板加固等施工技术。
[关键词]：钢管混凝土叠合柱 制作安装 柱模加固 工艺
1． 工程概况
绿景纪元大厦位于深圳市福田区深南大道与香密湖路的交界处，地下3层，地上60层，结构高度273米。该工程主体结构型式为框架-筒体结构，由筒体及外围20个框架柱组成。-2层至15层框架柱为钢管混凝土叠合柱，1-5层层高6m，标准层层高4m，钢管混凝土柱的截面尺寸为1400mm×1400mm、1350mm×1350mm、1300mm×1300mm，相对应的钢管截面为φ1160mm×32mm、φ1160mm×28mm、φ1060mm×30mm，随楼层增加钢管壁厚逐渐减小,钢管用钢量约1500T。钢柱安装于负三层柱顶（-9.1M），根据楼层高度每层一节，接头均位于楼面以上1.3m。梁钢筋绑扎完成后钢管内混凝土浇筑至每节钢管顶部以下300mm（即高出结构面1.0m），钢管外侧混凝土与梁板混凝土同时浇筑至楼面标高。该工程主体平面结构为弧形，与柱相交的大部分梁纵向钢筋均斜向穿过钢柱，钢管开孔定位有一定难度。
结构平面及叠合柱配筋如图1、2所示（图略）：
2 施工工艺
2.1 钢管柱制作
2.1.1焊接钢管柱制作工艺流程
材料准备→焊接工艺评定→加工工艺方案制定→放样划线→数据火焰切割机切割→油压机压头→筒体卷制→筒体缝拼接→外形尺寸检查、校正→拼接缝焊接→探伤检测→筒体小分段对接胎架设置→筒体分段→分段切割→矫正、打磨→上下端面机加工→开孔点位测量→磁力钻孔机开孔→加强环板焊接→栓钉焊接。
2.1.2重点工序控制
1、 深化设计：图纸会审确定钢管构件竖向按层进行分段的原则，每层进行一次焊接，接头留置高度为高于楼面1.3m，利于钢管焊接及混凝土浇筑施工。根据结构设计图纸及相关的技术规范，将整个钢管柱分解成各个单独的杆件和单元件，绘制深化设计施工图，主要包括以下内容：柱与框架梁节点平面图、各节钢柱立面图、节点详图及材料明细表等。
2、 钢管卷制:所有钢材的材质及力学性能应符合设计要求，并经见证取样检测合格后方可投入使用。由于钢板在卷制过程中钢板的延伸率发生变化，会导致加工后筒体的直径偏大，所以加工前必须采取措施进行预防，在加工前应将钢管直径缩小5-10mm展开进行下料。根据排版图、下料加工单、配料卡和零件图进行号料。号料的母材必须平直无损伤及其它缺陷，否则应先矫正或剔除。
3、 钢管焊接：焊接前在钢管立柱上装焊引熄弧板，调整好焊接机头，滚轮胎架等。钢管立柱焊缝焊接采用在专用自动中心焊接胎架上进行，内外侧焊接均采用自动埋弧焊进行。焊接顺序：先焊内侧，后焊外侧面。待内侧焊满2/3坡口深度后进行外侧碳弧气刨清根；接着进行外侧打底，埋弧焊填充至坡口的2/3后，再反至内侧，焊满内侧大坡口；最后是焊满外侧大坡口；使整条焊缝成型。
焊接前必须对钢板进行预热，焊缝两侧100mm范围内进行预热，预热采用电热板加热板进行预热（图略），预热温度100～150℃，加热时需随时用测温仪和温控仪测量控制加热温度，不得太高。
4、 钢管立柱拼装焊接：钢管立柱标准节组装方法：采取相邻两节对接焊缝沿着圆周方向错开300mm方法组装，并保证两端口的同心度、垂直度和中心线的直线度要求，方可进行定位固定焊（图略）
考虑工程钢管柱直径较大，单体重量重，对接定位难度大，钢管立柱对接组装在滚体旋转中心上进行预组装（图略），对接依据筒体上弹出的0°、90°、180°、270°线为基准对合；对接后需要在筒体上标识出0°、90°、180°、270°基准对合线，并用洋冲打印；检验合格后方可进入下道工序。
为控制节点的组装精度以及保证节点现场安装的精度，特别是钢柱分段间的对接焊缝的间隙要求,所以钢柱上下端面宜进行端面机加工，将构件的制作误差控制在最小范围内，同时可以加快现场钢结构的安装进度。钢柱端面机加工采用机械动力装置进行端面铣加工，通过对钢柱的端面机加工，使钢柱两端面保证平行且与钢柱轴心线相互垂直，（图略）。 焊接钢管工厂内生产完成后，应按一级焊缝质量标准进行检测，检测合格后提供出厂质量合格证及相关质量检测报告。www.tmgc8.com
5、钢管开孔：用计算机绘出钢管开孔定位图（图略）。钢管管壁上开孔位置应考虑节点不同方向梁纵向钢筋标高的差异, 同时应满足：开孔孔径D=d+13mm（d为钢筋直径），钢管上、下排之间的预留孔中心距离为2D，预留孔之间的水平中心距离一般不小于3D，预留孔边距钢管边不小于3D（图略）。在钢管外壁准确定出钢管十字中心线，弹出墨线作基线，根据图9中尺寸用钢皮尺沿钢管壁圆周测量定出上下排钢筋中心点，两点连线，再根据立面图中各排钢筋中点距梁上下边线（加强环）的尺寸，在钢管外壁上定出各钢筋的中点，复核无误后用洋冲打印。
采用磁力钻进行机械开孔，不得采用气割开孔，开孔直径为D=钢筋直径d+13mm。根据平面图中各梁与轴线（十字中心线）的角度，选择相应直径钻头，在钢管壁上焊接支架固定磁力钻，对准冲好的洋冲印校正角度无误后钻孔（图略）。
6、栓钉焊接工艺流程：栓钉试验合格→现场栓钉、瓷环检查→现场放线→栓焊机运转、启动控时性能良好→焊枪检查→焊前试件合格、确定焊接参数→施焊栓钉（焊中检查电流、电压、焊接时间、焊枪筒、瓷环位置正确稳固、母材清理）→外观检查弯曲试验→专检验收。
2.2 钢管柱现场安装
钢管安装工艺流程：柱脚预埋→楼面钢柱定位测量、验线→吊装前准备工作（构件中心及标高标识、检查吊装设备工具、资料报验）→钢柱安装→校正标高、轴线、坐标、垂直度，经纬仪、水准仪跟踪观测→二次校正钢柱→二次检查测量→柱与柱节点焊→超声波探伤→钢柱验收→钢柱外侧柱钢筋安装。
2.2.1 柱脚预埋：
钢管柱脚采用端承式，钢管与地下负三层钢筋混凝土柱顶连接。柱顶纵筋封顶90°弯折，框架梁钢筋相交于此，钢筋密集，为便于环板安装，对环板锚固钢筋进行纵横向排列。搭设临时支架，锚固钢筋与环板之间采用穿孔塞焊，根据轴线控制点调整就位，抄平调整至设计标高后，用钢筋焊接固定。柱顶部位混凝土采用无收缩混凝土振捣密实，保证板环与底部混凝土之间无缝隙。柱脚构造及现场安装如图13所示。
2.2.2钢柱安装：
现场安装一台内爬式塔吊QTZ315，能够满足现场钢柱卸车及安全吊装要求，单层钢柱最大重量构件重量9.65吨。
安装前，检查轴线、底层柱的安装位置线、标高记录是否准确，合格后才能进行安装。吊装时注意减少吊装荷载下钢管的变形，吊装起吊采用柱头吊耳绑扎，配用专用的吊索（图略）。
钢柱就位后，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度和倾斜度。钢柱校正时应对轴线、垂直度、标高、焊缝间隙等因素进行综和考虑，全面兼顾，确保每个分项的偏差值都符合设计及规范要求。
柱垂直度、倾斜度的偏差可用小型液压千斤顶、钢楔，每根钢柱拉设四道钢拉索(四个方向)进行校正（图略）。柱标高的校正，第一节柱用低碳钢板垫到要求标高即可。柱轴线位移的校正，一般以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准，安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。钢柱安装完成后，对钢柱标高误差进行记录，并通知制作人员调整上节构件长度来修正误差。
2.2.3钢管现场对接焊接：
钢管柱采用Q345B钢，各安装单元均采用全熔透坡口焊，焊条采用E50系列低氢型，焊缝质量等级不应低于二级焊缝检验标准。正式施焊前应做焊接工艺试验评定，确定合理的焊接工艺。焊接工艺评定是编制焊接工艺的重要依据，而焊接工艺又是焊接人员进行焊接操作的唯一指导性文件，施工技术部门根据钢结构的设计节点形式、钢材类型、规格、焊接位置、施工时的环境温度等因素制定焊接工艺评定方案，确定焊材类型、施焊设备、焊接时电流大小等焊接参数，并将施焊试件交由具有国家质量监督部门认证资质的检测单位进行检测试验。
由于板厚较厚，采用手工电弧焊打底，手工全熔透焊填充盖面的焊接工艺。焊接顺序的选择应考虑焊接变形的因素，尽量采用对称焊接，焊接过程中要平衡加热量，使焊接变形和收缩量减小。由两名焊工对称分段退焊，打底焊完成后应用砂轮角向磨光机清根，清根完成后采用手工全溶透焊填充盖面。焊接时应注意以下几点：
1、 不允许在焊件表面引弧和熄弧或随意焊接临时支撑物。
2、 起弧时电流应当调大，待形成熔池后，再将电流调节到正常电流，可避免因起弧时熔池温度较低，液体凝固较快，气体难以析出现象。www.tmgc8.com
3、 施焊时应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满。
4、 多层多道焊接时应将每道的熔渣、飞溅物清理干净，自检合格后再进行下道焊接；层间接头应错开30mm以上。
5、 相邻管节对接时，焊缝对接接头间应错开300mm以上。
钢管焊接完成后先进行100%自检，提交自检检测结果后建设单位委托第三方进行现场超声波探伤检测，检测按20%比例抽检，确认合格后进入下道工序施工。
2.3 柱钢筋绑扎
柱纵向钢筋为HRB335、HRB400级 (Ⅱ 、Ⅲ级)钢筋，直径32、28，均采用滚轧直螺纹机械接头，箍筋HRB335级14钢筋，钢柱外侧焊有栓钉，且柱弧形箍筋末端设有135°弯钩，钢筋绑扎难度较大。
柱纵筋连接接头以下的拉筋制作时一端弯钩为135°,另一端弯钩制作为90°,绑扎时交错设置，最后用长钢筋扳手将90°弯钩人工弯曲至135°。连接接头以上部位先将柱四个角部位及每个弧形拉筋一端的柱筋进行机械连接接长，箍筋安装时一端勾住已连接好的纵筋，另一端头绑扎定位到待安装主筋位置，拉钩筋交点用扎丝绑扎，保持后安装纵筋部位弯钩位置上下一致。将后安装的纵筋由拉钩内侧自上而下穿过每道拉钩钢筋，用扳手将丝头拧紧，将所有纵筋、箍筋位置整理后用扎丝绑扎固定（图略）。
2.4 柱模板
柱外围尺寸最大为1400×1400，支模高度最大6m。柱模板采用18mm厚胶合板，外挂竖楞为50×100mm木方间距200mm，围檩采用φ48×3.5双钢管，沿柱高度布置间距400mm一道，最底一道距楼面150mm，每道围檩中间设两根Ф14对拉螺杆，螺杆长度32cm，两头均设螺纹（略）。在钢管外侧壁焊接M14加长型螺母的方法，绘出螺母布置图，在加工厂按规定间距在钢管外侧壁上焊接加长螺母，模板相应位置留孔，模板安装前用扳手先将螺杆拧进螺母（图略 ），调整方向，模板套装后背木方次楞和钢管主楞加固。混凝土浇筑完成拆模后将外露丝杆用切割机切除，切下的丝杆进行对焊接长后可继续使用。
