型鋼砼組合柱施工工法

1、型鋼砼組合柱施工工法中冶集團華冶資源公司青島分公司王杰 陳春香 豆素芬 趙志杰 徐學(xué)利1 前言型鋼砼組合柱結(jié)構(gòu)（早期為勁性砼結(jié)構(gòu)），是多層、高層建筑及大型公共建筑的核心技術(shù)，掌握應(yīng)用其制作、安裝等技術(shù)是決定建筑產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和發(fā)展，對型鋼砼組合結(jié)構(gòu)的制作、安裝也提出了更高的要求，為了保證型鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝質(zhì)量和速度，我們在型鋼組合結(jié)構(gòu)制作、安裝施工過程中逐步建立起一套成熟的工藝方法，較快、較好的完成了多個多層、高層及大型公共建筑工程。型鋼砼組合柱結(jié)構(gòu)是把型鋼埋入鋼筋砼中的一種獨立的結(jié)構(gòu)形式，由于在其鋼筋砼中增加了型鋼，型鋼以其固有強度和延性，以及型鋼、鋼筋、砼三位一體

2、地工作，使其具備了比傳統(tǒng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)承載力大、剛度大、抗震性好等特性，與鋼結(jié)構(gòu)比，具有防火性能好，結(jié)構(gòu)局部和整體穩(wěn)定性好，節(jié)約鋼材等優(yōu)點。目前，在國內(nèi)多層、高層結(jié)構(gòu)體系中，都是有針對性的，在需要型鋼砼的特殊部位采用。型鋼砼組合柱施工工法，是根據(jù)邯鄲市電信局第二長途電信樞紐工程、大連星海會展中心工程的制作、安裝施工實踐和經(jīng)驗編制的。2 工法特點2.1本工法適宜于鋼結(jié)構(gòu)加工廠和現(xiàn)場組裝、安裝等，提高制作精度和質(zhì)量；2.2適宜泵送砼技術(shù)及商品砼和現(xiàn)場拌制砼，砼強度等級不宜低于c30，提高工效，縮短工期；2.3利用高效減水劑和粉煤灰摻合料配制c60砼，提高砼強度、和易性、耐久性，砼坍落度為18-20cm

3、，既節(jié)約水泥又保證質(zhì)量；2.4采用c60砼預(yù)拌制技術(shù)，解決砼拌制具體工藝細節(jié)，大量使用散裝水泥，節(jié)約包裝材料，減少對環(huán)境的污染；2.5砼所用的原材料來源廣泛，價格便宜，商品砼、現(xiàn)場配制容易，所用施工機械與常規(guī)施工機械相同，不需要多增加機具人力投入，節(jié)約成本；2.6解決了同時澆筑兩種不同等級砼搭接質(zhì)量問題，效果良好；2.7本工法對砼質(zhì)量控制嚴(yán)格，砼穩(wěn)定性好，密實度高。3 適用范圍本工法適用于多層、高層及超高層和大型公共建（構(gòu)）筑物的型鋼砼組合結(jié)構(gòu)的施工。4 工藝原理型鋼砼組合柱結(jié)構(gòu)的施工工法，是集材料采購、鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)、構(gòu)件運輸、鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)、砼預(yù)拌制技術(shù)、砼泵送技術(shù)、流體力學(xué)和流變學(xué)理論而

4、實現(xiàn)的一種較高難度、綜合性很強的社會化大生產(chǎn)的施工技術(shù)。嚴(yán)密的組織、科學(xué)的管理、精心的計劃、合理的安排各工序間的配合是關(guān)鍵。5 施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)場實際情況，十字型鋼柱的制作由金屬結(jié)構(gòu)廠制作，其自動化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量有保證，砼采用商品砼，砼澆筑采用泵送砼，可以提高工效、縮短工期，全封閉的砼輸送，可節(jié)約砼，避免環(huán)境污染，其工藝流程如下：原材料采購材料檢試驗號料、下料制作組裝運輸專業(yè)工序交接安裝檢驗驗收專業(yè)工序交接綁扎鋼筋驗筋支模驗收砼攪拌澆筑養(yǎng)護拆模。5.2 操作要點5.2.1型鋼制作1. 技術(shù)準(zhǔn)備1）編制型鋼制作施工方案、焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書；2）收集有關(guān)規(guī)

5、范、標(biāo)準(zhǔn)及資料，其必須準(zhǔn)備的有：型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程jgj138-2001、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gbj17、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程jgj99-98、鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范gb50205-2001。2. 制作工藝流程型鋼的制作質(zhì)量是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的重點和關(guān)鍵，合理安排制作工藝流程是必要的，其流程如圖5.2.1-1。鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)施工圖原材料工藝工裝準(zhǔn)備質(zhì)保書審核材料復(fù)驗外觀檢查生產(chǎn)準(zhǔn)備配料進料軋制型鋼加工焊接h型鋼加工零件加工型鋼矯正鋸切、剪切矯正號線鉆孔精整鋼板校平加工坡口鋼板拼接對焊焊縫探傷焊縫熱處理切割邊緣加工h型鋼組裝主角焊縫焊接翼緣板矯平型鋼矯正精整定尺鋸頭涂裝包

6、裝發(fā)運型鋼拼接彎曲鋼板校平放樣號料剪切切割號件平直二次號線卷曲邊緣加工鉆孔分類堆放部件組裝焊接矯正總裝配焊接 矯正端面刨平號線鉆孔精整除銹圖5.2.1-1制作工藝流程圖3. 原材料采購及檢試驗1）所用鋼材、焊材的材質(zhì)、規(guī)格等應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計和規(guī)范要求采購，必須有出廠合格質(zhì)量證明書，并按規(guī)定進行檢測和工藝試驗；2）對鋼材、焊材的材質(zhì)證明文件有懷疑時，除常規(guī)檢測外應(yīng)作抽樣試驗；3）外觀檢測應(yīng)重點放在嚴(yán)重銹蝕、變形、損壞、夾層等缺陷，一般銹蝕、麻點或劃痕等缺陷，其超差不得大于鋼材厚度負偏差的1/2；4）焊絲、焊劑應(yīng)無銹蝕、受潮、結(jié)塊，嚴(yán)格按工藝指導(dǎo)書要求規(guī)格、型號采購使用。4. 基材矯正、放樣、號料、切

7、割1）基材嚴(yán)重變形的不允許使用，微量變形盡量使用平板機矯正，局部采用加熱矯正，其加熱溫度不得大于900并緩慢冷卻；2）矯正后的基材不允許有明顯的凹面和損傷及劃痕，其允許偏差：t14時，為1.5mm，t14時，為1.0mm，劃痕深度不得大于0.5mm；3）放樣、號料主要是留出制作和安裝時的割縫量、焊接量、熱矯正收縮量、荷載對柱的壓縮變形量。其量控制應(yīng)在2-3mm為宜；4）放樣、號料原則上不拼接，當(dāng)必須拼接時，應(yīng)在對接方式、位置上保證構(gòu)件受力強度；5）當(dāng)構(gòu)件超過一塊鋼板自然長度時，應(yīng)預(yù)先用鋼板拼接整體放樣、號料，不允許分段放樣、號料，且翼緣與腹板拼接縫應(yīng)錯開200mm以上；6）切割和坡口應(yīng)用自動和

8、半自動切割機，曲線切割采用地軌，其切割允許偏差如下表所示：表5.2.1-1 氣割的允許偏差序號項目允許值1構(gòu)件長度、寬度3.0mm2切割平面度0.05t,且大于2.0mm3割紋深度0.3mm4局部缺口深度1.0mm注：t-為切割面厚度表5.2.1-2 機械剪切的允許偏差序號項目允許偏差1零件寬度、長度0.3mm2邊緣缺棱1.0mm3型鋼端部垂直度2.0mm5. 組裝1）組裝工序流程：先組裝h型鋼再組裝兩個t型鋼組裝十字型鋼柱。2）組裝要點：認真檢查組裝部件的尺寸是否正確；控制構(gòu)件的焊接接點的收縮量；不宜采用較大外力強制組裝；檢查構(gòu)件與組裝模具的脫模情況，避免失誤性超負荷導(dǎo)致構(gòu)件變形；腹板和上下

9、翼緣板的相對位置要垂直、水平、無間隙。6. 焊接1）選擇合理的焊接順序，相同的電流、焊速及焊材；2）采用預(yù)變形方法解決焊接變形；3）焊接質(zhì)量應(yīng)按建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程jgj81-91規(guī)程執(zhí)行表5.2.1-3：表5.2.1-3 焊接質(zhì)量的允許偏差序號項目允許偏差1焊縫全高b60+3.0mm焊腳高b60+3.0mm2t型接頭要求焊縫的b型焊縫b/20+1.5mm4）100超聲波檢驗，t型熔透焊應(yīng)滿足級焊縫要求，跟蹤時間不得超過當(dāng)班。7. 矯正1）矯正制作精度應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收規(guī)范gb50205-2001和下表要求：表5.2.1-4 矯正制作精度的允許偏差序號項目允許偏差1一節(jié)柱長3.0mm2柱身

10、撓曲矢高l/1000且5.0mm3柱截面尺寸3.0mm4翼緣板傾斜（接合處）1.5mm5腹板中心線偏移（接合處）2.0mm2） h型鋼采用型鋼矯正機或局部加熱矯正，十字型鋼柱采用混合矯正或加熱矯正，熱矯正宜控制在750-900之間，同一點加熱矯正不得超過兩次，然后緩慢冷卻。5.2.2運輸1. 運輸采用平板運輸車平臥裝運，裝運時用枕木、鋼絲繩、手動葫蘆等工具將型鋼墊好綁好；2. 一般情況下，不宜將型鋼重疊裝運，如需要可在車上放置專門制作的型鋼支撐架運輸。5.2.3十字型鋼柱安裝1. 吊裝設(shè)備選用：根據(jù)吊裝構(gòu)件的對接高度、幅度和施工現(xiàn)場的實際情況選用，一般選用70-150t吊車；2. 根據(jù)設(shè)計要求

11、在基礎(chǔ)上表面及柱身測量出軸線、柱中心線、邊線和標(biāo)高，用紅鉛油標(biāo)定，并留好記錄；3. 就位：十字型鋼柱柱身的十字中心線對準(zhǔn)現(xiàn)場中心軸線，利用起重設(shè)備垂直起吊安裝，吊點選在距鋼柱上部接口1/4范圍內(nèi)，上節(jié)柱安裝前應(yīng)進行下節(jié)柱1200mm高度的垂直度及標(biāo)高測量，并做好記錄；4. 調(diào)校1）利用螺栓千斤頂調(diào)校柱軸線與現(xiàn)場軸線重合；2）用螺栓千斤頂、線錘吊線調(diào)校柱垂直度，經(jīng)緯儀復(fù)核；3）利用鐵碼、楔形鐵調(diào)校對接口錯邊；4）點焊固定；5）安裝偏差應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范gb50205-2001規(guī)定外，還應(yīng)滿足下列要求：表5.2.3-1 安裝偏差序號項目允許偏差1柱腳底座中心線對定位軸線5.0mm2柱

12、基準(zhǔn)點標(biāo)高5.0mm3撓曲矢高h/10004柱全高軸線垂直度35.0mm5柱軸線垂直度10.0mm5. 初焊1）清除對接口的油污、鐵銹、毛刺等，低溫烘干焊接部位，焊條作烘培處理；2）現(xiàn)場安裝連接焊縫為級，焊條采用e430系列焊一道底焊，之后再按橫焊先下后上原則，分層連續(xù)施焊；3）施焊順序采用兩人對稱同速度、同方法交叉施焊；4）焊機可采用交、直流電焊機，焊接電流根據(jù)鋼板厚度、接頭形式、焊縫位置及焊道層次選擇，通常在130-180a之間。6. 復(fù)核:一、二道焊縫焊接完后，用吊線、經(jīng)緯儀復(fù)核柱垂直度經(jīng)焊接后的變形情況，變形較大，應(yīng)將部分焊縫鏟除后重新施焊調(diào)整。7. 焊接:經(jīng)復(fù)核確認垂直偏差在允許范圍

13、內(nèi)，可進行全面施焊。8. 焊縫檢驗:現(xiàn)場施焊按鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范gb50205-2001關(guān)于為級焊縫質(zhì)量檢驗要求進行檢驗。5.2.4砼拌制、泵送、澆筑1. 技術(shù)準(zhǔn)備1）編制高性能、高強度砼施工方案及各主要工序作業(yè)指導(dǎo)書；2）收集有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及資料如下：混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范（gb50204-92）混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn) （gbj107-87）高強混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 （cecs104：99）混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程 （gbj/t/10-95）2. 砼拌制1）膠結(jié)料選用：r52.5水泥，其活性指標(biāo)57mpa，初凝125mm，終凝4h10min;2）粗骨料選用：10-20mm石灰?guī)r，表

14、現(xiàn)密度2740kg/m3，堆積密度1440kg/m3,含泥量0.7，泥塊含量0.2，針片狀含量8.6，壓碎指標(biāo)9.0，孔隙率47，505050mm巖石立方體抗壓強度平均值94mpa1.260mpa；3）細骨料選用：中砂，表現(xiàn)密度2650 kg/m3, 堆積密度1440kg/m3，含泥量1.8，泥塊含量0.4，細度模數(shù)2.6，孔隙率46；4）摻合料選用：級粉煤灰，細質(zhì)8.0，燒矢量4.4，三氧化硫0.54，需水量比92.4；5）高效減水劑：sky-8b高強泵送劑，固體含量30，減水率25；6）配合比：見下表表5.2.4-1 配合比水泥砂子石子水sky-8b摻合料坍落度49062010601802

15、4.490180-200mm0.481.070.310.310.0420.163. 投料順序為了使砼拌合物攪拌均勻，經(jīng)過多次試拌配確定，如下投料順序：表5.2.4-2 投料順序砂、石子過篩沖澆投入1、石子；2、砂；3、水泥；4、粉煤灰第一次注入用水量的1/3攪拌時間不少于30s第二次注入用水量的2/3，加入外加劑攪拌時間不少于120s注入砼泵再運至現(xiàn)場4. 鋼筋在十字型鋼柱焊縫100探傷合格后，進行柱內(nèi)鋼筋綁扎，豎向鋼筋以及穿過型鋼柱的縱、橫向梁的鋼筋均采用螺紋套筒連接，外側(cè)最大箍筋套入柱內(nèi)采用封閉焊接。縱橫向梁內(nèi)鋼筋必須按預(yù)穿時的順序進行。梁內(nèi)鋼筋在柱內(nèi)水平錨固不足10d時，應(yīng)與型鋼柱翼緣板

16、焊接牢固。5. 模板模板采用定型組合模板，用槽鋼鋼框加20螺栓固定，鋼框縱向間距為500mm，模板四角邊用50505mm角鋼通過螺栓連接。6. 砼澆筑1）砼澆筑采用兩臺hb-60型拖式泵，泵送壓力3.04mpa，砼排量60m3/h；2）由于型鋼砼組合柱的特性所定，砼澆筑依次從型鋼組合柱的四角空隙間對稱均勻下料，下料高度為1.0m，用兩臺高頻插入式振搗器振搗；3）不同砼強度等級的砼的變化部位（梁、板、柱的交接處），應(yīng)先澆核心區(qū)的高等級砼，再澆低等級的砼，不同標(biāo)號砼澆筑見下圖。c40混凝土梁板 水平施工縫 h hc60柱混凝 土核心區(qū)接縫 圖5.2.4-1不同強度等級砼梁柱施工接縫7. 養(yǎng)護1）砼

17、的養(yǎng)護采用噴淋養(yǎng)護，養(yǎng)護時間一般不少于7天。2）砼終凝后，每兩小時澆水養(yǎng)護一次，拆模后，滿掛一層麻布進行保溫遮陽，澆水保持濕潤14天。6 材料與設(shè)備6.1材料6.1.1型鋼板材宜采用q235-b、c、d級的碳素結(jié)構(gòu)鋼及q235-b、c、d、e級的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別符合碳素結(jié)構(gòu)鋼gb700和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼gb/t1951的規(guī)定，另外厚度大于等于50mm的鋼板應(yīng)符合厚度方向性能鋼板gb5313的規(guī)定。6.1.2焊條宜采用低碳鋼焊絲，電弧焊保護氣體宜選用co2，手工焊宜采用e430焊條系列，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合碳鋼焊條gb5117，低合金鋼焊條gb5118、熔化焊用鋼絲gb/t14

18、937。6.1.3高強度螺栓、普通螺栓其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合鋼結(jié)構(gòu)高強度六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈的技術(shù)條件gb/t1228-1231的規(guī)定。6.1.4鋼筋：縱向鋼筋和箍筋宜采用延性較好的熱軋鋼筋。6.1.5水泥品種宜選用普通硅酸鹽水泥，有相應(yīng)的技術(shù)措施時也可采用礦渣硅酸鹽水泥。質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。61.6細骨料采用中砂，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合普通混凝土用砂標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法jgj52。細骨料對砼拌合物可泵性的影響比粗骨料大得多，因此要求細骨料有良好的級配，通過0.315mm篩孔的砂應(yīng)不少于15。6.1.7粗骨料的最大粒徑與砼輸送泵管內(nèi)徑之比，碎石1：3；卵石1：2.5連續(xù)級配，碎石針片狀含

19、量要求小于15，其質(zhì)量應(yīng)符合普通混凝土碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法jgj53。6.1.8外加劑宜選用緩凝型減水劑。6.1.9摻合料粉煤灰品級要求二級或二極以上，質(zhì)量要求應(yīng)符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰gbj1596的規(guī)定。6.2機具設(shè)備6.2.1工廠制作的機具配備1氣割設(shè)備；2剪板機；3矯正機；4橋式吊車；5自動焊機；6各種車刨床；7砂輪機；8鉆床；9金屬超聲波探傷儀。6.2.2現(xiàn)場安裝的機具配備1平板運輸車；2輪式起重機；3塔吊；4螺栓千斤頂；5交流式直流電焊機；6電烘箱；7氣割設(shè)備；8鉆床；9砂輪機；10經(jīng)緯儀；11手動葫蘆。 6.2.3砼澆筑的機具配備1砼輸送車； 2砼泵； 3輸送管；

20、4塔吊； 5高頻振搗棒； 6鋼筋加工設(shè)備； 7交、直流電焊機。7 質(zhì)量控制7.1質(zhì)量管理體系質(zhì)量管理體系見圖7.1-1。圖7.1-1質(zhì)量管理體系圖建 設(shè) 公 司項 目 經(jīng) 理建立、健全質(zhì)量保證體系質(zhì)檢項目經(jīng)理在分管范圍內(nèi)保證體系有效運行計 劃經(jīng) 營 部資 金 管 理成 本 核 算合 同 預(yù) 算 工 程安 全 部安 全 管 理安 全 檢 查綜 合辦 公 室勞務(wù)管理教育培訓(xùn)接待服務(wù)部門協(xié)調(diào)技 術(shù)質(zhì) 量 部生 產(chǎn) 管 理 質(zhì) 量 管 理技 術(shù) 管 理 不 合 格 品 控 制 過 程 控 制 糾 正 預(yù) 防 措 施 檢 試 驗 質(zhì) 量 檢 查計 量 管 理 質(zhì) 量 記 錄文 件 資 料 質(zhì) 量 驗 評

21、物 資供 應(yīng) 部物 資 采 購物 資 管 理物 資 儲 存進行技術(shù)交底、按作業(yè)指導(dǎo)書操作專業(yè)作業(yè)隊監(jiān)督上工序、保證本工序、服務(wù)下工序、堅持“三檢制”7.2保證項目（制作、安裝）7.2.1板材、焊條、焊絲、焊劑必須有制造廠的合格證明書，符合設(shè)計和國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。7.2.2焊工必須經(jīng)考試合格，并取得相應(yīng)施工焊條件的合格證。7.2.3對級、級焊縫應(yīng)進行100探傷，其結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計和國家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范的規(guī)定。7.2.4焊縫表面不得有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑等缺陷。級、級焊縫不得有表面氣孔、夾渣、弧坑、裂紋、電弧擦傷等缺陷；且級焊縫不得咬邊、未焊滿等缺陷。7.3基本項目（制作、安裝）

22、7.3.1板材表面銹蝕、麻點或劃痕深度不超過其厚度負偏差的1/2，不允許有結(jié)疤、裂縫、折疊和分層等缺陷，沒有受過沖擊。7.3.2焊縫成形均勻、良好，焊道與焊道、焊道與基本金屬之間過渡平滑，焊渣和飛濺物清除干凈。7.3.3焊縫咬邊深度應(yīng)小于或等于0.05t（板厚）且不應(yīng)大于0.5mm ,連續(xù)長度不應(yīng)大于100mm，兩側(cè)咬邊總長度應(yīng)小于總抽查長度的6。7.4允許偏差項目見鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范。7.5砼質(zhì)量其保證項目、基本項目、允許偏差項目按混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范、混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行外，還應(yīng)作好如下工作：7.5.1混凝土生產(chǎn)廠應(yīng)隨車提供砼配比單，砼初凝時間應(yīng)為到現(xiàn)場前不少于5小時為宜。7.5.2逐車進行取樣測試坍落度和試塊，坍落度應(yīng)滿足預(yù)拌制砼設(shè)計配比要求。7.5.3砼達到標(biāo)準(zhǔn)齡期應(yīng)采用抽芯檢測，驗證砼強度。8 安全措施8.1遵守高處作業(yè)的安全守則；8.2遵守安全用電管理制度；8.3焊接區(qū)域嚴(yán)禁存放易燃易爆物品，并按規(guī)定配備滅火器材，專人監(jiān)護；8.4起重機（車）下方禁止站人；8.5型鋼柱就位后，及時加設(shè)臨時固定措施，保證構(gòu)件穩(wěn)定性；8.6焊線不得