鋼管芯鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)施工工法

鋼管芯鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)施工工法1.前言鋼管芯鋼筋混凝土柱是特殊的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，它不受含鋼率限制，剛度大，承載能力高，結(jié)構(gòu)耐久性和耐火度優(yōu)良。在超高層建筑中，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、延性好和混凝土結(jié)構(gòu)剛度好、單價低的優(yōu)點,能有效提高承載力，減小柱的斷面尺寸，提高抗震性。鋼管芯鋼筋混凝土柱與H型、十字型型鋼混凝土柱區(qū)別就是鋼管芯混凝土柱在柱中央設(shè)有鋼管芯，外圍還有大直徑受力縱筋，鋼管芯混凝土柱結(jié)構(gòu)受力低于鋼管砼結(jié)構(gòu)但優(yōu)于H型、十字型型鋼混凝土柱結(jié)構(gòu)，耗鋼量略大于H型、十字型型鋼混凝土柱結(jié)構(gòu)但少于鋼管砼柱結(jié)構(gòu)。因此在超高層建筑物中作為中段受力柱結(jié)構(gòu)，上下段分別為鋼管砼柱結(jié)構(gòu)和H型、十字型型鋼混凝土柱結(jié)構(gòu)。我司在工程實踐中總結(jié)編寫了本工法。2.工法特點2.0.1施工中各工種協(xié)調(diào)部署要求高，包括鋼結(jié)構(gòu)制造與安裝、鋼筋制安、鋼模板安裝、混凝土澆筑等。2.0.2鋼管芯、翅片芯等構(gòu)件可實行工廠化制作，可保證尺寸要求，以便于現(xiàn)場安裝。并且有利于節(jié)省工期和文明施工。2.0.3構(gòu)件焊接量大，焊接技術(shù)要求高。3.適用范圍本工法適用于超高層建筑中現(xiàn)澆鋼管芯鋼筋砼柱結(jié)構(gòu)。4.工藝原理鋼管芯混凝土結(jié)構(gòu)柱是在圓型普通混凝土柱中間設(shè)有鋼管芯，以提高承載力，減小柱的斷面尺寸，提高抗震性，滿足力學(xué)和建筑構(gòu)造要求。施工中，先根據(jù)設(shè)計圖紙在工廠制作鋼管芯與連接翅片芯，運至施工現(xiàn)場后進(jìn)行安裝，在樓層梁柱結(jié)點處為滿足梁柱鋼筋布設(shè),斷開鋼管芯而用連接翅片芯相連接，再安裝內(nèi)箍筋、砼柱縱筋和螺旋箍,接著安裝鋼模，最后澆筑芯內(nèi)微膨脹砼和柱砼。5.工藝流程及操作要點5．1、施工工藝流程：鋼管芯與連接翅片制作→鋼管芯與連接翅片現(xiàn)場安裝→安裝內(nèi)箍筋、柱縱筋和螺旋箍→安裝鋼?！鷿仓緝?nèi)微膨脹混凝土與澆筑混凝土柱砼→鋼模拆除→柱養(yǎng)護(hù)圖1.施工工藝流程5．2施工要點5.2.1連接翅片芯與鋼管芯制作連接翅片芯與鋼管芯由工廠集中制作。1）連接翅片芯有a、b型，是在φ16的無縫鋼管徑向呈90°焊接4片20mm厚的鋼板，鋼板高度有1400mm、800mm、2100mm等。a型翅片芯用于上下層柱的鋼管芯與鋼管芯連接，寬度伸出鋼管芯管外側(cè)12mm；b型翅片芯用于鋼管芯柱與鋼管柱的連接，寬度伸出鋼管柱管外側(cè)12mm；滿足焊接要求。用D=210mm、t=12mm、中心留φ60mm孔的環(huán)形鋼板封焊芯管下口。圖圖2.連接翅片芯截面圖2）鋼管芯采用12mm厚Q235B鋼材卷制而成。鋼管芯按樓層分段。其制作工藝：放樣→切割→卷制→焊接→檢驗與補(bǔ)焊制作的難點主要在于卷制，卷管制作技術(shù)措施：(a)、根據(jù)鋼板的規(guī)格尺寸，劃出每段管芯的排版圖。(b)、鋼板在卷管前，先壓頭，使鋼板卷管的接口焊縫不出現(xiàn)棱角直段，以保證卷管的圓度要求。(c)、卷管過程中，卷管方向應(yīng)與鋼板壓延方向一致，并嚴(yán)格控制橢圓度、焊縫間隙，錯邊量。鋼板卷管的焊接采用埋弧自動焊的方法，焊接時電流、電壓及焊接速度應(yīng)工藝參數(shù)和相關(guān)規(guī)程操作，所有焊縫均應(yīng)滿足一級焊縫的要求，并按規(guī)定進(jìn)行100%超聲波探傷檢查。組裝前應(yīng)熟悉柱加工圖，仔細(xì)核對零件的幾何尺寸及各零、部件之間的連接關(guān)系，認(rèn)真檢查組裝用零件的編號、材質(zhì)、尺寸、數(shù)量、平直度、切割精度等是否與圖紙及工藝要求相符。5.2.2連接翅片芯與鋼管芯的連接為便于現(xiàn)場安裝，須事先在工廠將連接翅片芯先安裝于鋼管芯上。鋼管芯鋼管兩端沿軸線切割4處22mm寬縫槽，縫槽深為300mm，切割縫槽可在鋼管芯鋼管卷制后進(jìn)行。將連接翅片芯插入鋼管芯鋼管縫槽內(nèi)，鋼管芯鋼管與翅片滿焊，并且保證其同圓度，消除應(yīng)力，備用。5.2.3鋼管芯的安裝鋼管砼柱與鋼管芯柱相連圖3.鋼管混凝土柱與鋼管芯連接鋼管芯柱和鋼管柱用翅片進(jìn)行聯(lián)接。如圖3所示，鋼管柱管在端頭沿軸線切割4處22mm寬縫槽，縫槽深為500mm，鋼管柱的頂端在樓面上1米，將事先兩端已制好的連接翅片芯的鋼管芯柱插入鋼管柱縫槽內(nèi)，鋼管柱縫槽與翅片滿焊，并且保證三管同圓度。隨后即可對該段柱進(jìn)行鋼筋綁扎、鋼模安裝和砼澆筑。b、上下層梁柱結(jié)點處鋼管芯鋼筋砼柱的連接(見圖4.)圖4.圖4.梁柱結(jié)點處鋼管芯鋼筋砼柱的連接由于梁筋穿過鋼管芯鋼筋砼柱結(jié)點，因此芯管須斷開，中間用連接翅片芯連接，該段翅片芯為事先焊接在下一段芯管上，當(dāng)梁板澆筑完畢后翅片芯會露出300mm，再接上一段的鋼管芯和翅片芯的聯(lián)接件。c、鋼管芯與型鋼柱的連接（如圖5.）1-11-1圖5.鋼管芯與型鋼柱的連接圖5.鋼管芯與型鋼柱的連接在鋼管芯與型鋼柱的連接處，在鋼管芯管端頭沿軸線切割4處22mm寬縫槽，縫槽高為2100mm。安裝時往縫槽插入型鋼并與型鋼腹板滿焊。d、鋼管芯柱與鋼筋砼梁的連接（如圖6）圖6.鋼管芯柱與砼梁的連接圖6.鋼管芯柱與砼梁的連接梁縱筋通過鋼管芯柱時，外側(cè)從翅片打孔穿過，中間梁兩縱筋與翅片焊接，單面焊10d。節(jié)點加設(shè)菱形箍，箍對角線以2翅片長度為準(zhǔn)，間距＠100mm，并與翅片點焊。鋼翅片上梁鋼筋穿過的洞口根據(jù)梁配筋圖放樣并在工廠預(yù)制完成，洞口直徑不大于１.5倍鋼筋直徑，不得現(xiàn)場切割。5.2.4鋼管芯柱鋼筋安裝鋼管芯鋼筋砼柱鋼筋的安裝與常規(guī)鋼筋砼柱鋼筋施工方法基本相同，不同之處有：=1\*GB3①內(nèi)箍筋安裝：將每節(jié)所需的內(nèi)箍筋套入鋼管芯柱，按箍筋間距，內(nèi)箍筋與管芯單面滿焊，焊縫長度70mm，安裝縱筋，內(nèi)箍筋與縱筋點焊，縱筋外箍用螺旋箍。=2\*GB3②鋼管芯柱和鋼管柱的連接處縱筋的安裝：柱縱筋插入鋼管砼柱內(nèi)壁側(cè)1個錨固長度，并點焊固定。=3\*GB3③上下層梁柱結(jié)點處鋼管芯鋼筋砼柱連接時，為保證柱芯的強(qiáng)度，須在鋼管芯斷開處插筋，安裝在管芯內(nèi)壁，下端與內(nèi)壁點焊，筋長2200mm。5.2.5安裝鋼模圖7.鋼管芯柱鋼筋安裝截面圖鋼模安裝時須用塔吊吊裝，根據(jù)柱的尺寸，在每節(jié)芯柱上焊接4道限位，每道由4個呈90°的L4*4角鋼組成。鋼模底端與放線位置重合，頂端離上口500mm，設(shè)1道由4個呈90°的纜風(fēng)繩拉緊，并每1m設(shè)一道鋼管斜撐固定。圖7.鋼管芯柱鋼筋安裝截面圖鋼模安裝時，要檢查砼柱的保護(hù)層。用2臺經(jīng)緯儀呈90°位置檢查鋼模的垂直度，調(diào)整鋼絲繩松緊及斜撐以校正垂直度。5.2.6澆筑芯內(nèi)微膨脹混凝土和澆筑混凝土柱砼砼澆筑前在鋼模頂端設(shè)置操作臺。先澆筑翅片芯管和芯柱管內(nèi)的微膨脹混凝土，微膨劑可用UEA外加劑。翅片芯管與芯柱管內(nèi)砼的澆灌方法適用立式手工澆搗法。即用塔吊送料，由導(dǎo)管灌入芯管內(nèi)，用插入式振搗器搗實。砼水灰比為0.4，砼塌落度為100mm接著即可澆筑柱砼。鋼管芯砼柱由于箍筋較密，須同時插入2~3條插入式振搗器。每次振搗時間不少于30秒。在澆搗過程中如出現(xiàn)浮漿應(yīng)及時清理。砼澆灌須連續(xù)進(jìn)行，不得設(shè)施工縫。5.2.7鋼模拆除鋼模拆除應(yīng)在混凝土強(qiáng)度能保證柱表面不因拆模而受損時進(jìn)行，大約在澆筑后24h后即可進(jìn)行。拆除時須將鋼模用塔吊吊住，先拆除鋼管斜撐和纜風(fēng)繩，再松開鋼模對拉螺栓，使模板與墻體脫開，在檢查確認(rèn)無誤后即可起吊鋼模。5.2.8柱養(yǎng)護(hù)拆模后即用水充分澆濕柱表面，用塑料薄膜密封包住，每天噴水2次，養(yǎng)護(hù)14天。5．3、勞動組合：現(xiàn)場施工時勞動組合根據(jù)工程量、施工進(jìn)度要求及工種素質(zhì)等情況而定，按工藝流程分別由各專業(yè)隊伍擔(dān)任施工操作。序號名稱人數(shù)安排職責(zé)1工程負(fù)責(zé)人1負(fù)責(zé)全面工作2技術(shù)負(fù)責(zé)人1負(fù)責(zé)施工技術(shù)3施工員3現(xiàn)場施工4質(zhì)檢員1質(zhì)量檢查5安全員1施工安全6電焊工4現(xiàn)場焊接7起吊工2現(xiàn)場吊裝8塔吊司機(jī)1塔機(jī)操作9塔吊指揮1吊裝指揮10鋼筋工4鋼盤安裝11砼工等4砼澆筑6．材料與設(shè)備6.1材料制備6.1.1鋼管芯、翅片芯制作原材料鋼板及鋼管均采用Q235B鋼.焊接采用E43焊條，并有質(zhì)量保證資料，其材質(zhì)滿足設(shè)計和國家規(guī)范要求。6.1.2按設(shè)計要求使用國產(chǎn)熱軋鋼筋、高強(qiáng)鋼絲具備出廠質(zhì)保書，并按要求實行見證取樣合格的，符合《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》（GB13013－91）和《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499－91）。6.1.3水泥采用近期生產(chǎn)的同一品種、同一批號的普通硅酸鹽水泥。符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB175）的規(guī)定，并按規(guī)定使用見證取樣試驗合格的。6.1.4粗骨料采用級配良好、干凈的碎石、粒徑為5～30mm，符合《普通混凝土用碎石或卵石的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》（JGJ52－92）的規(guī)定。6.1.5細(xì)骨料采用中粗砂，細(xì)度模數(shù)2.5～3.3的優(yōu)質(zhì)河砂，符合《普通混凝土用砂質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》（JGJ52－92）的規(guī)定。6.1.6其它材料：拌制混凝土的水符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63－89）的規(guī)定，外加劑應(yīng)符合設(shè)計要求。鋼模及固定用鋼絲繩的技術(shù)指標(biāo)用符合要求。6.2主要施工機(jī)具設(shè)備：1鋼筋加工、芯柱制安、砼澆筑設(shè)備：卷板機(jī)、沖孔機(jī)、自動埋弧焊機(jī)、切割機(jī)、彎曲機(jī)、切斷機(jī)、拉伸機(jī)、10KW直流電焊機(jī)、氣割器具、導(dǎo)管、插入式振搗器等。2起重設(shè)備：塔吊、吊索、起重機(jī)、5T千斤頂3經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、探傷儀以及其它質(zhì)量檢測、試驗儀器等。7．質(zhì)量控制7．1工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)7.1.1連接翅片芯與鋼管芯制作質(zhì)量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)制作，安裝允許偏差及焊縫探傷檢驗要求詳《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50205-2001)等有關(guān)施工和驗收規(guī)范規(guī)程的要求。表1.芯管制作偏差應(yīng)符合下表規(guī)定(單位：mm)。偏差名稱允許值（最大）周長偏差±3縱向彎曲f≤0.1%L橢圓度f≤0.3%D7.1.2鋼管芯鋼筋混凝土管柱結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)鋼管芯鋼筋混凝土管柱結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量執(zhí)行《混凝土施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2001)等規(guī)范規(guī)程的要求，其允許偏差見表1.表2.鋼管芯鋼筋混凝土管柱結(jié)構(gòu)允許偏差項次項目允許偏差（mm）檢驗方法1軸線位移8尺量檢查2截面尺寸+8，-53表面平整度8用2m靠尺和楔形塞尺檢查4標(biāo)高±10尺量檢查7.1.3柱芯、翅片芯焊接質(zhì)量焊縫無損檢驗應(yīng)依照有關(guān)規(guī)范及圖紙要求規(guī)定執(zhí)行。超聲波探傷應(yīng)在焊道完全冷卻至常溫時進(jìn)行。焊縫不得有任何裂紋、氣孔等焊接缺陷。a、焊冠高度表3.焊冠高度限制高度焊縫寬度B焊冠高度(mm)＜15≤315~25≤4＞25≤4/25XBb、電焊修補(bǔ)質(zhì)量電焊中發(fā)生缺陷時修補(bǔ)：電焊進(jìn)行當(dāng)中發(fā)現(xiàn)有缺陷時，或經(jīng)判斷可能發(fā)生缺陷時應(yīng)立即終止電焊，找出缺陷所在，對其進(jìn)行修補(bǔ)后繼續(xù)進(jìn)行。非破損性檢查后的修補(bǔ)：檢查結(jié)果判定為不合格的缺陷，應(yīng)鏟除重焊，修補(bǔ)應(yīng)制定方案并經(jīng)業(yè)主及現(xiàn)場監(jiān)理人員同意后實施，修補(bǔ)的焊縫應(yīng)100%超聲波探傷。7．2質(zhì)量保證措施：7.2.1鋼管芯鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)材料應(yīng)符合相關(guān)材料規(guī)范，并應(yīng)具備出廠合格證，鋼材應(yīng)具有良好的可焊性、合格的沖擊韌性等技術(shù)性能。7.2.2芯管、翅片芯構(gòu)件選用有資質(zhì)的專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)制作廠家制作。并根據(jù)施工圖設(shè)計文件和施工詳圖編制鋼構(gòu)件制作工藝書。嚴(yán)格按工藝書的要求組織加工制作。對構(gòu)件的放樣、號料、切割、矯正、邊緣加工和組裝等按《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ138-2001)，由總包單位派往的技術(shù)人員按〈〈鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范〉〉（GB50205——2001）及〈〈高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技木規(guī)裎〉〉（JCJ98——99）的相關(guān)要求進(jìn)行驗收。7.2.3在運輸及操作過程中應(yīng)采取措施防止構(gòu)件變形和損壞，嚴(yán)禁構(gòu)件淋雨。鋼結(jié)構(gòu)安裝前應(yīng)對構(gòu)件進(jìn)行全面檢查：如構(gòu)件的數(shù)量、長度、垂直度，安裝接頭處螺栓孔之間的尺寸是否符合設(shè)計要求等。7.2.4.鋼結(jié)構(gòu)安裝時質(zhì)量保證措施a.鋼結(jié)構(gòu)安(吊)裝時，應(yīng)采取有效措施，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并防止產(chǎn)生過大變形。必要時應(yīng)采取臨時加固措施。b.鋼結(jié)構(gòu)安(吊)裝時，應(yīng)使用經(jīng)緯儀嚴(yán)格校準(zhǔn)垂直度。c.鋼構(gòu)件安（吊）裝方法及順序：應(yīng)根據(jù)鋼構(gòu)件特點結(jié)合施工技術(shù)條件，由安裝公司根據(jù)實際情況確定采用單件吊裝組裝法、擴(kuò)大拼裝組裝法或綜合安裝法。安裝公司應(yīng)根據(jù)施工階段荷載，實際受力狀態(tài)進(jìn)行必要的驗算，并提出施工組織設(shè)計，經(jīng)相關(guān)部門批準(zhǔn)后且經(jīng)試拼及試安裝確認(rèn)方案可行后方可實施。d.結(jié)構(gòu)安裝完成后，應(yīng)詳細(xì)檢查運輸，對所有的連接螺栓應(yīng)逐一檢查，以防漏擰或松動。e.不得利用已安裝就位的構(gòu)件吊掛其他重物，不得在構(gòu)件上加焊非設(shè)計要求的其他物件。8、安全措施8.0.1工程施工時嚴(yán)格遵循《建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程》等法律法規(guī)及上級主管部門頒布的各項有關(guān)安全文件規(guī)定。8.0.2施工用電應(yīng)由電工統(tǒng)一搭設(shè)，嚴(yán)禁亂拉設(shè)、拖地等，電焊作業(yè)時做好勞動保護(hù)措施，并備好滅火器材。8.0.3管芯、翅片芯、鋼模等在起吊時應(yīng)選用適合的起吊鋼繩，綁扎時須牢固可靠，防止落下傷人。并須配備塔吊指揮。8.0.4在安裝周邊一定范圍作相應(yīng)的安全防護(hù)。設(shè)置警戒線，嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入。安全員必須全過程跟蹤，監(jiān)督安全防護(hù)工作。9．環(huán)保措施9.0.1成立相應(yīng)的環(huán)保管理機(jī)構(gòu)，在施工過程中嚴(yán)格遵守環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī)，加強(qiáng)環(huán)境、衛(wèi)生、文明、安全的施工管理，并接受有關(guān)單位的檢查指導(dǎo)。9.0.2根據(jù)有關(guān)法律法規(guī)和規(guī)章，加強(qiáng)施工場地的合理布置，加強(qiáng)工程材料、設(shè)備、建筑垃圾等的控制和管理；合理布置臨時施工場地，施工場地做到整潔文明。9.0.3施工中采用低噪音的工藝和施工方法。建立定期噪音監(jiān)測制度，發(fā)現(xiàn)噪音超標(biāo)，立即查找原因，及時進(jìn)行整改。建筑施工作業(yè)的噪音可能超過建筑施工現(xiàn)場的噪音限值時，應(yīng)在開工前向建設(shè)行政主管部門和環(huán)保部門申報，核準(zhǔn)后再施工。調(diào)整作業(yè)時間，混凝土攪拌及澆筑等噪音較大的工序禁止夜晚作業(yè)。9.0.4施工過程中積極對現(xiàn)場周圍的環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。10、經(jīng)濟(jì)效益10.1、鋼管芯鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)承載能力高，剛度大，具有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點，并且造價、耐久性和耐火性等方面優(yōu)于鋼管混凝土柱。10.2鋼管芯鋼筋混凝土柱截面積小，可以增加使用面積，對于超高層建筑來說，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。10.2、鋼管芯鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)與鋼管混凝土柱相比較，在滿足結(jié)構(gòu)受力的同時，可減少鋼用量。11、工程實例11.1施工概況1、福建電力調(diào)度通信中心大樓工程位于福州市五四北路，總建筑面積61670m2，建筑層數(shù)為地上31