南京恒基中心公寓钢骨柱施工技术.pdf

南京恒基中心公寓钢骨柱施工技术 江振清吴勉和陈敏邬建华 （南通市新华建筑安装工程有限公司226300） 摘要主要阐述钢骨柱的加工、运输与施工方法和 质量控制。 关键词 钢骨柱钢牛腿焊缝质量控制 1、工程概况 恒基中心公寓工程B 片商住楼位于丹凤街与大学路的交汇处。本工程为钢筋砼短肢剪 力墙结构，地下二层，地上十五层。地上部分三层以及第四层为全框架结构，第四层为框肢 层，对应主楼部分框架柱为钢骨砼柱，型钢柱计68 根，总重约 1200t。 2、工艺原理 2.1 钢骨柱（下称钢柱） 本工程的 68 根钢柱均由 Q235B 钢板组合焊制而成，共分为3 种组型： 2.1.1 A 组钢柱由尺寸 H500×300×14×20mm 的两个 H 型钢组合而成的等高十字型钢柱。 2.1.2 B 组钢柱由尺寸 H900×300×14×20mm和 H500×300×14×20mm 的两个 H 型钢组 合而成的不等高十字型钢柱。 2.1.3 C 组钢柱为单 H 型钢柱，截面尺寸为500×300×14×20mm。钢柱截面形状如下图所 示。 2.2 钢牛腿 型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁或型钢混凝土梁的梁柱节点采用刚性连接，梁柱节点在柱 43 型钢上设置工字钢牛腿，钢牛腿与钢柱连接时分为标准安置和偏置二种形式。钢牛腿均为由 Q235B 钢板组合焊制而成的H 型钢，分为三个组型规格： （1）C 组 H 型钢牛腿尺寸为H×250×14×20mm、长 300 mm。 （2）F 组 H 型钢牛腿尺寸为 H×170×14×20mm、长 300 mm。 （3）G 组 H 型钢牛腿尺寸为H×300×14×20mm、长 300 mm。钢牛腿截面形状如下图所 示 2.3 穿筋孔 为了便于现场钢筋的安置，在钢柱及牛腿上布置了穿筋孔，其中钢柱上的圆孔采用机械 钻制，钢牛腿上的椭园孔采用气割成型。 根据设计要求钢柱翼缘板上不允许打孔，应打在钢柱腹板上。 2.4 加筋板 钢柱柱体内与牛腿连接节点处均设有加筋板，每节点上、下端各一组每组4 块。加筋板 安置详见下图。 2.5 附加翼板 钢柱上偏置安装的钢牛腿节点处采用附加翼板进行连接，并对应采用非标加筋板。 2.6 栓钉 在各钢柱柱脚部位，柱脚向上一层的范围内，型钢翼缘外侧设置19，长为 80mm 的 抗剪栓钉。钢柱栓钉布置详图如下 2.7 焊接 （1）钢柱和节点的连接均采用焊接，焊缝质量等级为二级。焊缝采用超声波进行无损 检验。 （2）H 钢柱翼板与腹板、腹板与腹板的组合焊缝为全熔透T 型焊缝。组合焊缝详见下 图。 （3）钢柱现场对接时，翼缘板接头采用带垫板的全熔透焊缝，上柱翼缘开V 形坡口； 腹板接头为上柱开 K 形坡口全熔透焊缝，见下图。 （4）钢牛腿与钢柱对接时采用带垫板的全熔透焊缝，牛腿翼缘开V 形坡口；加劲板与 钢柱对接时采用加劲板开V 形坡口的全熔透焊缝。详见附图如下 钢牛腿与钢柱，加劲板与钢柱焊缝示意图 3、施工方法 3.1 施工部署 3.1.1 所有钢柱按分层高度在加工厂内完成全部分段预制。 3.1.2 柱翼缘与钢牛腿的连接，牛腿主筋贯通孔、柱箍的贯通孔、加劲肋，都在加工厂加工 完成。 3.2 钢柱、钢牛腿厂内制作 3.2.1 钢柱的分段 （1）钢柱在厂内按楼层高度进行分段预制，拼接点在各楼层标高1m 处，具体尺寸详 见下表： 层次标高范围(m)柱长(m) 首层柱承台 1.002.5743.474 二层1.006.005.00 三层6.0011.355.35 （2）实际加工时除首层外，其余各层钢柱的长度均应减去5mm 的长度。 （钢柱现场对 接时的组对间隙） 3.2.2 焊接 H、十型钢柱、钢牛腿的制作方法 （1）为减少十字型钢柱的变形、便于加工，先分别制成两个“H”型钢柱，再将一个 “H”型钢柱分解成两个“”型钢条与另一“H”钢组合成一根完整的十字型钢柱。 （2）钢牛腿参照 “H”型钢的方法施工。 3.2.3 焊接 H 型钢柱、钢牛腿的制作工艺流程 施工图材料复验放足尺大样号料下料坡口加工表面处理制孔H 型钢组 对拼接焊接无损检测校正附件安置验收出厂 3.2.4 下料 下料前应对钢材做理化复试，复试合格后方可进行下料制作。 钢板气割前应将气割区域表面的铁锈、污物等清除干净。放样、号料应根据要求预留制 作和安装的焊接收缩量和切割、刨边、铣平等的加工余量。切割钢板采用CG1-3000A 型直 条多头切割机或 CG1-1500A 型半自动切割机进行切割，以保证切割后的板材不变形，切割 后应清除熔渣和飞溅物。切割后的零件要矫正其平直度，其质量要求为：在1m 范围内， 局部挠曲矢高的允许偏差值为1mm。下料检验标准见下表： 下料检验标准 项目允许偏差（ mm） 零件长、宽度 ±3.0 切割面平面度1.5 割纹深度0.2 局部缺口深度1.0 3.2.5 表面处理 经气割下料的板料割缝需进行打磨，焊接区域(3050 mm)也需进行打磨，处理好的表 面不得有飞边、毛刺、污损等。 3.2.6 制孔 柱体上的圆孔采用专用钻孔模进行定位，机械钻制，牛腿上的椭圆孔采用气割成型。严 格按图纸要求控制的孔径、孔距，确保达到设计图纸的要求。 根据设计要求钢柱翼板上不允许打孔，应打在钢柱腹板上。 3.2.7 H（十）钢柱的组对拼接 （1）将焊接 H 型钢的三块钢板按照图纸的要求加工完成后，在H 型钢的拼装模上拼装 成形。拼装模在使用一段时间后需进行校验，以保证模具的精度。拼装后的几何尺寸经检验 合格后方可进行定位点焊，定位点焊的焊缝长度为60mm，焊缝的间隔为200 mm，焊缝高 度 6mm。焊条的选用根据母材确定。保证焊接母材一致，同时打上临时支撑，确保构件在 吊运时、卸模时不产生变形。H 型钢拼装模见下图。 （2）分别制成两个 “H”型钢柱，再将一个 “H”型钢柱分解成两个“”型钢条与另 一“H”钢组合成一根完整的十字型钢柱。十型钢拼装模见上图。 3.2.8 H 型钢柱的焊接 （1）H 型钢采用 ZXG-1000R 自动埋弧焊机进行焊接。焊接时应在其焊缝的两端头配 置引入板、引出板。引入板、引出板应与被焊工件的坡口型式相同，其长度不应小于60 mm，宽度不应小于 50 mm，焊缝引入、引出的长度不应小于25 mm，焊缝焊接完毕后必须 用气割割除，并修磨平整，不得用锤击落。 （2） 焊接时需在专用的焊接胎模上做船形位置全自动埋弧焊，按焊接工艺要求的焊接 顺序进行施工，减少焊接变形，使焊缝质量满足设计要求。焊接顺序见下图。 （3） 埋弧焊焊丝采用 H08A、5；焊剂采用 HJ431。焊剂使用前须烘焙，温度250， 时间 2h。 （4）埋弧焊施焊电流： 600650（A） ，电弧电压： 3538（v） 。焊接速度 0.42(m/ min)。 3.2.9 矫正 钢柱施焊后产生的变形，应采用H 型钢翼缘矫正机或热矫正的方法进行矫正。热矫正 的加热温度控制应小于900，热矫正后要缓慢冷却加热部位。 3.3 钢构件的运输 根据构件的形状、长度和重量，厂内制作的成品，钢构件分别选用10t 或 20t 半挂 车进 行运输。 H 型钢的形状特殊，运输中易产生变形，故在装车时将设置四个搁置点。构件的搁 置点为构件长度的 1/5 处和构件中部两个搁置点，考虑构件的受力情况，搁置点宜靠近H 型 钢上的加强筋板处。构件装车时应轻起轻落，左右对称放置在车上，保持车上荷载分布均匀。 构件与车身、构件与构件这间应搁置垫木、板条等隔离体，避免构件运输时发生滑动、碰撞。 在 H 型钢装好车后，将垫木垫到H 型钢的空隙中，使H 型钢成为一个整体柱，用手拉葫芦 将 H 型钢固定，与车身绑扎牢固，保证在运输途中H 型不发生滑动和碰撞。卸车时按照后 装先卸的顺序，使车身和H 型钢稳定。 3.4 钢骨柱安装 3.4.1 准备工作 安装施工前，对结构的定位轴线、标高进行复测，合格后方能施工。 为保证地脚螺栓位置的准确，施工时用型钢做固定架，将地脚螺栓安置在与基础模板分 开的固定架上，校正固定后浇筑砼。 为便于安装施工，钢柱、钢牛腿等构件上应弹出四个方向的轴线，钢柱上标出标高基准 线。 3.4.2 首层钢柱安装流程 施工图测量放线安装埋件土建施工测量放线分别吊装首层68根 H 型钢柱 并临时连接、支撑分别调校各H 型钢柱垂直度、标高、间距分别将各H 型钢柱柱底与 埋件连接固定。 3.4.3 二、三、四层柱安装流程（以二层为例） 施工图测量放线分别吊装各柱，用附加节点板临时连接并支撑分别调校各柱垂直 度、标高、间距焊接柱间的连接焊缝对焊缝进行无损检测检验并交付土建施工 3.4.4 钢柱、钢牛腿安装的质量标准 项目允许偏差 在支座范围内 ± 5.0mm 预埋件平面度 在支座范围外 ±10.0 mm 相邻地脚螺栓中心距±1 mm 地脚螺栓中心与柱轴线 ±3 mm 柱垂直度H/1000，且 12 mm 柱轴线位移h/1000，且 6 mm 柱水平标高6 mm 牛腿标高 ±10.0 mm 牛腿水平度L/1000 ，且 20 mm 注：H 柱中高度；h截面尺寸；L 牛腿长度 3.4.5 H 型钢柱、钢牛腿安装的技术措施 （1）复测土建提供的柱脚轴线尺寸、标高，弹出柱相交轴线，测量出柱脚定位钢板的 标高。 （2）钢柱起吊前搭好上柱顶的直爬梯，钢柱采用双点绑扎吊装，吊点应选择吊耳处。 （3）钢柱对位时，使柱子中心线对准基础顶面安装轴线，注意钢柱垂直度，在基本达 到要求后，方可落下就位。经过初校，待垂直度偏差控制在20mm 以内，采用连接板临时固 定后，方可使起重机脱钩。钢柱就位后，用两台经纬仪在轴线的相邻两侧同时对准钢柱两个 侧面上的中心标记，同时检查钢柱的垂直度，基础节可用埋件螺母进行调校，余各层可用吊 耳间的千斤顶进行调校。钢柱调校见下图。 （4）校正合格后，将连接板螺栓固定。柱对接焊时先实施对称定位点焊，焊接时采用 双人对称、反向焊接法，尽可能减小变形和焊接残余应力。 （5）钢柱对接焊时，焊条采用E43。封底焊接用 3.2 焊条，电流 100130(A);中间层、 面层焊接采用 4（或 5）焊条，电流 160210（或 200270） （A） 。 4、结语 钢混凝土组合结构是一种新型结构体系，具有较高的推广价值。它具有自重轻、强度 高、抗震性能好、用钢量大、综合经济效益高等许多优点。 在施工中，成功地协调组织钢骨柱、钢牛腿、穿筋孔、附加翼缘板之间的关系。通过对这种 型钢柱的安装、施工，摸索形成了一套解决这种新型结构施工的方法。