型钢混凝土柱工程施工工艺

型钢混凝土柱施工工艺

一.工艺特点

1.为了解决型钢混凝土框架中的梁、柱节点处型钢与钢筋在空间上的矛盾，以实现柱中主筋自下而上连续、贯通，保证其整体性，在型钢梁、柱加工前需进行钢筋穿孔位置的深化设计；另外，为了模板支设时对拉螺栓的使用，还得进行型钢柱上对拉螺栓眼位置的深化设计。

2.“型钢柱”柱顶柱主筋通过塞焊连接于“型钢柱”柱顶锚固钢板，钢筋自动成为锚板的锚筋，且节省了钢筋的锚固用量。

3.场馆四周型钢混凝土框架结构相对独立，模板支设难度大。施工时需搭设单独的操作架及梁、柱支撑体系。

4.型钢柱高度大，混凝土浇筑时混凝土对模板有很大的侧压力，这对模板方案的选择提出了很高的要求，科学、合理、易操作的模板施工技术对工程的质量、安全、成本等至关重要。

5.型钢梁、柱节点处，“工”字型型钢梁占据了节点处的大量空间、且“王”字型型钢周围主筋密集，混凝土浇筑时下灰困难。

6.部分型钢柱柱间有钢斜撑，柱侧模支设困难。

7.自密实混凝土施工操作工艺简单，劳动强度小，混凝土浇筑质量容易控制。

二.适用范围

本工法适用于大跨度、重荷载和超高层建筑中的型钢混凝土框架结构体系。

三.工艺原理

1.型钢混凝土框架结构利用型钢、钢筋与混凝土协同作用的原理，大大提高了结构的承载力、刚度、抗震性能。

2.在型钢梁和钢支撑节点区域变截面翼缘板上适当开孔，保证了型钢梁柱节点处钢筋的连接质量和节点区域的设计抗力。

3.自密实混凝土在型钢混凝土柱中的应用，解决了型钢框架中钢筋密集部位的混凝

土振捣不密实和振捣困难的施工难题。

4.利用侧压力试验确定了超高型钢柱混凝土浇筑时对模板的侧压力计算公式。

四.工艺流程和操作要点

1.施工工艺流程

施工工艺流程如下图所示：

2.操作要点

⑴.深化设计

①.对拉螺栓孔深化设计

根据模板方案设计，型钢柱螺栓竖向间距为900㎜，柱底第一道对拉螺栓距地面200㎜。深化设计时需确定对拉螺栓孔的位置。型钢柱在厂家加工时根据深化设计结果，在型钢柱腹板上开直径为30㎜的圆孔。

②.型钢梁翼缘上钢筋孔深化设计

型钢梁柱节点处由于型钢梁和钢支撑的牛腿存在，其翼缘影响型钢柱主筋在其宽度范围内顺利通过，在型钢梁、柱加工前需进行型钢柱主筋位置的排布方式和主筋穿型钢梁翼缘的方式的深化设计。下图为型钢混凝土框架典型节点模型图：

1）型钢柱主筋排布方式深化设计时需考虑以下项目：

主筋间最大间距不得太大，以控制柱侧收缩裂缝。

柱纵筋和梁水平筋的位置关系。

型钢柱混凝土的保护层厚度。

钢筋和型钢梁、钢支撑的关系（腹板，翼缘板）。

柱侧双向有型钢梁时还需考虑梁水平筋的X向、Y向的交错关系。

2）型钢柱主筋穿型钢梁翼缘方式的深化设计时需考虑以下项目：

柱主筋直径与孔径的关系。

开孔面积对翼缘的削弱程度。

型钢柱柱主筋的排布形式。

⑵.型钢柱安装

①.施测方法

1）轴线、中心线测量

对已安装完的劲性构件的定位轴线和中心线进行复验检查，监理单位验收合格后方可进行下道工序施工。

2）标高测量

依据甲方提供的原始水准点，对任意一个水准点桩进行测定。往、返各测2次，所测得的高程之差不大于3㎜为合格，取平均值作为最后观测结果。利用已测定的水准点桩，使用N3水准仪对其它点桩进行测定，往、返各测一次，2次观测结果不大于±0.5㎜为合格。

3）垂直度的控制

使用2台经纬仪，按正交的方法，对劲性柱进行垂直校正。

②.型钢柱吊装

1）吊点采用工厂制作时设置的专用钢板制吊耳，每根钢柱设置2个吊耳，直接焊在钢柱的顶部两侧，吊耳距顶面10㎝，同时柱体翼缘板上焊接四个拴倒链的耳板。

2）柱子起吊前为保证柱子稳定性，采用4根Ф14㎜钢丝绳作为缆风绳，分别栓在柱子顶部，做为找正、临时固定使用。选用两根6×37（GB1102—74）Ф30 ㎜钢丝绳作为吊装索具，将柱头两侧吊耳吊起，见下图所示。柱子安装就位采用四个倒链。

3）型钢柱吊装方法采用直吊法，吊装设备为现场布置的四台塔吊和150t汽车吊。

钢柱起吊时钢丝绳固定在起重机吊钩上，起重机收钩，直到柱身呈直立状态，然后将柱吊离地面50㎝时应停机检查吊索具是否安全可靠，确认无误后升到安装高度，移到就位柱上方，缓慢下降，对正位置后，用连接板安装螺栓进行固定，同时将揽风绳与地面地锚固定。

⑶.施工脚手架搭设

型钢柱钢筋绑扎前需根据柱高在型钢柱四周搭设施工作业架，作业架为双排架，在四个方向上连成整体。作业架立杆与型钢柱间的距离的确定需考虑模板加固时的空间需求。钢筋绑扎时利用小横杆挑出操作面，模板安装时拆除挑出的操作面，工人直接站在作业架内进行操作。

⑷.钢筋加工

第一节型钢柱的高度为地下室的层高，由于地下室层高层高限制，固钢筋加工时需考虑主筋从基础梁顶面的甩出长度，若甩出长度太长会给型钢柱的安装带来困难（牛腿与钢筋打架），且为钢筋顺利穿过型钢梁翼缘孔造成不便（没有调节空间）。

柱顶钢筋加工时，钢筋长度需根据现场实际情况确定，若钢筋太短不能升出柱顶锚固板造成二次加工；若钢筋太长便造成钢筋浪费。

⑸.钢筋安装

型钢柱主筋在基础梁内插筋时，需严格按照主筋位置排布的深化设计结果进行插筋，必须保证穿过型钢梁翼缘板的主筋位置准确，且在柱子的整个施工过程中需该部分钢筋的竖直度。穿过型钢梁或钢支撑牛腿翼缘板的主筋安装时先将待连接的钢筋从下往上穿过穿筋孔，然后利用专用套筒与下端钢筋连接。型钢柱主筋穿型钢梁翼缘方式如下图所示。

型钢混凝土框架节点处的箍筋由于受到型钢梁、钢支撑牛腿腹板的影响只能加工成开口套，该部分箍筋安装时，需与腹板上预焊的胡子筋（在工厂预焊）焊接，如下图所示：

由于型钢梁和钢支撑截面占据了框架节点处的大量空间，型钢柱主筋不能象普通钢筋混凝土框架梁柱节点那样具备弯折和锚固空间。在型钢柱柱顶设置锚固钢板，型钢柱主筋可以不用弯折直接锚固在柱顶锚固钢板上。

柱顶锚固钢板加工时需根据主筋排布方式深化设计结果预留出钢筋孔，柱顶钢筋安装时穿过柱顶钢板上的预留孔后，切除多余的钢筋头，进行塞焊，焊缝需充满预留孔与钢筋间的空隙，焊缝顶部应与锚固板顶面平齐。柱顶主筋锚固如下图所示。

⑹.模板设计、加工、安装

①.模板设计

1）计算模型研究

传统模板设计时，混凝土侧压力值计算有两种方法：

2/12115200

22.0V T F c ββγ+= H F c γ=

型钢柱混凝土采用自密实混凝土。自密实混凝土呈高流态，其对模板的侧压力与浇筑高度有关，相比之下利用公式二对自密实混凝土产生的侧压力进行计算更科学合理。但需进行修正，其计算公式模型应为：

H F c αγ=

式中：α——为折减系数。

α值的确定对模板体系设计至关重要，通过对自密实混凝土浇筑时的侧压力 现场测试试验，得到α合理数值为0.5～0.6。下图为现场试验照片。