型钢混凝土柱施工技术

杨乔雄

（中建海峡建设发展有限公司）

型钢混凝土柱施工技术

杨乔雄

（中建海峡建设发展有限公司）

本项目通过对型钢混凝土柱的应用，提高了建筑的实用性，且建筑的美观性能和安全性能均得到保障，具有良好的抗震效果，施工效果较好，为类似型钢混凝土结构在建筑中的应用提供了参考。

型钢混凝土柱；施工技术

引言

高层建筑施工中，由于采用异形钢骨柱施工，施工工艺较为复杂、施工周期较长，对施工质量要求较高，因此整个工程从施工方案的选择到钢构件的加工和安装等方面均严格按照设计方案实施，确保了项目的顺利开展。

1　工程简介

本文所研究的对象是棕榈湾一期一栋高层建筑，该建筑共有5层裙楼，主楼地上42层，层高162.86m，占地面积116751m2。其中，第1层楼高5.5m，自第6层开始，每层楼层高3.76m。工程用劲性框架柱-核心筒作为主楼结构，以异形柱和方形柱作为框架形式，异形钢骨柱地下5～14层宽度为1.2m，第15～28层为1.1m，第29～41层为1m，整体为长方形，除了长边展开长度为319m，短边展开长度为219m之外，整个结构的高度无任何变化。16层以下的混凝土强度等级达到了C60，第17～30层为C50，第32层及以上的混凝土强度达到了C40，选用箍筋φ14@100和主筋56φ32的钢筋配置。异形柱内有三个钢结构骨架，这三个骨架整体呈三角形，每个骨架都由十字形柱拼接而成，并以Q345B的钢板作为钢骨腹板和翼缘，腹板厚度为20mm，翼缘厚度为28mm。图1所示即钢骨柱的平面位置。

图1　钢骨柱平面示意图

2　工程特点

（1）考虑到该工程的位置在市中心，施工场地有限，且主楼中间遍布混凝土核心筒，同时钢结构的外形较为特殊，故需尽可能多布置测量控制点，并且进行联测，以解决通视度低的问题。此外，由于工程为高层建筑，必须针对不同的高度设置相应的内部控制网，这意味着工程的作业难度将会很大，且工作量也很多。

（2）工程采用了厚度在35～40mm之间的钢板来制作钢结构，需要频繁的开展焊接工作，加上吊装单元长度小，构建质量大，因而对工期的要求较高，如果要在短期内完工的话，焊接的质量和效率可能会大打折扣。

（3）工程的每一根钢立柱都是独立的，且没有永久性的可靠连接位于楼层缺失处混凝土核心筒与钢外筒之间，因此，如何使结构在风荷载、施工荷载的作用下保持高度稳定性至关重要。

（4）由于基坑支撑的存在，进入地下室施工阶段时，必须将其对建筑物异形巨型钢骨柱施工造成的影响考虑进去，且长方形外框架组合劲性柱的构建尺寸较大，钢骨外部尺寸随着高度的变化而变化，在大堂及屋顶的部分，由于结构很高，要顺利浇筑钢骨柱外包混凝土难度相当大，这也是该工程的难点所在。

3　型钢混凝土柱施工技术

3.1型钢柱模板加固措施

本工程施工中考虑到塔式起重机的运输压力，工序上柱和楼板同时施工的要求，型钢柱模板采用了散拼支模，对拉螺杆固定的形式。由于型钢混凝土柱截面积均较大，经过计算测定要求，当对拉螺杆无法避开型钢芯时，可以在钢柱腹板上开设预留孔，让对拉螺杆通过；而在型钢柱无法开孔的部位，则可直接将钢筋焊接在钢柱上，间距加密并对模板进行拉结固定。型钢柱腹板上的螺杆预留孔，应按施工方案设计要求，统一在加工厂开设，并使模板上的预留孔与之相对应，以提高模板的周转使用率。

3.2型钢芯的安装连接

由于工程的层高较高，型钢芯的断面较小，本身的刚度不足，所以施工中采取分段吊装，现场焊接的安装方法。工程的型钢芯是由Q345B钢板制作的H型钢芯，从地下室的底板开始设置，型钢柱脚采用端承式柱脚，在地下室底板预埋地脚螺栓和定位锚板，并采用用钢板制作的安装支架进行固定，首节钢芯吊升就位后，将型钢芯底板穿入地脚螺栓，加上压板，然后将螺栓拧紧，完成型钢芯的首节安装。两节型钢芯的连接，翼缘板采取等强度坡口对接焊的方式，焊缝的等级为Ⅰ级，腹板采取钢板和高强螺栓连接。型钢芯的拼接焊缝设置在楼层标高1.200m处，安装过程中利用安装耳板和高强度螺栓进行协助型钢芯就位，然后再进行焊接。施工中为保证钢芯的垂直度误差小于（或等于）5mm，在楼层上使用激光经纬仪及缆风绳一同调整和控制型钢芯的垂直度以，确保钢芯的安装连接质量。

3.3型钢混凝土柱与混凝土梁节点处的钢筋处理

在型钢混凝土柱与混凝土梁节点处，由于该处钢筋密集，加上型钢芯的存在，令到该处的钢筋，特别是梁的纵筋和箍筋绑扎困难。针对这些情况，可以采取以下几种方法解决：①绕开型钢芯。混凝土框架梁角部的纵筋可以正常地从柱钢筋和型钢芯之间穿过节点，或者以1：6打弯后绕开型钢芯，在型钢芯外侧满足锚固长度或穿过。②预留穿筋孔。在梁柱节点中，当梁纵筋遇到型钢芯腹板时，因为型钢芯腹板不是主要受力构件，所以可采用在型钢腹板上预留穿筋孔洞的方法，使梁纵筋可直接穿过型钢腹板进行安装。预留穿筋孔的孔径要利于梁筋穿过，但又不能过于削弱型钢腹板，一般预留的穿筋孔的孔径比梁筋直径大3～ 5mm为宜。而且预留穿筋孔应在型钢加工厂进行，不能在施工现场直接采用火焰切割开孔。③预焊钢板托座。在梁柱节点中，会有梁纵筋遇到型钢芯翼缘板，而作为型钢混凝土结构的主要抗弯受力构件，翼缘板又不允许在上面开孔，在这种情况下，可采用在翼缘上预焊钢板托座，梁纵筋再焊接在托座上的方法进行处理。施工中根据混凝土梁纵筋的排布要求，确定翼缘钢板托座的对应位置，然后按设计要求的托座钢板的厚度、宽度、长度在加工厂与型钢翼缘板焊接，并在型钢翼缘板后增设牛腿或者加劲板。④另外，由于型钢芯的存在，令梁柱节点处的箍筋无法整根穿过型钢芯时，可以使用将箍筋分段，分别安装就位后再焊接连接的方法进行施工。但是不得将箍筋直接与型钢芯焊接，避免改变节点处的受力方式。

图2　型钢连接大样图

3.4混凝土浇筑方案

本工程型钢混凝土柱采用C60标号混凝土进行浇筑，针对C60高标号混凝土黏稠度高，抓底严重，初凝快及坍落度不稳定的特点，在施工中优化了混凝土的配合比，并使用细骨料混凝土，令混凝土具有良好的流动性、匀质性和扩展度，利于混凝土的泵送。型钢混凝土柱的混凝土浇筑与一般钢筋混凝土柱的施工类似，但是因为柱内有密集的钢筋和型钢芯，而且型钢柱通常较高，造成型钢混凝土柱的混凝土浇筑和振捣较为困难。混凝土在浇筑前，先用水对柱模板内进行冲洗，确保型钢、钢筋和模板表面湿润干净。施工中按500mm为一层分层进行浇筑，同时辅以φ30振捣棒进行上下振捣，逐点移动，根据所配混凝土的性能，振动时间每处控制在20～30s。另外，在型钢芯底部和梁柱节点等不易填满部位，必须加强浇筑及捣实。

4　结束语

该技术解决了传统柱施工后存在的螺杆孔，且螺杆孔处也会存在起砂、漏浆等质量缺陷，推进了绿色环保、质量可靠的大截面矩形柱施工的发展，促进了型钢混凝土柱综合施工技术在建筑领域的推广和应用，使整个体系模板周转次数明显增加，节省了施工过程中模板的损耗，提高了模板的利用率。型钢混凝土柱养护采用“无水养护”，提高了后期柱混凝土表面的观感质量，减少了水资源的浪费，能满足施工绿色、环保的要求。

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TU755

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1673-0038（2015）30-0094-02

2015-7-12