基于柱内型钢一次吊装型钢混凝土柱施工技术研究

李宝珠 杨超杰 刘海荣 王远翔 牛增聪

1.河南隆云建设工程有限公司 河南 安阳 455000;2.中国建筑第五工程局有限公司 河南 安阳 450000 3.河南科邦实业有限公司 河南 安阳 455000;4.河南腾达建筑有限公司 河南 安阳 455000

引言

本方法依托安阳市职工文化体育中心项目，该工程地上四层，地下一层，建筑高度23.8m，从地下室至屋面共布置25根十字形型钢混凝土柱，其中包括型钢柱最大截面尺寸为500*1300*20*30，单柱整体最大高度35.55m，重量40.236t。本工程型钢柱钢结构的吊装采用一次吊装的方式进行施工，即将型钢柱钢结构工厂拼接焊接完成后，运输至现场，采用吊车一次吊装完成，节约了吊装费用，加快了施工进度，并在施工过程中解决了箍筋难以套入的难题，具有良好的经济效益和社会效益，具有较高的推广价值。

1 工法特点

本方法施工的型钢混凝土柱高度达35.55m，为实腹式现浇型钢柱。在型钢吊装时，传统工艺为采用大型塔吊分层吊装、分层焊接接长、分层施工，这样耗费较大的塔吊租赁费用，且对其他工序(如钢筋工程、模板工程)的尽早穿插都有一定影响，影响施工工期，且焊接质量不易保证。经过综合考虑及论证，本方法采用“场外精心加工，现场一次吊装”的方式进行施工，避免了传统施工方法造成的各项弊端。为保证型钢柱吊装路线，吊装前，对吊装路线进行深入研究论证。为保证吊装路线的合理性，减少型钢柱的传递吊装次数，对于无法绕开的基础墙、柱钢筋，采取此部分基础暂不施工，留置施工缝进行后浇，并按照规范及方案做好结构和防水施工。吊装完成后，再行施工此部位的基础钢筋及混凝土。在箍筋绑扎工序阶段，因型钢影响，箍筋无法整体套入，箍筋需分两段，为保证箍筋的闭合性，常规做法是对箍筋进行焊接，焊接费用较高，施工速度较慢，加之天气干燥焊接火灾隐患较大，经过多方论证，创新了箍筋的施工方法:即同一套箍筋改为两套“U”型带弯钩的箍筋对插，绑扎连接，保证了施工质量、节约了工期、避免了安全隐患、节约了成本，且本方法具有先进性和新颖性。

2 工艺原理

由于型钢柱钢结构全部在工厂进行加工，尺寸偏差很小，焊缝质量好，易于保证钢结构的整体质量。十字形型钢柱单体最大重量为重量40.236t，现场采用一台400T吊车配合使用一台100T吊车即可实现型钢柱的一次吊装，在吊装之前编制详细的吊装方案，合理安排吊装路线、吊车位置，并由专业技术人员和安全人员现场指挥和监督型钢柱的吊装作业。一次吊装则节约了塔吊的租赁费用，节约了工期。型钢柱箍筋施工时，因柱截面直径大，且因十字形型钢柱一次性吊装至顶部，且柱子直径大，箍筋型号大，所以柱子箍筋的套装、绑扎难度大，根据规范要求为箍筋必须为封闭型箍筋，即箍筋加工成U形箍交叉后单面焊接，并且焊接要求高，需专业焊工施工操作，对工期及成本影响巨大，项目部经研究制定了可行性较高的方案，即把单面焊接改为搭接(见图1)，施工操作简单，减少施工成本投入。

3 工程实例

本工法依托项目为安阳市职工文化体育中心项目。该项目总建筑面积45580.67㎡。地下一层，地上四层，建筑高度23.8m，结构形式为框架结构，是集游泳池、剧场、篮球馆、会议厅等各种功能性房间于一体的综合的文化体育场馆。采用phc桩筏板复合基础。安阳职工文化体育中心项目内部结构共25根型钢混凝土柱，其中包裹型钢柱最大截面尺寸为500*1300*20*30，单柱整体最大高度35.55米，重量40.236t。若十字型钢柱按照常规做法由每层逐层吊装的话，项目需采用70塔吊进行垂直运输，且需每层焊接一次，对其他工种的施工影响严重，对工期影响严重，对塔吊造成资源浪费。十字形型钢柱采用了本工法施工技术，简化了施工工序，节约了工期，减少了成本投入，保证了施工质量。经现场验证，一次吊装节约成本效果显著，施工工序更易穿插，减少了现场焊接投入的人力、物力过多，管理难度加大的问题。型钢柱箍筋的安装方式，简化了施工工序，施工质量更易保证，减少了人力、物力投入，环保节能。具有明显的经济和社会效益。

4 施工工艺流程与操作要点

4.1 地脚螺栓定位、预埋、验收

1.地脚螺栓测量定位。地脚螺栓预埋前，按照图纸型钢柱位置进行定位，复测型钢柱轴线、标高，将控制点投测到基础顶面上。通过控制线标示出型钢柱的中心点以及四角，用红漆做三角标记，作为地脚螺栓预埋固定钢板就位的依据。

2.地脚螺栓的预埋。制作预埋螺栓框架，型钢柱预埋螺栓框架在工程加工完成，验收合格后方可进行安装，在安装时要注意地脚螺栓的位置准确。在浇筑混凝土前，应对型钢柱预埋螺栓框架进行复测:用经纬仪复测其轴线位置，用水准仪测量框架的平整度，确保四个角在同一平面上，

4.2 钢筋、模板、混凝土施工 钢筋、模架系统、混凝土工程按照常规方法进行施工，以下着重说明本工法特别施工之处:

1.箍筋安装。因十字形型钢柱一次性吊装至顶部，且柱子直径大，箍筋型号大，且内圈箍筋受栓钉影响，无法整体套入，根据规范要求为箍筋必须为封闭型箍筋，即箍筋加工成U形箍交叉后单面焊接，并且焊接要求高，需专业焊工施工操作，对工期及成本影响巨大，项目部经研究制定了可行性较高的方案，即把单面焊接改为搭接(见图11)，施工操作简单，减少施工成本投入。

2.浇筑混凝土。由于劲性柱间钢筋及十字形型钢十分密集，里面空间很狭小，混凝土流动性被严重限制，型钢制作时，加劲肋中心预留r=200mm灌灰孔，浇筑砼时，施工的关键控制点是确保型钢和钢筋之间的砼的密实度。选择合适的砼施工配合比，严格控制砼坍落度，在浇筑砼时，应加强钢柱两侧对称振捣，通过振动棒在有效半径内的充分振捣，从而使型钢空隙部分的砼挤密，确保十字形型钢柱砼的浇筑质量。

5 环保措施

1、吊车、混凝土罐车等机械设备进出场时应在工地门口自动洗车机处清洗干净。2、在不影响施工的前提下应保护好施工现场周边环境，建筑垃圾要及时清理。3、十字形型钢柱要做好防锈措施，尽量避免现场除锈工作。4、吊车尽量避免晚上吊装，防止光污染。5、车辆场内、场外要控制时速，避免扬尘。6、混凝土浇筑工作应在白天进行，防止噪声扰民。7、施工作业要做到工完场地清。

6 效益分析

本工方法为十字形型钢柱从型钢加工至型钢柱混凝土施工完毕的综合施工方法，在吊装方法上，创造性的提出了十字形型钢工厂加工、现场一次吊装的施工方案，并围绕吊装方案，合理安排施工工序，组织材料进场顺序，简化了吊装的难度，为后续施工的提前插入提供了保证。针对型钢柱箍筋施工困难的实际情况，项目部结合建设单位、设计单位多次论证，提出了最优的型钢柱箍筋施工方式。以上两项创新措施，均十分有效地节约了工期，减少了成本投入，保证了型钢柱的施工质量，对此类工程施工的技术及质量控制等方面提供了借鉴，具有一定的社会意义。

7 结束语

型钢柱钢结构一次吊装的施工技术，减少了现场焊接带来的弧光污染，以及焊渣等焊件废品带来的固体废弃物污染，以及焊接用乙炔等气体漏气带来的有害气体污染隐患。相较于现场分层焊接型钢柱钢结构，工厂加工环境相对较为稳定，也具有一定的节能效果。