预制装配式型钢构造柱及圈梁施工安装方法研究

钟颖思

（广州市第二建筑工程有限公司，广东 广州 510045）

1 概述

高层建筑的内隔墙是非结构构件，常由砌体砌筑或轻质板墙组成。非结构构件与建筑结构的连接通常采用砌体结构的构造柱与圈梁做法以加强其整体性。

常规的构造柱与圈梁主要是采用钢筋混凝土制作，根据《砌体结构设计规范》的要求，按构造配筋，先砌墙后浇筑构造柱、先砌墙至圈梁底在浇筑圈梁的施工顺序制成。缺点：施工工序复杂，需要进行钢筋制作、绑扎安装、模板制作安装及混凝土浇筑工作，墙体抹灰工作需等待混凝土养护后干燥至一定程度方可开展，砌体墙从砌筑工序至抹灰工序完成需时较长[1]。构造柱的浇筑常常受顶部作业空间影响，混凝土无法灌满，影响结构整体性。第二种是钢结构，常规的钢结构构造柱及圈梁采用全长尺寸型钢进行现场制作，此种方法对现场加工场地要求大，切割、焊接工作量大，施工质量受工人作业水平影响大，材料损耗率较高，并存在动火作业等安全问题。

如果遇到工期紧、现场加工场地狭窄的不利情况，以上两种做法均难以实施。对此我们认为有必要对传统的构造柱、圈梁工艺进行研究和改进，提出一种用于砌体结构的标准化、装配式型钢构造柱和型钢圈梁施工技术，采用标准化生产、装配式安装的方式，比常规做法灵活、轻便、快捷并且降低施工成本、保证施工质量并符合绿色施工与减排节能的环保要求。

2 案例背景

我司承建的南海某项目。本项目由地铁站裙楼，以及两栋办公楼、一栋酒店、三栋住宅楼共六栋塔楼组成，集甲级写字楼、五星级豪华酒店、大型商业、住宅为一体的大型社区建筑。本工程占地总面积为44231m2，建筑总面积为263857m2，其中，地上建筑面积233437m2，地下建筑面积30420m2；建筑层数为40 层，高度170m。

该项目工程竣工验收前业主决定调整裙楼、地下室等位置的功能设施导致内隔墙发生了重大改变，但总工期不变。如何在短时间内、无施工垂直、水平运输设备的不利条件下，如何快速完成内隔墙的砌筑工作成为我司合同履约的最后一道关卡。

3 技术工艺原理

型钢构造柱和型钢圈梁采用工厂化预制的定型标准节及连接件，施工装配式的螺栓连接方式。竖向构造柱和横向设置的圈梁，两者交接位置采用螺栓连接，构造柱与楼板采用带梅花孔的连接件、采用膨胀螺栓连接。构造柱两侧均设置有拉筋，且符合结构安全要求[2]。拉结筋采用工厂预制焊接，确保焊接质量，安装时对拉结筋进行调直即可进行下一步施工。型钢构造柱、圈梁安装完毕后，即可进行墙体砌筑施工，免除了模板制作安装及混凝土浇筑工序。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

预制装配式型钢构造柱及圈梁安装施工工艺流程如图1 所示。

图1 预制装配式型钢构造柱及圈梁安装施工工艺流程

4.2 操作要点

（1）根据项目现场楼层层高3m，按抵抗3kN/m2的水平推力和抵抗离地1.5m 集中水平推力5kN 考虑设计并工厂预制出以下构件。①长度1.2m 的构造柱标准节的工字钢，并在两侧预焊接拉结筋、并在标准节上预制若干长圆孔。②长度0.6m 的构造柱调整节的工字钢。③长度1.5m 和2.0m 横向圈梁标准节的矩形钢。

（2）工厂预制出构造柱间连接的钢板并预留螺栓孔。构造柱间连接的钢板安装连接如图2 所示，构造柱间与钢板安装连接如图3 所示。

图2 构造柱间连接的钢板安装连接

图3 构造柱间与钢板安装连接

（3）工厂预制出构造柱与圈梁连接的钢板并预留螺栓孔。构造柱与圈梁连接钢板安装连接如图4 所示，螺栓连接钢板安装连接如图5 所示，构造柱与连接钢板安装连接如图6 所示。

图4 构造柱与圈梁连接钢板安装连接

图5 螺栓连接钢板安装连接

图6 构造柱与连接钢板安装连接

（4）工厂预制出构造柱与楼板连接的钢板并预留梅花孔。标准节安装左视图如图7 所示，标准节安装俯视图如图8 所示，标准节安装正视图如图9 所示。

图7 标准节安装左视图

图8 标准节安装俯视图

图9 标准节安装正视图

（5）将工厂预制的型钢柱、梁、钢板、螺栓运抵现场后，现场测量放线，并在型钢构造柱、圈梁与楼板连接的位置预开孔。

（6）地下预埋螺栓，并且将第一节型钢构造柱安装固定。

（7）用钢筋扫描仪扫描得到结构板中钢筋的位置并在板上标示出钢筋位置。

（8）安装第二节标准节和第三节调整节。构造柱安装如图10 所示。

图10 构造柱安装

（9）构造柱与楼板通过膨胀螺栓和梅花孔连接件，梅花孔连接件可以避开钢筋混凝土楼板内的钢筋进行安装。

（10）安装时对构造柱上的拉结筋进行调直。

（11）砌筑至圈梁底。砌筑至圈梁安装如图11 所示。

图11 砌筑至圈梁安装

（12）安装圈梁后砌筑余下墙体。安装圈梁后砌筑如图12 所示。

图12 安装圈梁后砌筑

（13）最后，内隔墙砌筑完成后挂网抹灰[3]。

4.3 技术关键点与技术创新点

（1）本技术提供的标准化、装配式的新型型钢构造柱及圈梁，工厂预制不同尺寸的竖向设置构造柱和横向设置的圈梁，两者交接位置采用螺栓连接，局部采用现场焊接加强，节点强度高且安装简单。解决钢构圈梁分段连接烦琐以及混凝土构造柱和圈梁施工工序多、进度慢、成本高的问题。

（2）标准节上沿其长度方向设置有若干长圆孔，在部件拼接时可以进行尺寸的微调，施工灵活。

（3）构造柱与圈梁的翼缘之间设置有塞板，用于固定构造柱与圈梁。

（4）构造柱与楼板采用带梅花孔的连接件并用螺栓连接。用钢筋扫描仪扫描得到结构板中钢筋的位置，通过放线在板上标示出钢筋位，梅花孔可调整螺栓的位置以避开钢筋混凝土楼板内的钢筋。

（5）构造柱两侧设置有拉筋，可以提高与钢筋混凝土结构的连接强度、加强钢筋混凝土结构对砌体墙的约束能力[4]。

（6）型钢构造柱、圈梁安装完毕后，即可进行墙体砌筑施工，免除了模板制作安装及混凝土浇筑工序。

4.4 注意事项

（1）施工前，需对钢结构受力体系等进行计算分析设计，确保设计的模板体系满足力学计算要求。

（2）型钢有弯曲、表面有裂缝裂縫、锈蚀严重和焊口断裂均不得使用[5]。

（3）进入施工现场的所有人员必须戴安全帽，施工现场严禁吸烟。严格要求用电严禁乱拉、乱接或电线拖导致漏电致产安全事故。施工场应保持干净卫材料工具摆放整齐每班前要作业区打扫干净施工垃圾及送至指定点堆放处理。夜间施工时，施工现场必须要配齐照明设施。

5 结语

预制装配式型钢构造柱及圈梁施工方法提出了比现有砌体墙的现浇钢筋混凝土构造柱、圈梁技术更为简单、高效并且节约工期和劳动力。本文提供一种的型钢构造柱和圈梁安装方法，在工厂预制成标准件后运到现场即可进行简单的拼接安装方法，施工过程中场地干净整洁并且能保证砌体墙的质量，有效解决无大型水平、垂直运输设备、工人不足所产生的施工问题。