超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱施工工法

1、超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱施工工法1.前言超高層建筑越來越多地采用了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，為了滿足建筑型體變化、內(nèi)部高大空間和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的需要，設(shè)計(jì)往往采用斜向型鋼混凝土組合柱，但與通常的垂直型鋼混凝土組合柱相比，斜向型鋼柱和斜向柱模板的軸線、標(biāo)高控制定位和厚鋼板上開斜向孔是斜向型鋼混凝土組合柱施工中需解決的特殊技術(shù)課題。江蘇省華建建設(shè)股份有限公司組織技術(shù)攻關(guān)，研制了“超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱施工工法”，對(duì)斜向型鋼混凝土組合柱施工技術(shù)要點(diǎn)、施工工藝、工序質(zhì)量及過程控制進(jìn)行了綜合研究，重點(diǎn)攻克了超高層建筑中斜向型鋼柱和斜向型鋼混凝土組合柱的軸線標(biāo)高控制和測量定位及厚鋼板上開斜向孔、半裝配式

2、箍筋安裝等關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)出超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱施工技術(shù)，可指導(dǎo)工程建設(shè)工程中斜向型鋼混凝土組合柱的施工。2.工法特點(diǎn)2.1針對(duì)斜向型鋼混凝土組合柱的借位測量和預(yù)留變形量技術(shù)、鋼板開斜向孔以及半裝配式箍筋安裝等工藝的研究，解決了斜向型鋼混凝土組合柱施工難題，使鋼柱定位、混凝土結(jié)構(gòu)成型后的軸線位置、柱高、斜向角度等達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證了結(jié)構(gòu)受力的準(zhǔn)確傳遞。2.2采取的專用夾具法在原鋼板上開斜向孔技術(shù)，保證了開孔的位置，角度準(zhǔn)確，保證了梁縱向受力筋能準(zhǔn)確、順利穿過型鋼柱，避免了現(xiàn)場糾偏、補(bǔ)開孔的工作量，保證了質(zhì)量和施工進(jìn)度。2.3采用了半裝配式箍筋安裝工藝，使箍筋安裝的速度與傳統(tǒng)的逐根套裝的

3、辦法相比提高了一倍以上，節(jié)省了人工，縮短了施工周期。2.4其他如型鋼柱制作安裝、鋼筋制作綁扎、模板制作安裝、混凝土澆筑等工序的工藝，與直立型鋼混凝土組合柱相同，本工法不再贅述。3.適用范圍適用于超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱施工。4.工藝原理4.1根據(jù)斜柱在三維空間的變化形態(tài)，研究制定借位測量方法，將三維構(gòu)件精確投影至二維平面，通過豎向投點(diǎn)控制網(wǎng)閉合、測量、排尺、放線，快捷、準(zhǔn)確地完成斜柱構(gòu)件的空間定位； 根據(jù)工程實(shí)踐，針對(duì)斜向型鋼柱在施工及自重荷載下的變形影響和樓面混凝土收縮對(duì)斜向型鋼柱位置的影響，采用了預(yù)留變形量的方法，保證了型鋼混凝土組合柱斜度，位置準(zhǔn)確。4.2設(shè)計(jì)采用專用夾具進(jìn)行鋼板開

4、斜向孔，使鉆頭在專用夾具的卡位和夾持下精確定位和保持鉆進(jìn)角度，滿足了開孔精度要求，解決了斜柱鋼骨斜向開孔、水平穿筋難題。4.3根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，對(duì)柱的各類箍筋進(jìn)行統(tǒng)籌安排，將柱的半數(shù)箍筋套入下段伸出樓面的型鋼柱，另半數(shù)箍筋在每根型鋼柱吊裝前套入型鋼柱，隨柱吊裝，待型鋼柱焊接就位后，再逐個(gè)就位箍筋。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1工藝流程總體施工工藝流程：標(biāo)準(zhǔn)柱豎向投點(diǎn)控制網(wǎng)閉合，測量，排尺，放線柱頂標(biāo)高測量,定相對(duì)標(biāo)高控制值確定柱頂位移值超偏處理抄平結(jié)果與下節(jié)柱預(yù)檢數(shù)據(jù)綜合處理鋼柱就位，確定借位值進(jìn)行粗校分析測量數(shù)據(jù)鋼柱重校正會(huì)審安裝測量記錄，指定施焊順序，確定特殊部位處理方案施焊，測量

5、跟蹤觀測柱焊接檢驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)柱豎向投點(diǎn)控制的閉合提供下節(jié)鋼柱預(yù)控?cái)?shù)據(jù)圖柱模板定位柱模板安裝驗(yàn)收澆筑混凝土。鋼柱斜向開孔工藝流程：將柱體固定在胎架上在柱體上畫出標(biāo)高線和定位軸線標(biāo)出所有鋼筋孔的位置根據(jù)不同方向的斜孔制作臨時(shí)支架固定磁力鉆開孔清除臨時(shí)支架。 胎架示意圖半裝配式箍筋安裝工藝流程為：套裝1.5m柱高的箍筋在加工場預(yù)先套裝一半箍筋在鋼骨上吊裝已套箍筋的鋼骨鋼骨焊接、探傷連接豎向鋼筋1.5m柱高堆積箍筋上提綁扎鋼骨預(yù)裝箍筋套裝綁扎剩余少量箍筋套裝綁扎。操作要點(diǎn)如下：5.2操作要點(diǎn)垂直控制網(wǎng)的布設(shè)：地下室工程結(jié)束后，用LEICA-ZL天頂垂準(zhǔn)儀將地下室控制點(diǎn)投測至首層樓面，建立矩形控制網(wǎng)，作為

6、主樓施工過程的豎直控制和施工放樣的依據(jù)。矩形四邊為控1、控2、控3、控4分別與柱列線平行。垂直控制網(wǎng)的轉(zhuǎn)換：由于首層轉(zhuǎn)換起始點(diǎn)向上開始逐層內(nèi)收（外擴(kuò)），為提高工效和防止誤差累積，顧及儀器性能條件和消弱施工環(huán)境的影響，各層單獨(dú)控制的同時(shí)，實(shí)施分段控制。一般一層為一個(gè)施工段，當(dāng)本段施工完畢，將此段四個(gè)控制點(diǎn)精確投至上一段的起始樓層，進(jìn)行矩形控制網(wǎng)的檢測及核正，確認(rèn)控制點(diǎn)準(zhǔn)確后，重新埋點(diǎn)。外立面斜率及鋼柱的測量控制1、由點(diǎn)控制面,控制好外圍每一根柱的斜率，則這一列斜柱形成的外立面斜率就得到了控制，混凝土柱中暗含鋼柱，施工測量中需兩次進(jìn)行斜率及定位控制。2、鋼柱測量控制1）始斜端測量定位在樓面混凝土澆

7、筑完成后，對(duì)鋼柱始斜端的位置、標(biāo)高進(jìn)行逐個(gè)測量，記錄鋼柱在、方向上和設(shè)計(jì)的偏差、和標(biāo)高偏差，確定偏移值，為超偏處理提供數(shù)據(jù)。2）始端中線定位在安裝完成的始斜端柱頭定位其各個(gè)面的幾何中心線，即型鋼柱各個(gè)平面中心線。確定相對(duì)標(biāo)高控制線，做好明顯的標(biāo)志。3）安裝段中線定位斜鋼柱在工廠加工、檢驗(yàn)、檢測完成后，亦定位其各個(gè)面的幾何中心線和相對(duì)標(biāo)高控制線，做好明顯的標(biāo)志，作為和現(xiàn)場安裝完成鋼柱的對(duì)接控制線。如圖(a)：(a) (b) (c)圖 鋼柱定位安裝圖（以工字型鋼箍骨為例）4）現(xiàn)場平面定位根據(jù)設(shè)定好的相對(duì)標(biāo)高線和樓層混凝土面的實(shí)際標(biāo)高，將上段柱的相對(duì)標(biāo)高控制線處的斜鋼柱截面投影到樓層混凝土面上，并找

8、出各個(gè)面的幾何中心點(diǎn)，作為斜柱安裝的控制點(diǎn)。見圖(b)5）現(xiàn)場吊裝就位以上準(zhǔn)備工作完成后，將斜鋼柱吊裝就位，用相對(duì)標(biāo)高作為其粗略的控制線，用連接耳板和螺栓臨時(shí)連接、并系好攬風(fēng)鋼絲繩。如圖(c)：6）糾正偏移首先糾正標(biāo)高偏差，標(biāo)高偏差是通過上下段柱的坡口焊縫寬度來調(diào)整的，標(biāo)高調(diào)整到位后用鐵削子臨時(shí)固定焊縫。然后是X或Y軸位置調(diào)整，方法是用經(jīng)緯儀或線垂將相對(duì)標(biāo)高控制線和各個(gè)面的幾何中心線的交點(diǎn)與它們在樓層混凝土面上投影點(diǎn)對(duì)齊。X和Y方向的糾偏主要是通過千斤頂和攬風(fēng)鋼絲繩進(jìn)行。 柱模板斜率控制 1、為了保證混凝土柱與箱形鋼柱斜率的一致性，采用同一平面控制網(wǎng)，進(jìn)行測量控制。 2、利用投影法控制柱模的斜

9、率，在樓面柱模定位放線中，彈出傾斜后柱模頂端及中部每個(gè)邊在樓面上的投影線。柱模就位時(shí)，用線錘分別測出柱頂及中部的投影是否與投影線一致，這樣一根柱通過三點(diǎn)(柱頂，柱中，柱根)控制其斜率。 3、每次柱位放線后，用15KG線錘測出每兩層柱模投影線的差值。通過外控的方法檢查每次放線的準(zhǔn)確性，如實(shí)測值大于±2mm，則必須重新放線。預(yù)留變形量 1、受建筑物變形影響，一般網(wǎng)點(diǎn)和鋼柱在混凝土澆筑后會(huì)向中部收縮，所以在校正柱斜率時(shí)，設(shè)置一定的外伸量（1-3mm），用以抵消這部分收縮值。2、由于斜向型鋼柱是向內(nèi)或向外傾斜一定角度的，糾偏以及焊接完成后的施工過程如柱鋼筋綁扎、混凝土澆筑中不可避免地有豎向荷

10、載施加在斜向型鋼柱上，有加大其傾斜的趨勢，而此時(shí)鋼柱已經(jīng)沒有任何的拉接加固措施，通過斜柱起始層斜柱的施工、綜合樓面始斜端測量的結(jié)果，并結(jié)合型鋼柱在此類荷載下的變形計(jì)算，在后續(xù)層斜柱的施工過程中對(duì)鋼柱頂端的位置進(jìn)行了微調(diào)，經(jīng)過后續(xù)樓層的施工，糾偏效果良好。鋼柱斜向開孔（缺開孔時(shí)的圖片）根據(jù)型鋼柱的截面形式，鋼柱的傾斜角度，定制專用夾具。半裝配式箍筋安裝1、套裝1.5m柱高的箍筋。在上下層柱主筋進(jìn)行直螺紋連接之前，先將部分箍筋套入，堆積到1.5m高度，待鋼骨柱安裝完成、柱主筋連接好后，把堆積的箍筋上提綁扎。這樣能解決柱下部箍筋套箍困難的問題。2、鋼骨預(yù)套箍筋。在加工場地先將鋼骨柱水平放置，并用木方

11、墊高，將一半的箍筋套裝在鋼骨上半段，利用鋼骨的穿筋孔，設(shè)置32的插銷臨時(shí)固定箍筋，將箍筋和鋼骨同時(shí)吊裝（見圖），由于部分箍筋在加工場地套箍容易，吊裝后不受鋼骨焊接、主筋連接的影響，操作簡便，質(zhì)量可靠。 圖 半裝配式箍筋吊裝3、鋼骨吊裝焊接。鋼柱吊裝可利用連接板上的螺栓孔，為了便于吊裝和防止起吊時(shí)連接板變形，應(yīng)采用專用吊具，吊具用高強(qiáng)度螺栓與連接板連接。安裝時(shí)應(yīng)采取臨時(shí)固定措施，并進(jìn)行垂直度觀測，防止鋼骨偏位。4、柱主筋連接。直螺紋連接過程中隨時(shí)調(diào)整柱筋，防止鋼筋安裝偏斜或骨架扭曲。5、1.5m柱高堆積箍筋上提綁扎。將此部分箍筋按規(guī)定間距逐根上提到位進(jìn)行綁扎，注意控制鋼筋骨架的垂直度。6、鋼骨預(yù)

12、裝箍筋套裝綁扎。將鋼骨上預(yù)套的箍筋按規(guī)定間距逐根下套綁扎。7、補(bǔ)充套裝余下的箍筋，檢查箍筋間距、水平度、保護(hù)層，并調(diào)較鋼筋骨架。柱混凝土澆筑由于勁性柱中鋼骨將柱身分成幾個(gè)部分，因此在澆筑混凝土?xí)r必須分層下料，同時(shí)振搗時(shí)必須對(duì)稱振搗，以防鋼柱受扭。由于勁性柱身中有隔板，特別是梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋很密，因此，要求混凝土坍落度較大。坍落度1618cm為宜。6.材料與設(shè)備6.1材料6.2機(jī)具機(jī)具設(shè)備表序號(hào)機(jī)械或設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量國別產(chǎn)地制造年份額定功率(KW)功能1鋼板預(yù)處理線XQ69401無錫2001720鋼板除銹2數(shù)控氣割機(jī)GS-8500D6德國200215切割3數(shù)控直條氣割機(jī)GS/2-4000BA5

13、無錫20003切割4鼬鼠式坡口切割機(jī)GS-15026大連20020.3切割5鋼板矯平機(jī)W43Q-80×15004湖北200240矯平61250T油壓機(jī)1250t1湖州2001100壓頭71500T油壓機(jī)1500T1湖州2007160壓頭8自動(dòng)埋弧焊機(jī)AC1200/DC100020美國林肯200145焊接9筒體自動(dòng)焊接中心設(shè)備LB-316國產(chǎn)200645焊接10栓釘焊機(jī)RSN20003上海2006100焊接11砂帶打磨機(jī)/10國產(chǎn)200630打磨12遠(yuǎn)紅外電加熱板200×4001200揚(yáng)中發(fā)電設(shè)備廠20024.5焊前預(yù)熱13端面銑12無錫洲翔2006/端面加工14電加熱數(shù)字溫

14、控箱LWK-9B16吳江溫控設(shè)備廠200190加熱溫度控制15超聲波探傷儀EPOCH-230010美國2001/無損檢測16超聲波探傷儀CTS-20008進(jìn)口德國2001/無損檢測17磁粉探傷儀B301S6美國20010.32無損檢測18X射線探傷儀XXG-30054日本2002/無損檢測19超聲波測厚儀LA-104北京2000/鋼板檢測20數(shù)字式測溫儀HY-30212進(jìn)口日本1999/溫度測量21液壓萬能試驗(yàn)機(jī)WE-1004天水紅山2004/理化試驗(yàn)22擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)JB300B2濟(jì)南2004/理化試驗(yàn)23高頻紅外碳硫分析儀CS-902G2北京萬聯(lián)2004/理化試驗(yàn)24直讀光譜儀ARLMA

15、34601進(jìn)口瑞士2004/理化試驗(yàn)25低溫槽CDC2大連2004/理化試驗(yàn)26沖擊試樣缺口投影儀CTS-C2大連2004/理化試驗(yàn)27布氏硬度計(jì)HB30002山東2004/理化試驗(yàn)28多功能里氏硬度計(jì)HLN-11D2山東2004/理化試驗(yàn)29電光分析天平TG328A2上海2004/理化試驗(yàn)30可見分光光度計(jì)722N2上海2004/理化試驗(yàn)31維氏硬度計(jì)EV-3000A2上海2004/理化試驗(yàn)32金相顯微鏡4XC2上海2004/理化試驗(yàn)33金相試樣拋光機(jī)PG-12上海2004/理化試驗(yàn)34箱式電阻爐4-102南京2004/理化試驗(yàn)35恒溫干燥箱101A-12上海2004/理化試驗(yàn)36電熱蒸餾水

16、器5L/時(shí)2上海2004/理化試驗(yàn)37高級(jí)電子曬相機(jī)JDY0012縉云紅日2004/理化試驗(yàn)38上光機(jī)12”2縉云紅日2004/理化試驗(yàn)39磁力鉆JC49A1揚(yáng)州金力2007/最大鉆孔48mm序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量用途1塔吊2混凝土輸送泵7.質(zhì)量控制7.1工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)本工法須執(zhí)行GB50300-2001建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，GB50204-2002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，JGJ138-2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程及GB50205-2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范。7.2質(zhì)量保證措施從鋼柱的制作加工、安裝方法及質(zhì)量要求，在每一工序施工前均由技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)交底及現(xiàn)場

17、指導(dǎo)。對(duì)于復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的處理先做樣板組織現(xiàn)場操作人員現(xiàn)場學(xué)習(xí)，同時(shí)加強(qiáng)質(zhì)檢力量。將質(zhì)量檢查工作貫穿于施工全過程，并嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量獎(jiǎng)罰制度，使施工工序質(zhì)量達(dá)到內(nèi)控要求。防止斜鋼骨、柱主筋偏位。在鋼骨安裝、柱主筋連接時(shí)要對(duì)鋼骨和連接好的柱筋進(jìn)行臨時(shí)固定，防止偏位或扭曲后無法套箍。對(duì)個(gè)別偏位的柱筋要在箍筋綁扎前進(jìn)行調(diào)較。8安全措施8.1 施工中應(yīng)嚴(yán)格按國家、地方相關(guān)的安全操作規(guī)定進(jìn)行操作。貫徹執(zhí)行“安全第一、預(yù)防為主”的方針。8.2 建立健全項(xiàng)目經(jīng)理等各級(jí)人員的安全生產(chǎn)責(zé)任制，責(zé)任明確并落實(shí)到人。項(xiàng)目經(jīng)理部建立定期安全檢查制度，配備一名專職安全員，負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場的日常安全管理工作和巡回監(jiān)督檢查工作，負(fù)責(zé)提出

18、安全預(yù)防措施強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理，加強(qiáng)安全生產(chǎn)意識(shí)教育，切實(shí)落實(shí)安全技術(shù)措施。8.3 施工現(xiàn)場全體人員必須遵守勞動(dòng)紀(jì)律和安全生產(chǎn)制度，上班前嚴(yán)禁喝酒，作業(yè)現(xiàn)場不準(zhǔn)吸煙且不得動(dòng)用明火。8.4 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備安全管理，防止機(jī)械帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。各種電動(dòng)工具要定期檢查、維修，防止漏電事故。施工現(xiàn)場的施工用電，應(yīng)按施工用電方案進(jìn)行統(tǒng)一布置，消除亂拖亂拉現(xiàn)象?，F(xiàn)場供電采用“三相五線制”，并裝好觸電保安器，用電設(shè)備應(yīng)按有關(guān)規(guī)定實(shí)行一機(jī)一閘一漏電保護(hù)，并有安全可靠的接地。8.5模板支撐排架的搭設(shè)和拆除施工中，施工和監(jiān)理單位，應(yīng)落實(shí)自檢、自查，強(qiáng)化驗(yàn)收、加強(qiáng)監(jiān)護(hù)，過程控制，應(yīng)嚴(yán)格按專項(xiàng)方案施工，確保安全生產(chǎn)。9.環(huán)保措施9

19、.1成立對(duì)應(yīng)的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機(jī)構(gòu)，在工程施工過程中嚴(yán)格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī)和規(guī)章。9.2將施工場地和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標(biāo)牌清楚、齊全，各種標(biāo)識(shí)醒目，施工場地整潔文明。10效益分析11. 應(yīng)用實(shí)例11.1深圳江勝大廈深圳江勝大廈工程地下3層，地上部分建筑面積105213平方米，由A、B二棟塔樓組成。A棟寫字樓39層，建筑高度178.55m，框架-筒體結(jié)構(gòu)；B棟酒店30層，建筑高度116.15m，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。工程被建設(shè)部立項(xiàng)為全國第六批新技術(shù)應(yīng)用示范工程，質(zhì)量目標(biāo)為“魯班獎(jiǎng)”。 江勝大廈主體結(jié)構(gòu)平面圖A棟一層為大堂和商業(yè)展示廳，七層、十七層、三十層為避難層兼設(shè)備層，其余層為辦公，首層層高為10.0m、二層為6.0m、標(biāo)準(zhǔn)層為4.2m、避難層為6.0m，結(jié)構(gòu)形式為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，周邊框架柱地下二層十一層為型鋼混凝土柱，由于外墻立面的變化，周邊型鋼混凝土柱從四層樓面標(biāo)高開始逐層向外傾斜，到七